科學月刊201506月號-546期-全球暖化 海洋遇難

546 Since 1970

NT$180

從餐桌開始︐改變海的命運

珊瑚礁的悲歌

怎麼吃對環境最友善？請看二零一五最新海鮮指南

看不見的綠森林

海洋漸酸，珊瑚、貝殼、 骨骼越來越不易形成

你看到冰山崩解，但你沒看到海面下危機四伏

要讓藻類成為全球暖化救星， 得先挑對藻

溫度每上升1℃， 弧菌數量增長2倍

微小住民的逆襲

全球暖化 海洋遇難 ISSN : 0250-331X

2015／06

9 770250 331001

06

金門潮間帶的藻類

金門海域擁有岩岸、沙岸及河口等各式各樣的潮間帶地形，造就出多樣性之生物，然而地形多變，自北海域青嶼至西南 海域浯江溪口等潮間帶海域較為遼闊且營養鹽充足，一年四季皆生長不同種之海藻。海藻是海洋生態系中的初級生產者， 也提供各魚介貝類生長的主要能量，更是牠們棲息避難產卵的重要棲所。海藻又可吸收海水中的二氧化碳和氮類物質， 釋放大量氧氣，可穩定水質以及綜合海水酸鹼值，其對海洋生態之平衡與穩定，及漁業資源之保育有不可抹滅的影響力。 據金門縣水試所調查，金門海岸線長約 130 公里，潮間帶面積約 1660.5 公頃， 共紀錄海藻 4 門 23 科 46 種。其中，綠藻 5 科 14 種，褐藻 5 科 9 種，紅藻 11 科 21 種，藍綠藻 2 科 2 種。 藻類大多是一年生，因此潮間帶海藻相呈現相當明顯的季節性變化， 主要以冬春兩季生長最為茂盛；而在夏秋時，尤其是夏天，海藻的種類與數量明顯的減少。

404 SCIENCE MONTHLY 2015.6

2

1 滸苔

(Enteromorpha prolifera)

大邊孢藻

(Marginisporum crassissimum)

3 小海帶

(Petalonia binghamiae)

4

5

皮絲藻

(Dermonema frappieri)

1

6

7

8

9

牡丹菜

重緣葉馬尾藻

異枝軟骨凹頂藻

軟毛松藻

(Ulva conglobata)

(Sargassum cristaefolium)

10

11

鐵釘菜

囊藻

(Ishige okamurae)

(Chondrophycus intermedius)

羽藻

(Bryopsis plumosa)

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

(Codium tomentosum)

(Colpomenia sinuosa)

Vol.46 No.6

405

「哈囉，有人在嗎？」

八重山無鬚 （ 鮒 尉 Ecsenius

yaeyamaensis

Aoyagi, 1954） 是 珊 瑚 礁 的 小 型 底 棲 魚

類。在白晝活動，藏身於珊瑚分枝間或礁岩 隱蔽處，以藻類和小型無脊椎動物為食。牠 們具有領域性，會不時躲在可藏身之處，僅 露出頭部，以監視入侵者。兩隻眼睛位於頭 頂，可轉向多個不同角度，減少視覺死角。 八重山無鬚 的辨識特徵是喉頰處有一道明 鮒 尉 顯的黑帶，宛如領圈；配上兩顆骨碌碌的大 眼睛，和上揚的嘴角，表情十分逗趣。

圖 . 文／國立自然科學博物館 黃興倬

406 SCIENCE MONTHLY 2015.6

Vol.46 No.6

407

NEWS FOCUS

咖啡

新知大補帖

40％ 日喝兩杯咖啡降低罹患肝癌風險。 70％ 阿拉比卡咖啡豆所占總體咖啡豆產量。 800 ↑ 咖啡香氣中所含之氣味分子種類。 9 atm 製作一杯濃縮咖啡所需之大氣壓。 Ming Ding et al., Long-Term Coffee Consumption and Risk of Cardiovascular Disease, Circulation, Vol.129:643-659, 2014.

