海洋隱形森林,超級碳吸塵器-龔國慶

龔國慶
2015-06-03發佈
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講者介紹

國立台灣海洋大學環境生態研究所龔國慶教授長期投入海洋環境研究,成果卓越,曾榮獲國科會傑出研究獎,目前為海大終身特聘教授兼教務長。

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影片介紹

小小的藻類給了地球第一口氧氣,全球面臨氣候變遷,藻類也是答案嗎?
對抗全球暖化這頭巨獸,有科學家提出,只要藉由撒鐵入海,刺激藻類生長,增加光合作用就可以吸收CO2?
全球政治家、科學家都亟欲解決的複雜氣候問題,灑鐵入海,會是一帖退燒良方?還是一副有後遺症的藥呢?

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逐字稿

所以在這之前,我問一下,海洋是大地的什麼?之母,對不對,所以當母親的,一定默默的幫我們做了很多事情,那我們的漂亮的海洋看起來是什麼顏色的?藍色的,但是你把它撈起來,大概就是清澈,看不到任何東西,今天,我就會帶你看一下,你眼睛看不到的世界的海洋,它怎麼扮演大地之母,是你不熟悉的那一塊,OK。

[00:48]

好,那我們先來介紹一下,這一個海洋占了全世界地球表面積的至少四分之三以上,那它的生命,基本上就是靠陽光來驅動,所以當陽光照到海面上,那接下來這個光會往海裡面去傳播,大概最多最多大概傳播到水下兩百公尺,所以在這兩百公尺以內有光的地方,如果你今天把它拿一滴水起來,放在顯微鏡上看,你就會看到各式各樣的這一種東西,這個叫做單細胞的浮游植物,你覺得它有多少,每一毫升,大概會超過一千個細胞,單細胞,所以這個是我們眼睛看不見。那既然它是浮游植物,那一定有它的功能,所以這些單細胞浮游植物的功能,基本上就是利用陽光進行光合作用,那光合作用就是吸收二氧化碳放出氧氣,然後形成,所謂的碳水化合物。所以,它在行光合作用的過程中,就是等於把海水裡面的二氧化碳幫我們吸塵器吸走,然後傳遞到其他的生命去,那既然海水的二氧化碳會被吸走,那當然從大氣的二氧化碳就會往下補充,這就是這些居民的貢獻。

 

[02:19]

所以我們來看一下,如果我們把全世界的陸地跟海洋一起來研究說,那它每年到底可以幫我們吸收多少二氧化碳,那你看這個,越紅的,顏色代表吸收得越多,那正紅的這個部份都是陸地,所以這邊就是南美洲,最大的亞馬遜森林,地球之最。那這些沒有畫邊界這些顏色比較淡的都是海洋,那越紅的吸收得越多,越偏紫色偏藍色的吸收得越少,那你可以說那海洋水裡面的吸收量很少,如果跟我們的亞馬遜森林這些熱帶雨林來比的話。可是,海洋的面積占了全世界的地表面積的百分之七十以上,所以把面積乘起來,這些雖然不起眼的這些顏色,總共把它加起來,大概每年,這些浮游植物可以幫我們吸收將近五百億的碳,那這個碳到底有多少呢?是相當於占了全世界所有吸收二氧化碳的植物的百分之四十六點二,所以,它是一個不可被磨滅的一個貢獻。

[03:32]

那這些貢獻它們有什麼功能,我們當然再來回憶一下,這些浮游植物行光合作用的時候,從水裡拿走二氧化碳等於從空氣帶進來,然後它會透過食物鏈給浮游動物,小蝦、小魚一直到大魚吃,那這個是我們大家比較熟知的一環。可是這些東西除了被食物鏈這樣循環吃以外,它會死亡然後往下沉,然後這些,吃它的攝食者,它們也會排泄或者是死,那死的這些都是有機物,有機物裡面的最重要的成分就是碳,那這些碳那裡來,碳就是從水裡二氧化碳轉到浮游植物身上,再轉到這些有機物身上來的,那這些全部死亡以後,它會往下沉,因為地球有重力,所以這些排泄物,就等於帶著空氣的二氧化碳逐步的往深海裡傳送,那往深海傳送的過程中,有一些還沒有到海底,就會再被釋放出來,有一些會到更深然後到了貼著海洋的深處,又再從南極、北極再冒上來。那最後有一些,就會真的沉到海底然後被埋藏起來,所以這個全部被帶往深海裡面的碳,就是等於再幫我們人類吸收大氣二氧化碳,所以這些浮游植物,我們就說它既有維繫海洋生命的根本,除了這個之外,就是我今天要跟你介紹給大家認識的,它就是具有調節氣候的功能,因為它會幫助我們吸收二氧化碳。

