Ecological impacts of human activities

歡迎來到 9.1 章節：人類活動對生態的影響

未來的海洋科學家們，你們好！這一章至關重要。它將我們之前學過的健康生態系統（例如珊瑚礁和食物網）與人類活動（無論是陸上還是海上）如何造成破壞的現實聯繫起來。
了解這些影響不僅是為了應付考試，更是為了學習如何保護我們賴以生存的海洋。如果某些主題聽起來有些令人擔憂，請不用擔心——我們稍後也會討論解決方案！

第一節：污染與棲息地退化 (9.1.1)

人類活動將多種物質和物理變化引入海洋環境。我們將剖析污染的主要來源及其具體的生態影響。

1.1 工業及陸源活動的影響

石油工業（溢油與長期排放）

石油洩漏固然觸目驚心，但工業和運輸造成的長期滲漏（較小規模、規律性的排放）同樣具有破壞性。

• 水質： 石油是一種碳氫化合物混合物，會在水面形成油膜。這會減少光穿透力，嚴重限制浮游植物和水生植物的光合作用。
• 棲息地與生物： 石油會物理性地覆蓋在生物表面（如海鳥和海洋哺乳動物），降低其保溫能力和浮力。在沿海棲息地（例如紅樹林和岩岸），石油會覆蓋表面，阻礙氣體交換，導致生物窒息。
• 食物網： 石油中的毒性成分會殺死初級消費者，從而破壞食物網的基礎。

農業（徑流）

當雨水流過農田時，會將物質帶入河流，最終流入海洋。

• 營養負荷： 含有硝酸鹽和磷酸鹽的肥料會導致富營養化 (eutrophication)。
• 富營養化解釋： 高營養水平會觸發藻類大規模且迅速的生長（即藻華）。當這些大量藻類死亡時，分解者（細菌）在呼吸作用中會消耗大量的溶解氧。這會產生低氧 (hypoxic) 或缺氧 (anoxic) 的「死區」，魚類和其他活動能力強的生物將無法生存。
• 毒素： 用於殺死害蟲和雜草的農藥和除草劑，通常對海洋生物具有毒性，特別是在幼蟲階段。

污水與廢棄物處理

處理不當的污水和一般廢棄物會對沿海水域造成重大影響。

• 污水： 與農業徑流相似，未經處理的污水會引入高水平的營養物質，導致富營養化和缺氧。
  它還會引入病原體（致病細菌和病毒），對人類和海洋生物造成健康風險（例如導致貝類患病）。
• 廢棄物處理： 不可生物降解的廢物（塑料、金屬、玻璃）會通過誤食（誤將其當作食物）或纏繞（例如海豹被廢棄的漁網纏住）對生物造成物理傷害。

海水淡化廠

海水淡化是從海水中除去鹽分以生產淡水，常用於乾旱的沿海地區。

• 影響： 廢棄產物是高濃度的鹹水，稱為滷水 (brine)。這種滷水的溫度通常比周圍海水高，且含有化學預處理劑。
  當排放回海洋時，滷水會形成一股鹽度和溫度異常高的水流，這會殺死或對無法忍受這種快速環境變化的底棲生物造成壓力。

1.2 海洋設施與捕撈作業的影響 (9.1.1)

可再生能源設施

海上風力渦輪機或潮汐能發電機等結構的建設和存在，會改變海洋棲息地。

• 棲息地變化： 渦輪機地基的物理存在充當了人工魚礁的基質，吸引了各種物種（如貽貝），並改變了當地的群落結構。
• 物理影響： 施工過程涉及噪音和振動，可能會干擾像鯨魚和海豚這樣敏感的物種。

破壞性的捕撈作業

某些不可持續的捕撈方法會造成嚴重且即時的生態破壞。

• 拖網捕撈： 這種技術涉及將巨大的金屬框架或網拖過海底來捕撈貝類（如扇貝）。
  

  影響： 它會造成底棲棲息地的物理破壞，刮除生物和基質（如海草床或生長緩慢的珊瑚），並攪起大量沉積物（增加濁度）。

• 炸魚（炸藥捕撈）： 這種非法方法使用炸藥來震暈或殺死魚類以便收集。
  

  影響： 它對珊瑚礁等棲息地造成災難性的物理破壞，往往瞬間將數十年的珊瑚生長摧毀成瓦礫。它還會不加區別地殺死非目標生物。

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第二節：食物鏈中的毒素——生物累積與生物放大 (9.1.2)

有些污染物特別危險，因為它們不易分解（具有持久性），並會在生物組織中累積。這對於某些重金屬尤其明顯。

2.1 了解累積過程

生物累積 (Bioaccumulation)

定義： 不可生物降解的毒素在生物體的一生中，於組織內逐漸累積的過程。

例子： 一條小魚不斷進食，每次攝入含有微量汞的食物，這些汞就會儲存在它的脂肪或器官中，濃度隨時間增加。

生物放大 (Biomagnification)