臉上的蟲子 我們的臉上都生活著一些小生物，例如蟎蟲。 牠是一種節肢動物，平常生活在你的毛孔或毛 囊中，甚至是皮脂腺裡。牠們的大小大約只有

0.3~0.4 毫米，難以用肉眼察覺。人臉的毛孔 與皮脂腺比身體其他部位更多，這可能是這些 蟲子定居於此的原因之一。究竟有多少蟎蟲生 活在臉上呢？因人而異，可能至少有數百隻以 上。順帶一提，這些蟎蟲天生不具肛門，因此 牠們死後將留下滿滿的禮物給你。 http://www.bbc.com/earth/story/20150508-thesemites-live-on-your-face

（圖片來源：Alexander Baxevanls, https://goo.gl/3Zmm3e）

410 SCIENCE MONTHLY 2015.6

NEWS FOCUS

用錢戒菸 在新一期的《新英格蘭醫學期刊》研究發現， 金錢有助於戒菸。此實驗囊括了 2538 位來自 美國各地的受試者，報告指出，當人們被指派 實行有金錢獎勵的戒菸計畫時，有高達 90 ％ 的人願意嘗試，並且有 16％的人成功維持了 6 個月的無菸生活。相對地，採用行為諮詢與尼 古丁替代療法的一般戒菸計畫，只有 6％的人 成功撐過 6 個月。

Scott, D. H. et al., Randomized Trial of Four Financial-Incentive Programs for Smoking Cessation, New England Journal of Medicine, 2015.

心臟影響握力？ 加拿大麥瑪斯特大學研究 14 萬名 35 歲至 70 歲之民眾，發現受試者的握力每下降 5 公斤， 死亡風險便增加 16 ％，而心臟病發風險升高

17％，中風機率增加 9％。根據調查，20 多歲 男性的平均握力可達 54 公斤，女性則約 34 公 斤。然而在 70 歲時，前者會降至 38 公斤，後 者則減弱至 24 公斤。目前檢測心臟病風險的 方法，是從病人的年齡、生活習慣、血壓等等 著手。在未來，握力可能不失為一簡易健檢的 方法，但還尚待進一步的驗證。研究人員推論， 當心臟狀態不佳時，可能會導致血管硬化，使 肌肉力量降低。此研究發表於《刺胳針》期刊 上。

Darryl, P. L. et al., Prognostic value of grip strength: findings from the Prospective Urban Rural Epidemiology (PURE) study, The Lancet, 2015.

Vol.46 No.6

411

海洋日特別企劃 海鮮指南

餐桌上的一片 海

海洋保育就從餐桌開始 全球海洋漁業資源的枯竭已是繼全球暖化之後，本世紀大家必須去嚴肅面對的 課題。不論科學家預估到了2048 年全球的海洋將無野生魚類可捕的說法是否正

