正視氣候暖化可能引起的生態變化

台北科技大學土木系教授 胡思聰

  台灣地區緯度介於北緯 22 ~ 25 度之間,南北端年均氣溫差約 3 ℃。最近中央氣象局發布「 1897~2008 臺灣氣候變化統計報告」,發現一百年來台灣平均氣溫增加 0.6 ℃。若以各地區平均氣溫檢視,則一百年前嘉義地區的等溫線,目前已經向北推移到了台中地區;也就是中部地區變熱了。另一方面,若再以海拔高度與氣溫變化檢視,由於平均氣溫升高 0.6 ℃,相當於標高「下降」了 100 公尺;使得低海拔物種在棲地的成層現象( vertical stratification ),有向上 100 公尺的遷移( immigration )拓展空間。由於生物物種各有其適合生長溫度及對應高度,是以氣溫升高使生物生長臨界高度提高,形成新的生態環境交錯帶( ecotone )以及新的生物群落( biomes )類型。

  平均氣溫升高,除了顯示國土範圍「暖區」擴張、「冷區」退縮之外,對生態系統的長遠影響則是無可避免的。根據 Shelford 的「耐受性定律」( law of tolerance ),每種物種的生態幅( ecological amplitude )都有一定,此其中除了棲地限制因子( limiting factors )的影響,氣候及溫度效應更是重要的演替因子。每種生物生長的最適溫度很固定、所能耐受的差異不大;有研究顯示氣溫若升高 1.12 ~ 2.37 ℃,植物生長期便會前移、提早開花結果;而農作物生育期若縮短,產量會下降。以稻米為例,根據國際稻米研究所( IRRI )的研究,若開花期間出現 36.5 ℃的氣溫,稻米品質會變差;主因是增加了呼吸作用而耗損了稻穗內碳水化合物的成長量。其次,氣溫上升會使土壤水分加速蒸發、降低土壤中水分,增加灌溉水量的需求,不利水資源的經濟效益。

  森林是台灣地區重要的生態系統,其分佈除有緯度差異也有海拔標高變化。低海拔有亞熱帶常綠闊葉林、中海拔有針闊葉混合林、夏綠闊葉林、高海拔有常綠針業林;高緯度溫帶的鐵杉、雲杉及冷杉植群,便是以台灣高海拔地區為南界。氣溫上升,雖可使中低海拔生物有向上拓展機會,但也會造成高海拔生物退無可退危機。因此森林跟農作物一樣,都會受到氣溫上升的影響,對於生物多樣性的維持也會產生影響。 IPCC 及生態學者 Kullman 等均曾發表研究調查結果,森林線與樹種界線的向上遷移,會使野生動物接著入侵,植物植群與動物族群都會發生變化,進而改變生態系統的組成結構及功能。

  國立屏東科技大學森林系曾經以全國第三次森林資源調查的林型資料,應用氣候變遷模式推估短期情境模擬,結果顯示,氣溫上升 1 ℃,檜木高適生林區的面積約減少 400 km ²,長期結果約有 75 %林區會被低海拔樹種演替,最終導致檜木林生育地消失。農委會林務局近年推動平地造林,其目的之一就是要藉植樹造林減緩二氧化碳的累積量。其實植樹與吸收二氧化碳並非直接正相關,樹種每年的材積生物量淨成長不同、樹齡不同,都會影響二氧化碳吸收轉化量。而且光合作用必須要有充分的水分及日照條件,缺了其中一項,光合作用轉化效率便會大打折扣。氣溫上生所導致的氣候暖化與極端氣象,往往造成環境損害,而且單一林相樹種容易受病蟲害蔓延而死亡,所以利用植樹造林以吸收或抵減二氧化碳的作法,事實上有其侷限性,也難以挽救高海拔森林系統的消頹趨勢。

  由於生態系統存在有連鎖反應( chain reaction )及回饋現象( feedback , positive /negative ),當生態系統中某一成分發生變化,必然會誘導其他成分出現系列的相應變化,負回饋的功能在使生態系統能抑制或減緩最初變化成分的變化量,以力求保持穩態平衡;正回饋則是加速最初變化成分使系統快速進行,以遠離原有的平衡。正回饋往往具有爆發力與破壞力;當系統累積了足夠的正回饋動能之後,系統的變化趨勢便無法挽回了;相關主管機關必須要正視並預防這種正回饋效應發生的可能。

  對於由氣候暖化引起的物種消長、生物多樣性的改變以及生態環境系統衍生的變化,我們必須要儘早投入更多的關注與監測,進行必要的生態觀測調查及研究,以便適時發出環境警訊並研提減緩或防制對策。