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好,那我們就舉一個例子,如果這些居住在海洋的,所謂的浮游植物這些隱形的森林的居民,如果全部都把它煮熟了怎麼辦?現在的大氣二氧化碳可能會比我們現在的濃度超過兩百,有沒有人知道現在大氣二氧化碳濃度將近多少?那個同學,那個那個學員好厲害將近四百,沒有錯。所以如果沒有這些浮游植物存在會比現在再多兩百,你就知道有多可怕了,那為什麼可怕呢,我們再來看一下,全世界每年平均大概會放出八十九億噸的,差不多九十幾億噸的二氧化碳,那我們在大氣裡面,大概找到四十三億噸,那剩下的到哪裡去了?剩下的就是被陸地上的森林,還有海上的這個浮游植物,還有其他透過物理作用、化學作用吸收進去了,這就是海洋的重要。那既然海洋可以幫助我們吸收跟陸地相當的二氧化碳,那我們科學家除了研究原因以外,就是希望原因能夠把它運用,所以我們要來說,那我們可不可以請海洋裡面的這些隱形森林的居民們,來幫我們,減碳,這個科學家,就像醫生經常做的事,發明了藥物來幫我們治療一些東西,那當然你就知道這個過程,可能還會有什麼,先預告,等一下你們就會看到。

[06:48]

好,所以我們就來這科學家就開始做,狂想曲,那既然浮游植物可以幫我們吸收二氧化碳是在它自然的行為過程中,那我們可不可以來,加速它讓他多幫我們做一些,這樣的,功能。那這個,起因於哪裡,早期在科學家從南極的冰芯,挖了一顆很長很長的冰芯,那它就可以,冰芯越深的地方表示過去的年代越久,那冰裡面,都會有一些小氣泡在裡面,那科學家有辦法,就把這些小氣泡,量它的二氧化碳然後順便定研說那個是過去多少萬年。那水裡面、冰裡面的氣泡裡面的空氣就是代表過去那個年代二氧化碳濃度,所以科學家就很聰明的創造出說,這張圖就是在工業革命之前,一直回推到過去四十六萬年前。所以在工業革命之前一直到過去四十六萬年前,各位看到這張圖,是不是就是有高有低有高有低,那我要特別提醒你們的就是那個,邊界到底有多少大概就是從一百八到,不到三百,那我們現在的二氧化碳濃度是多少,剛剛我們那位學員就這樣。過去的例子,從來沒有超過三百,那二氧化碳濃度高的時候這張就變成溫度了,就氣溫了,氣溫相對越高,二氧化碳濃度越低的時候氣溫越低,那這就是氣溫最低的時候就是我們經常聽到的冰河期。所以這個就是我們知道說,大氣二氧化碳就在控制著我們地球的氣候,那我們就會懷疑說,那科學家當然會解釋說,那為什麼會有一些週期循環。

 

[08:40]

那這些周期循環,除了地球跟太陽的角度運轉天體運轉的作用改變不同以外,還有一個另外最重要的因素,就是看這一張。這一張,就是在過去四十六萬年以來,代表說在那個大氣圈地球圈有沒有發生所謂的沙塵暴,各位知道沙塵暴嗎?每年春天的時候,從大陸北邊就會送來很多飄沙,那個時候我們都要戴口罩,因為那個不是只有沙,現在還經過這個大陸很多都市,會順便把一些污染物全部帶到我們這裡來,所以對這一個人類的身體健康影響是很大,但是,我們做海洋的,你看到的是對海洋的影響,也是非常大。你看到這個,每次沙塵暴最強的時候,就是當時大氣溫度最低的時候,就是那時候大氣的二氧化碳的濃度最低的時候,那為什麼會這樣?為什麼這個地球上發生沙塵暴的時候然後就會讓大氣二氧化碳急速降低,為什麼會這樣呢?科學家再來驗證說,因為沙塵暴會把大量的鐵輸送到海洋,那輸送到海洋那為什麼會讓二氧化碳濃度降低?因為海洋裡面住了很多剛才我們說的隱形的居民,那這些居民,平常在沒有鐵的時候,可能它得活動力光合作用力效率很低,它只有其他的養份,那缺鐵呢?它就沒有辦法大量,行光合作用,那當沙塵暴把大量的灰塵灑在海洋裡面的時候,那這些浮游植物就大量吸收二氧化碳,因為它的光合作用是超級在進行,所以這個是從過去例子看到,那這個就是曾經在一九九零年,有一個大師叫做約翰馬丁提出來的。