確，但從市場上海鮮價格的上揚，以及所販售的野生魚類泰半已被養殖的魚種所 取代的現象可見端倪。

文

邵廣昭：中研院生多中心研究員兼執行長。曾任動物所所長，

生多中心代主任，長期推動海洋生物研究、教育、保育工作。

438 SCIENCE MONTHLY 2015.6

海鮮挑選原則

養殖魚＞海洋捕撈魚

不買遠道而來的海鮮（耗能）

同一種魚如果有養殖的產品，則寧可選用

同一種魚，如果有產自本地或來自進口，

養殖而非野生的，譬如石斑、鰺、烏魚、燕

寧可選用本地所產的，因為海鮮經過長途

魚等等，包括烏魚已可完全 養 殖，故 應盡

運送不只在碳足跡上浪費能源，而且可能

量不去買每年冬至前後南下到臺灣海峽產

會經過防腐的特殊處理，不比本地產的魚

卵那一批的烏魚子。

獲新鮮。

銀白色＞有色彩

常見種（量多）＞稀有種

洄游種＞定棲種；沙泥棲性＞岩礁棲性；

生物資源有再生的特性，如適當捕撈是可

一般大洋洄游或泥沙棲的魚類，也就是身

永 續利用。但是否為 捕撈適量，則可由這

體為銀白或灰色個體的魚種，均為種少但

些 經 濟 性 魚 類的資 源量是 歷年來 維 持穩

量多，常被大量成群捕撈，因為分布廣、族

定或是有逐年下降來做判斷，換言之，應儘

群量大，故較不會有過漁的問題。但許多

量避免或減少去捕撈那些族群量已日趨減

岩礁或珊瑚礁棲性的魚類，體色鮮艷，種

少的物種，以避免陷入使該種物種瀕危甚

多但量少，易受過漁的影響。

至滅絕的命運。

少吃長壽的掠食魚（汞量高） 由於「生物累 積」現象，在食物 網愈高層

不買流網、炸魚、底拖網、 刺網及延繩釣的漁獲

的大型掠食性魚類，如鮪、鯊、旗魚等體內

一些會破壞棲地、造成誤捕或易於大小通

所 含 的重金屬的 含 量就 會比 食 物 網 低層

吃太有效率或不永續的漁具漁法，固然可

的魚種要高出甚多，故孕婦及孩童也應避

以捕獲更多的魚，但抓愈多愈快，魚群愈

免吃過量的大型魚類。

早被捕撈殆盡。而且魚獲愈多則魚價就會 下滑，漁民並不見得會得到更多利潤。

多買食物鏈底層的海鮮──底食原則 在食物能量的金字塔中，每上一個階層，能量

少吃養殖的蝦、鮭、鮪 （以下雜魚為餌料）

就減少為十分之一。如果我們能夠直接從食物

而選擇吳郭魚、鯉等，草食性或雜食性的

能量的金字塔的底層取食，可以得到的數量就

養殖魚（植物性蛋白），而少吃以小魚或魚

最大。如文蛤、牡蠣都是食物底層的生物，此

粉、下雜魚作為飼料所蓄養長大的肉食性

外鯖魚或虱目魚都是濾食浮游生物，或是屬於

的魚類，其理由是與其抓更多的小魚去餵

草食性、雜食性的烏魚，淡水養殖的鯉科及吳

養殖的魚，不如直接去吃小魚或食物網下

郭魚等，也算是食物鏈比較底層的魚類。

層的魚，如鯷、鯡、鯖、鰺等，才更划算。

Vol.46 No.6

439

鯖

想清楚再吃！

少吃

海蝦、蟹、笛鯛、白鯧、鬼頭刀、旗魚、鯖、鱸、海 鱺、黑鯛、鯧鰺、石斑、午仔、鱈、鮭

白鯧

鬼頭刀

鮭

這些魚放海裡就好！

不吃

大型螺、烏賊、蝦蛄、椰子蟹、鱟、黑鮪、 鯊（翅）、魟、石斑、珊瑚礁魚類、海鰻、 海馬、大黃魚、飛魚卵、日本鰻、蘇眉（龍 王鯛）、隆頭鸚哥、圓鱈（南極鱈）

蘇眉 海馬

440 SCIENCE MONTHLY 2015.6

可以吃

建議吃

文 蛤、牡 蠣、九 孔、魷 魚、櫻 花

（這些野生物種若以養殖方式生產，也建議食用）

野生

養殖

進口

白帶

蝦、四 破、巴 攏、秋 刀 魚、白 帶 魚、臭肚、吳郭魚、虱目魚、烏魚、 鯉等淡水魚

秋刀魚 文蛤

櫻花蝦

日本鰻

隆頭鸚哥

黑鮪

Vol.46 No.6

441

COVER STORY

全球暖化 海洋遇難

3

逐漸酸化的海洋

文

周文臣

海洋默默地吸收了大量人為活動所排放的二氧化碳，但她 卻也為此賠上了自己的健康。如今，她生病了，病名叫做海 洋酸化。這將對海洋生態與人類社會產生怎樣的影響？

珊瑚 如果維持現今的二氧化碳排放 量，在未來的幾十年內，珊瑚礁 的生長將會受到嚴重的衝擊。

多重的環境壓力

北冰洋

除了海洋酸化，海洋還承受著如海

由於低溫水體中二氧化碳濃度較高，因此

水暖化、溶氧量減少、過度漁撈與

也比其他水域的酸化速率更快。

水體富營養化等變化。

貝類 某些物種 （如海草），會在酸化的

貝、牡蠣等，其生長對於海洋酸化 非常敏感。因此，海洋酸化亦可能

反，這可能會導致生物多樣性降低，

對沿海地區的糧食供應（蛋白質）

進而影響海洋生態系統的健康。

造成影響。

期從事海洋科學教學與研究工作，為國內知名之海洋

456 SCIENCE MONTHLY 2015.6

一些高經濟價值的軟體動物如貽

水體中更蓬勃生長，而多數物種則相

周文臣／任教於海洋大學海洋環境與生態研究所，長 碳化學專家。

族群結構的轉變

(designed by Freepik.com)

