歡迎來到生物環境：生物多樣性的保育
你好！在本章中，我們將探討為什麼地球上的生命多樣性（生物多樣性）如此重要，以及我們可以做些什麼來保護它。將生物多樣性視為地球的「生命支援系統」。如果我們失去了太多的組成部分，整個系統就會開始崩潰。無論你是目標摘星（A*），還是只是想弄清楚基本概念，這些筆記都會將所有內容拆解成簡單、易於管理的步驟。讓我們開始吧！
1. 為什麼生物多樣性很重要？
人們很容易認為保育只是為了拯救像大熊貓這樣可愛的動物，但實際上，它與維持人類生存和經濟運作的資源和服務息息相關。
未來的資源
大自然為我們提供了我們每天使用的原材料：
• 木材：用於建造房屋和家具。
• 纖維：來自植物的棉花或來自動物的羊毛，用於製作衣物。
• 油脂：用於烹飪和工業用途的植物油。
• 燃料：來自玉米或木屑的生物燃料，如乙醇。
• 新食物：如果我們加以保護，許多野生植物可能會成為未來的農作物。
仿生學：參考大自然的「作業」
仿生學（Biomimetics）是指人類參考生物的設計來解決自己的工程問題。
例子：科學家研究蝙蝠使用的超聲波（ultrasound）以改進醫學掃描，或研究鳥翼的形狀來設計效率更高的交通工具。如果一個物種滅絕了，我們就永遠失去了那個「藍圖」！
藥物與研究
我們許多新藥都來自於野生動植物體內發現的化學物質。例如，有些植物會產生毒素來防止昆蟲啃食；我們可以將這些毒素轉化為救命藥物。此外，有些動物在生理學研究上比人類更適合，因為它們的身體運作方式更容易讓科學家進行研究。
遺傳資源與作物野生近緣種（CWRs）
我們的農作物經常變得虛弱或容易染病。為了修復這一點，我們會尋找作物野生近緣種（Crop Wild Relatives, CWRs）。這些是我們食物的「野生表親」。它們擁有可以抵禦乾旱或蟲害的「強大」基因。我們在多樣性中心（Centres of Diversity）（也稱為瓦維洛夫中心 Vavilov Centres）中找到這些資源，這些地方是許多作物野生近緣種自然生長的區域。
生態系統服務
生物為我們免費提供「工作」：
• 大氣組成：植物平衡氧氣和二氧化碳的水平。
• 生物地球化學循環：生物循環利用氮和碳等養分，使它們不會耗盡。
• 物種間關係：蜜蜂為我們的食物授粉（pollinate），鳥類傳播種子（disperse seeds），使森林得以生長。
• 土壤維護：蚯蚓和細菌創造健康的土壤，並防止土壤流失（侵蝕）。
快速回顧：為什麼要拯救一棵不起眼的雜草？它可能攜帶著能拯救我們小麥作物的基因（CWR），或者含有製造新型抗癌藥物的化學物質！
2. 人類如何影響生物多樣性
遺憾的是，人類活動導致物種消失的速度比以往任何時候都快。我們主要通過三種方式造成影響：
直接開發
這是指我們從野外獲取過多的個體。我們開發它們是為了：
• 食物：過度捕撈或獵殺叢林肉（bushmeat）。
• 時尚：毛皮、皮革和羽毛。
• 娛樂：捕捉異國動物作為寵物或進行馬戲表演。
• 傳統藥物：使用犀牛角或虎骨（即使它們實際上並沒有療效！）。
蓄意根除
有時我們故意殺死動物，因為它們被視為「害蟲」或「競爭者」。農民可能會為了保護羊群而獵殺狼，或者殺死吃作物的昆蟲。
改變環境（非生物和生物因素）
我們改變了棲息地的非生物（Abiotic）（無生命）特徵：
• 水：排乾濕地或通過築壩淹沒區域。
• 光照：清除森林會讓過多的光線直射森林地面。
• 酸鹼值與溫度：污染會使水體變酸或過熱，導致魚類無法生存。
我們也改變了生物（Biotic）（生命）因素：
• 引入物種：將新物種帶到不屬於它們的地區（例如英國的灰松鼠），會導致當地物種滅絕。
• 棲息地破壞：森林砍伐（Deforestation）、城市建設（城市化 urbanisation）和採礦，從物理上摧毀了野生動物的家園。
重點總結：人類不僅僅是直接獵殺動物；我們通常是在摧毀它們的「生命支援系統」（非生物因素）或奪走它們的「鄰居」（生物因素）。
3. 保育生物多樣性的方法
如果覺得要記的東西太多，別擔心！教學大綱將其拆分為優先事項和行動。
設定優先事項：國際自然保護聯盟（IUCN）
國際自然保護聯盟（IUCN）通過幾個標準幫助我們決定優先拯救哪些對象：
• 紅色名錄（The Red List）：根據物種離滅絕的距離進行分類的名錄。
• 演化獨特性：EDGE 物種是指那些沒有近親的物種——如果它們滅絕了，整個「生命之樹」的分支就會消失。
• 特有種（Endemic Species）：只在地球上特定地點發現的物種。
• 關鍵物種（Keystone Species）：整個生態系統所依賴的物種。如果它們消失，系統就會崩潰。