[10:40]

所以他就提出了一個,鐵的假說,鐵是可以控制海洋這些隱形森林吸收二氧化碳的能力,那為什麼我們可以拿它來當我們拯救,全球暖化有這個想法,因為整個海洋,臺灣在這裡,這個是越往南極這個越往北極,在南大洋,跟這一個,南大洋跟這一個北冰洋,這個有顏色的地方,是比較偏橘紅色、偏綠色、偏藍色的那個地方是表示水裡面,有比較多的養份存在,但是不是鐵,大概就是傳統我們說如果你會種菜的話一定要加氮肥、加麟肥就是那些,營養源的成份。那相對,在沒有這個營養源的地方,你看下一張圖,越綠色的就是代表浮游植物的數量越多,就代表它的這個,它的葉綠素的越多代表它的光合作用的能力越強,那這個過程中,我們就可以看到說,那為什麼海洋裡面有這麼多的養份存在,那這些浮游植物,偏偏不太愛做工,它並沒有表現光合作用很高留下那些養分不用,所以科學家就會想說,是不是那些海域跟過去一樣缺鐵?,所以,他們就去這個科學家在他還活著的時候,又去把那些水,跑到這一個南大洋製造一堆水回來,然後再實驗室在船上做實驗,做一些添加實驗,那這個添加實驗的結果。

[12:22]

那這個科學家呢,就拿去把這個水拿起來做一些實驗,就是有兩條線,有一條線是圓圈空心圓,那本所就是做了六天的實驗,把水回來拿到這個三角錐瓶裡面去看說如果我不再添加任何東西只是去養它,那它的葉綠素就是它的浮游植物細胞數目是不是六天以來不太會動。可是,當這個瓶子同樣的水把它加入鐵以後,你會發現它就會變成圓圈綠色的那個,所以你可以看,有加鐵跟沒加鐵的的數量跟它的葉綠素濃度,是增加了三倍。那在這種情況之下,這個人就提出一個假說,他說,我即將去海洋灑入大量鐵,那為什麼會這樣因為,全球暖化是人類製造出來的大怪獸,但是我可以幫你們解決,解決之道就是什麼,只要你給我一拖拉庫的鐵,我就製造一個冰河期給你看,各位可以想像到,就是跟過去我們看到四十六萬年前以來大氣二氧化碳濃度高高低低的原因,是自然界灑了大量的鐵到海洋裡面去。所以,他就說那我們這個發現也適合在現在的海洋,所以只要你給我一拖拉庫的鐵,我把它倒在海洋,我就會製造一個冰河期給你看。因為吸收二氧化碳過多也不是一件好事情,所以這個當初就是大家還在笑說是不是真的可以這樣,那科學家說那你在瓶子做的實驗不代表真正到了海洋,也可以這樣反應出來,所以,當然下一步,就是坐著船出海去,直接要在海洋灑鐵來做做看,是不是真的有這種情況。

[14:22]

不過呢這個約翰馬丁的這個大教授,很不幸叫英才早逝,所以他都沒有辦法完成看到他的理論。但是,從一九九三年到零五年,那些在圖上有點十字的地方,就是他的後代、他的接班人、他的學生,很多科學家通通去做實驗,做了這麼多實驗,結果你們可以看到,左邊下角那一張圖,有兩個框框一個是沒有被灑鐵的一個被灑了鐵,你看看沒有被灑鐵跟有被灑鐵的差在那裡,差了一個,紅色的點點在那邊,就是被灑了鐵那個顏色越濃就代表浮游植物數量葉綠素越高,所以,就是表示真的我們在海洋裡面灑鐵,確實還是真正跟實驗室一樣的功能存在。那這個是在阿拉斯加外海裡面做的,那在南大洋也有一樣的結果,你看,有灑鐵的就是比外面來的濃度高,那這個會有什麼反應,在沒灑鐵的情況之下如果你去看水裡面的浮游植物就跟我們剛剛講的,眼睛看不見,或者是很小的這些點但是當你灑了鐵以後,它就會變成比較大的細胞,那個是對食物鏈,製造魚給我們吃的那個細胞比較大,它就會變這樣,那當然吸收二氧化碳的能力就強,那這麼多以後這些有機物就會往下沉,例如沉到海底,回到我剛才講的,所以,那我們就來驗收成效了