被人為干擾的碳循環 大氣、海洋和陸地是地球系統中最重要的三個碳儲存庫。透過各種不同的作用，碳可以在各個 儲存庫之間相互流通。例如，陸地上的生物透過光合作用與呼吸作用，可以使二氧化碳在大氣 與陸地之間進行交換。而海洋中，除了光合作用與呼吸作用外，生物性碳酸鈣的沉澱與溶解， 以及二氧化碳氣體的溶解與逸散等作用，亦會促使二氧化碳在大氣與海洋之間進行交換。

科學家分析封存於冰芯中的古大氣成分，發現在工業革命發生前的一萬年裡，大氣中二氧化 碳的濃度一直維持在 260 至 280

ppm 之間。此結果意味著在人為活動干擾發生前，碳在各

儲存庫之間的交換速率大致維持平衡，使大氣中二氧化碳的濃度能夠保持在一個相對穩定的狀 態。然而，自工業革命後，由於化石燃料的使用以及土地利用方式的改變，人為活動將原本被 封存於地層中的碳，快速地釋放至大氣當中，徹底擾亂了碳在自然界中原有的循環節奏，導致 大氣二氧化碳濃度由工業革命前的 280

ppm 左右。

ppm，在短短的數百年間就快速地攀升至目前的 400

全球暖化與海洋酸化 二氧化碳是最重要的溫室效應氣體，其對地球溫室效應的貢獻度，約佔總溫室效應氣體的

55％。因此，隨著人為活動所造成大氣中二氧化碳濃度的攀升，地表平均溫度亦逐漸升高。

根 據 聯 合 國 政 府 間 氣 候 專 家 委 員 會（Intergovernmental

Panel on Climate Change,

IPCC）最新的估算，在 1880 至 2012 年間全球地表平均溫度已上升了 0.85℃。地表溫度的

增加，除了會造成極地冰原融化，海平面上升，進而淹沒沿海的都會區外；亦會牽動全球氣候

的變遷，導致不正常地暴雨及乾旱現象，衝擊全球的農林漁牧及社經活動。凡此種種皆對人類 永續生存形成嚴重的威脅，使得過去幾十年來全球暖化現象已經受到了世人高度的關注。

然而，相較於眾所週知的全球暖化現象，人為二氧化碳排放所引發的另一個環境課題——海洋 酸化，對大多數人而言，卻仍顯得遙遠而陌生。要瞭解海洋酸化，首先必須先認知一個事實： 人為活動所排放的二氧化碳，其實並沒有全部累積在大氣當中，透過碳的循環，其中部分的碳 會被海洋和陸地所吸收。以 2003 至 2012 年間為例，每年人為活動所排放的碳量約為 94 億

噸，其中大約只有 43 億噸會累積在大氣當中（46％），此為全球暖化的元凶；剩下的碳一半 會被陸地生物圈所吸收，另一半則會進入到海洋當中（26 億噸，28％）。海洋吸收人為二氧

化碳後，會導致海水化學特性發生改變，這個現象稱為海洋酸化。近年來，已有非常多的證據 顯示，酸化的海洋不利許多海洋生物的生長，進而可能會對整個海洋生態及人類社會都造成嚴 重的衝擊。因此，海洋酸化也開始受到科學界廣泛的重視。