• 旗艦物種（Flagship Species）：用於籌集資金和提高意識的「可愛」動物（如熊貓）。
法規與協議
政府通過法律來提供幫助。在英國，《野生動物與鄉村法（1981）》通過建立以下區域來保護棲息地：
• SSSI（具特殊科學價值地點）。
• NNR（國家自然保護區）。
在國際上，CITES（瀕危野生動植物種國際貿易公約）控制瀕危物種的貿易。
• 附錄 I：全面禁止貿易（例如：大猩猩）。
• 附錄 II：允許貿易但受到嚴格控制（例如：某些蘭花）。
圈養繁殖與野放（CBR）
當某個物種瀕臨滅絕時，我們使用遷地保育（ex-situ conservation）（在自然棲息地之外保護它們，例如動物園）。
• 方法：我們使用人工授精或胚胎移植來增加數量。
• 野放：軟性野放（soft release）是指為動物提供食物和庇護所，直到它們適應野外環境。硬性野放（hard release）則是在沒有後續協助下將它們釋放。
棲息地保育
拯救物種的最佳方式是原地保育（in-situ conservation）（在它們的自然家園中保護它們）。
• 棲息地創造：建設新的濕地或植樹造林。
• 荒野恢復（Rewilding）：將棲息地恢復到自然狀態。
• 生物廊道：連接微小的「棲息地島嶼」，讓動物可以在其間安全移動。
記憶小撇步：記住 I-S 和 E-S。In-situ = In the natural place（原地）。Ex-situ = Exit the natural place（離開原棲息地）。
4. 生態學術語與演替
要成為一名優秀的科學家，你需要掌握正確的術語！
關鍵術語
• 物種：能夠繁殖並產生可育後代的生物個體。
• 生態位（Ecological Niche）：生物在其棲息地中扮演的「工作」或角色。
• 種群（Population）：同一地區內同一物種的所有成員。
• 群落（Community）：同一地區內所有不同物種的集合。
• 生態系統（Ecosystem）：群落加上非生物（無生命）環境。
生態演替（Ecological Succession）
演替是棲息地隨時間變化的故事。它始於先鋒物種（pioneer species）（如地衣等耐受力強的植物），它們可以在裸岩上生長。它們死亡後會形成土壤，使更大型的植物得以生長。這過程會經歷多個演替階段（seres），直到達到穩定的頂極群落（climax community）（通常是森林）。
如果人類阻止這個過程（例如割草或放牧羊群），就會形成頂極群落受阻（plagioclimax）。這是一個被「卡住」的演替階段，由於我們的干預，它保持不變。許多稀有物種生活在受阻的頂極群落中（如野花草甸），因此我們必須持續放牧或割草來保護它們！
快速回顧：
1. 先鋒物種（開始）
2. 演替階段（中間過程）
3. 頂極群落（穩定的終點）
4. 頂極群落受阻（人類將其維持在某一階段）
5. 種群動態：r-與 k-選擇
並非所有物種的生長方式都相同。科學家將它們歸納為兩種「策略」：
r-選擇物種
• 重視數量。
• 產生大量後代，但提供的照顧很少。
• 大多數後代在幼年期死亡，但種群增長速度極快。
例子：老鼠、雜草或魚類。
k-選擇物種
• 重視質量。
• 產生極少數後代並提供大量照顧。
• 它們更容易滅絕，因為一旦數量減少，很難迅速恢復。
例子：鯨魚、大象和人類。
常見誤區：學生常認為 r-選擇物種因為生得多所以比較「強」。其實，兩者對應不同的環境都是成功的策略！然而，k-選擇物種通常是需要最多保育協助的物種。
6. 測量生物多樣性
為了觀察我們的保育工作是否有效，我們需要進行測量。一種常用的方法是辛普森多樣性指數（Simpson’s Index of Diversity）。
公式為：\( D = \frac{N(N-1)}{\sum n(n-1)} \)
其中：
• \( N \) = 發現的所有物種個體總數。
• \( n \) = 特定物種的個體數量。
高分表示棲息地健康且多樣；低分則表示棲息地承受壓力，或被一兩個物種所佔據。
重點總結：保育不只是關於情感；它關於數據。我們使用數學和新技術，如環境 DNA（eDNA）（在水樣中提取 DNA）和衛星追蹤來監測進度。
最終總結：生物環境
• 生物多樣性提供了資源（木材、食物）和服務（授粉、氧氣）。
• 人類通過開發、棲息地破壞和引入新物種威脅著生物多樣性。
• 我們通過法律（CITES）、圈養繁殖（動物園計劃）和棲息地保護（SSSI）來拯救物種。
• 管理演替（頂極群落受阻）對於許多稀有棲息地至關重要。
• 不同物種需要不同的協助（r-策略 vs k-策略）。
你做得到的！持續複習這些術語，你很快就會成為專家。