定義： 毒素濃度在食物鏈中隨營養級 (trophic levels) 升高而增加的過程。

類比： 假設一個毒素顆粒是一顆彈珠。浮游生物吃了 1 顆；小魚吃了 10 個浮游生物，所以現在有 10 顆彈珠；大型掠食者吃了 10 條小魚，累積了 100 顆彈珠。

• 機制： 由於能量傳遞效率低下（各級之間大約只有 10% 的傳遞率），高營養級的生物必須消耗大量低營養級的獵物才能維持自身。如果獵物體內含有累積的毒素，掠食者就會攝入大量且濃縮的劑量。
• 毒素例子：
  • 汞： 從化石燃料（如煤）的燃燒中釋放到環境中。它會在魚類體內發生生物累積。
  • 防污漆中的重金屬： 過去，用於船體表面的塗料含有毒化合物（如有機錫化合物），以防止生物（污損生物）附著。這些化合物會滲入水中並進入食物鏈，影響頂級掠食者。

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第三節：塑料與微塑料的威脅 (9.1.3, 9.1.4, 9.1.5, 9.1.6)

3.1 定義微塑料

塑料可能是最普遍的污染物。我們根據大小對塑料碎片進行分類。

• 微塑料 (Microplastics)： 定義為直徑小於 5 毫米的任何塑料顆粒。

微塑料的類別：

1. 原生微塑料 (Primary Microplastics)： 這些是製造出來時就已經很小的塑料。
   例子：用於去角質沐浴露中的微珠，或在洗滌過程中從合成衣物脫落的纖維。
2. 次生微塑料 (Secondary Microplastics)： 這些碎片是由較大的塑料製品分解而成。
   例子：隨時間推移而碎裂的塑料瓶或漁網碎片。

3.2 非生物降解過程 (9.1.4)

大多數塑料是不可生物降解的。這意味著它們無法被生物（如細菌）通過化學方式分解成簡單、無害的物質（如 \(CO_2\) 和水）。

相反，大型塑料通過物理和化學風化分解成越來越小的次生碎片，包括：

• 紫外線輻射（陽光）： 打斷塑料聚合物中的化學鍵，使材料變脆。
• 風力與波浪作用： 物理磨損和磨蝕將脆化的塑料分解成微小碎片。
• 溫度： 高溫會增加這些分解過程的速率，加速次生微塑料的形成。

3.3 塑料與微塑料的影響 (9.1.5)

塑料的影響範圍極廣，影響著從食物網最底層到最高層的生物。

• 被浮游生物攝取： 浮游生物（特別是浮游動物）是構成海洋食物鏈基礎的微小生物。它們會將微塑料誤認為食物而直接攝入。
• 在食物鏈中的傳遞： 一旦浮游生物攝入微塑料，塑料就會傳遞給初級消費者（例如小魚或濾食性動物），然後沿食物鏈向上移動，類似於生物放大作用（雖然塑料本身不一定會放大，但攝入量會累積）。
• 吸收有毒化合物： 塑料（特別是微塑料，因為其具有高表面積與體積比）可以從海水中吸收有毒化合物（如 DDT 或 PCBs）。當生物攝入塑料時，這些毒素就會釋放到生物組織中。
• 攝入與纏繞：
  • 攝入： 較大的塑料碎片會填滿生物（如海龜、鯨魚和海鳥）的胃，使它們產生錯誤的飽腹感，進而導致飢餓。
  • 纏繞： 被遺棄的漁具，通常被稱為幽靈網 (ghost nets)，會持續進行「捕撈」，通過纏繞困住並殺死海洋動物。
• 對人類的風險： 如果含有塑料或高濃度塑料相關毒素的魚類、貝類或甲殼類動物進入人類食物鏈，會直接對人類健康構成威脅。

3.4 限制塑料釋放的策略 (9.1.6)

限制塑料流入海洋需要全球性的多方面策略：

• 改進廢物管理： 建立更好的收集、分類和回收基礎設施，特別是在發展中的沿海國家。
• 立法與政策： 禁止特定有問題的物品，如一次性塑料和原生微塑料（例如化妝品中的微珠）。
• 生產者責任延伸制 (EPR)： 要求製造商對其產品的生命週期負責，包括處置和回收。
• 教育與意識： 推廣消費者的改變，例如減少購買塑料產品、使用可重複使用的物品，以及參與清理活動。
• 創新： 開發可生物降解的替代品並改進過濾系統（例如洗衣機過濾器以捕捉微纖維）。

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章節總結：重點回顧

人類活動的生態影響主要分為物理破壞（拖網、炸魚、石油洩漏）、化學污染（重金屬、石油毒性）和營養負荷過重（來自農業/污水的富營養化）。
毒素通過生物累積（在單一生物體內）和生物放大（沿營養級上升）帶來雙重威脅。
特別是微塑料，通過被浮游生物攝入並作為毒性物質的載體，破壞了整個海洋食物網，威脅著生態系統。