Vol.46 No.6

457

精選文章

文

賴昭正

老花眼、近視與白內障 老花眼、近視與白內障是最普遍的眼疾，可是你對它們的同異處、背後的成因與物理知多少？ 圖一

虹膜 鏡體 賴昭正／美國芝加哥大

黃斑部

前室

學化學博士 ,《科學月

瞳孔

刊》創辦人之一，曾任

角膜

《科學月刊》編輯及總

虹膜

編輯、國立清華大學化 學系教授及系主任。

人的眼睛事實上就是一個相機，將外界光線聚焦

手術，就是已被診斷有白內障。更驚奇的是：大

於眼後的視網膜上成像。眼睛的「鏡頭」（lens，

部分的人均不知被醫生動了什麼手腳，以及為什

見圖一「鏡體」）主要由水及蛋白質組成，隨著

麼白內障手術可以「去除」近視。基於此二因，

年齡的增長，這些蛋白質慢慢退化結塊，使得鏡

擬在此談談白內障、老花眼、近視的物理原理與

頭開始出現許多區域性的混濁。不但如此，這些

同異處，希望對於做過或遲早要做白內障手術的

結塊也使得鏡頭慢慢變硬，使其失去年輕時的彈

廣大讀者有點幫助。

性，無法變形來看近的東西，而造成所謂的「老 花眼」！這些鏡頭內的霧狀混濁區則是所謂的

鏡頭是相機的用語，眼睛的鏡頭在醫學界裡大都

「白內障」（cataract）。白內障嚴重的話，那

譯成「晶狀體」（或「水晶體」）。晶狀體似乎是

就兩眼視茫茫，眼鏡也幫不了忙了！

基於鏡頭之組成物相而得名，很難讓讀者體會到 其功能，因此筆者在此將採用「鏡體」一詞，一

筆者也不幸地於前兩年走上這條視茫茫的道路，

則以區別於相機的「鏡頭」，再則以表達其相機

而進行了白內障手術。在手術後，因大放光明而

的功能。

到處宣傳，結果發現許多親友不是早已動過此一

468 SCIENCE MONTHLY 2015.6

光學物理 眼睛的視覺是靠兩片透鏡（詳後），將外界影像聚焦到視網膜（retina，見圖一）

來達成的，因此想了解近視、老花眼及白內障的成因，我們得在此先複習一下基本 的透鏡光學。了解透鏡光學事實上也是了解立體影視所必備的知識（見筆者文〈3D 立體影視的科學〉，《科學月刊》第 508 期）。

透鏡焦點的基本性質是（圖二）：平行於主軸之所有外界光線的 視網膜

聚焦點。凸透鏡的焦點在鏡「後」（相對於「外界」的另一邊），

視網膜中央窩

凹透鏡的焦點則在鏡「前」（為一「虛點」：不在「真正」光線

視神經

的路徑上；見圖四）。焦點與鏡片中心的距離稱為「焦距」，為

玻璃體

鏡片最重要的物理性質。焦距的大小取決於透鏡兩表面的彎曲 度：它決定了該鏡片的「屈光度」（diopter, D）。

外界

圖二

B

焦距

A 焦點 F

B' A'

A" 凸透鏡 視網膜

D= 1/ 焦距（公尺）；D × 100 即為眼鏡的「度數」。 圖二顯示了外界兩點 A 及 B 在凸透鏡後面成像的位

如何看清楚 A 點呢？最簡單的方法就是將鏡片往左

置 A' 及 B'。離鏡片較遠之 B 點，成像於離鏡片較近

移點（相機的做法），或將視網膜往右移點：不幸的

或是一圓圈（三度空間）。本應是一點的 A' 變成一

法！當然，眼睛不是真正換鏡片，而是透過肌肉的控

之 B' 處；因此如果視網膜在 B' 處，則 A 在視網膜

是我們眼睛的結構沒辦法這樣做！另一個方法就是換

小圓圈，那就是模糊、看不清楚。

制來改變鏡體的形狀（表面曲度），達到變焦的效果。

上的成像（A"）將不是一點，而是一條線（二度空間）

一個焦距較長的鏡片──這正是我們眼睛所採取的方

Vol.46 No.6

469

D A* F A+[Φ, D AΦ] =0, D A* D AΦ=0

楊 – 米爾 斯 – 希 格 斯 方 程 式 Ya ng – M ill s – H ig g s e q uat i o n s

楊振寧

x →∞

Φ (x) =1.

1957年

lim

諾貝爾物理獎得主

中國學物理的方法是演繹法，

先有許多定律，然後進行推演；

美國對物理的理解是從現象出發，

歸納出物理定律，是歸納法。

演繹法是考試的人用的辦法；

歸納法是做學問的辦法。

{

boundar y c ondition

Yang（ 19 2 2 - ） Chen - Ning

}

可沿 線 裁 剪。

Stamp