第一章 THE LIFE-SUPPORT ENVIRONMENT.ppt

自然的經濟(第一章) 第一章 The Life-support environment 鄭先祐 生態主張者 Ayo 第一章 維生環境 維生環境的形成與組成 生物圈二號的實驗 維持都市-工業地區 紐約灣 伊利諾河 點源污染與非點源污染 建議閱讀書單 維生環境的形成與組成 地球的誕生時，並沒有生命生活，至約30億年前才開始有簡單的生物出現，且一直至20億年前，簡單的生物必須生存於沒有氧氣，含有致命的紫外線、有毒的氣體、以及溫度變化極大的環境中。 約在20億年前，藍綠藻(cyanobacteria)的出現，才因為可以形光合作用，產生氧氣，而逐漸的改變大氣環境，下降大氣中的二氧化碳的濃度。 ?生物對地球大氣形成的影響 The earth began with no atmosphere and no oceans. Today, the earth’s atmosphere contains a stable concentration of about 20%oxygen. 不會太高，若高於25%，濕的木材也會燃火；不會太低，若是低於15%，則燃火就很困難。 Perhaps the most important innovation of living things in the history of life on earth was the development of photosynthesis. 最早的光合作用可能是作用在 H2S + CO2→ CH2O + S2 ?從運用H2S 轉變到運用H2O Because H2S was scarce, photochemical processes that employed the splitting of water (H2O) were favored. 因此逐漸演化為：H2O + CO2 → CH2O + O2 因為氧氣的出現，而顯著的影響大氣環境。 約有10億年，光合作用產生的氧氣都耗用在氧化反應上。首先是海洋中的鐵離子(Fe 2+ )，轉變成氧化鐵沉積海底。 ?光合作用產生的氧氣 於15億年至20億年前，光合作用產生的氧氣量超過氧化海中鐵離子的量，氧氣才開始在大氣中累積。(Figure 3-1) 真核(eukaryotic )生物約在13億年前出現。當時大氣的氧氣量約只有現在的1%。 目前地球有58%的氧是形成氧化鐵(Fe2O3)，38%是與岩石(SO4 2- )結合成大陸紅床(red beds)，只有4%進入大氣。 ? Fig. 3.1 Oxygen released by photosynthesis has accumulated on earth steadily through geologic time, but the occurrence of molecular oxygen in the atmosphere is a relatively recent event. ? 地球的生命力量 （Gaia 假說） ?圖1. 地球大氣的氧氣之產生。 維生體系的資源，免費供應 大氣中氧氣濃度的維持 全球的平均氣溫，與氣候分布和變化 雨水的供應 吸收太陽能量，產生有機食物 化石燃料的形成 自然景觀 地景分類 土地可分為三類： 建構的環境 (fabricated environment) 馴化的環境 (domesticated environment) 自然的環境 (natural environment) 或是 已發展地 (developed sites) 農耕地 (cultivated sites) 自然地 (natural sites) 已發展地區，或是建構的環境 包括城市、工業園區、以及運輸路線(如：道路、鐵路、機場等。 這些地區主要是靠化石燃料所推動。 這是非常能源密集的地區。 都市-工業地區的能源密度(energy density)是森林地區的1,000倍或更多。 都市不僅將垃圾傾卸到鄉村地區，而且還依賴鄉村提供其維生資源。 ?城市需要從其周遭環境獲取資源，用以維持城市人口的生活享用，其所產生的廢棄物則是要排出至其周遭地區。 圖4. 美國地圖上的熱點(hot spots)。深色的地區是人造衛星在夜間能看到的燈光。 馴化的環境，或是農耕地區 包括農業用地、經營管理的林地，以及人造池塘與湖泊等。 有津貼的太陽能動力體系(subsidized solar-powered systems) 太陽能提供基本能源，但補助性的添加人力、機械、肥料和農藥等外來的能量和物質，用以增加生產力。 圖1. 美國愛荷華州的農耕地。 自然地區 自我支撐(self-supporting)，自我維持(sel