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他們從這一個實驗室,估算說如果可以增加三倍的話,大概你給我一頓的鐵灑在海洋裡面去,那它可以吸收十萬噸的碳,但是,真正去海上做實驗結果發現你給我一頓的鐵大概只能吸收百分之一,大概一千噸的碳,那這種情況之下當然有很多假設,可能實驗的尺度不夠大或者海洋是變幻莫測還是要有更多的實驗,那,但是,在做這件事情的時候,它可能會有副作用,比如說你灑下去的鐵使得藻類的種類儲存改變,那會不會出現有毒的藻種會不會使得生態改變,那下面的海水會不會越來越缺氧,因為這些有機物下沉要分解的時候就會耗氧,甚至會不會越來越酸化,如果你們有機會聽到,什麼叫海洋酸化的話,因為分解出來的二氧化碳就回到水裡侵蝕就越多所以水就會越來越酸,這是可能發生的副作用。所以這些最後結果怎麼樣,那當然科學家還要繼續去做,是不是灑了鐵,會使得海洋非常繁榮,還增加了葉綠素還是真的海水酸化,就會變成珊瑚什麼的都死光了變成一些,你不要的物種出來,所以最後,我們還是要做這件事的時候要三思而後行如果各位有興趣可以去參考這篇文章。那最後我們要做個反思,過去地球有沙塵暴的時候,製造了大量的藻華幫我們吸收了很多的二氧化碳它沉下來的東西,有一些會回到水面上,有一些會被埋藏在海底,就是我們現在用的石油。

[17:48]

那這些石油,我們把它拿起來又把它燒了,又放出二氧化碳,讓我們的全球的溫度增加,可是現在我們提出來的是什麼,我們要用現在海洋的藻類是不是來可以幫我們吸收二氧化碳,有沒有覺得諷刺,我們把它的祖先拿出來燒了,結果現在再拿它的子孫說,我多給你一些鐵,然後多吸收二氧化碳來救救我一下,所以這個就是我們人類,還是要好好的愛惜環境跟各位一樣,那以上跟各位分享這一個,謝謝各位。

[18:28]

主持人:

謝謝龔教授的分享,那海洋除了調節氣溫之外當然也是碳儲存的一個很重要場域,那也因此,我們有許多人以藍碳,Blue Carbon來稱呼這些在海洋跟沿岸生態系裡面的碳,那想要請教教授您的是,國際上越來越多人重視藍碳的管理,那台灣在這個部分有沒有一些方向或者是有沒有一些策略或者是有沒有一些可以扮演的角色,那就請您跟我們大家再介紹一下。

好,謝謝,我想台灣有沒有一些策略,這個我使不上力,所以我當學者只能告訴政府說,你應該做什麼,這個藍碳越來越重要那為什麼越來越重要,因為社會上現在有叫做碳交易,因為大家就說,你要做好環境,你要節能減碳,但是今天我們如果生長在非洲,叫你節能減碳叫你不要吹冷氣要不要,不要,那怎麼去取得平衡,所以有一個叫做碳交易,就是全世界規定每一個國家大概就是說你能夠排放多少二氧化碳,如果你排放比較少的,多出來的部分,就可以拿出來交易,那這些先進國家排放比較多的,就要拿錢給你,那這樣大家心裡才會平衡對不對。

[19:50]

好,那你要做這一件事情的時候,第一件個當然要先評估,你家到底吸收多少二氧化碳,放出二氧化碳多少。那各位應該很清楚,你排放了多少二氧化碳,很容易知道,台電把它抓來每天監視他一下就知道,可是你的國家的範圍吸收了多少二氧化碳,我們還沒有一個策略性的去研究特別是台灣四周環海對不對,那海洋的工作很複雜,那最重要的就是要去定位我們的海域裡面,到底存在這機制可以自然界幫我們吸收多少二氧化碳,這是一個最重要的事。那另外,台灣也有沙塵暴,那沙塵暴如果來到台灣,那會吸收多少二氧化碳,這也都是要評估,那特別海洋的部分,在氣候越差的時候,它能夠吸收二氧化碳的能力越高,因為二氧化碳,如果同樣空氣二氧化碳壓力比較大海水比較少,它會往海水裡面走,那在風速越強的時候,吸收能力越大,那各位知道風起雲湧,風速越強的時候,海上就越危險,就越難出海,所以這個是必須要國家真的有策略,把船造大一點我們才有辦法完整去評估,以上簡短跟各位報告,謝謝龔教授,謝謝。

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