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環境科學導論 （Introduction to Environmental Science）(出處：台大 農業工程學系 張尊國教授) 課程目的 ??? 本課程論述環境科學的內容與任務，包含生態學原理、人類的環境、當代世界的環境問題、人口增長與糧食生產引起之問題以及生態學原理在環境保護之應用，其次介紹能源、資源與自然環境問題，最後討論環境污染的狀況、成因、控制與發展趨勢。另對各國之環境保護之法規組織與環境倫理亦加論述。 課程大綱 第一章緒論 第二章生態學基礎 第三章 生態系統的演替 第四章 生物多樣性 第五章 自然保育 第六章 人口與糧食 第七章 水資源保護與利用 第八章 大氣資源及大氣污染與防 第九章 環境問題與環境保護 第十章 能源與環境 第十一章 環境倫理與永續發展 第十二章 環保組織與法規 第一章 緒論 一、環境的組成及結構 　　所謂環境是相對於某一中心事物而言，作為某一中心事物的對立面而存在。它因中心事物的不同而不同，隨中心事物的變化而變化。與某一中心事物有關的周圍事物，就是這個中心事物的環境。環境科學所研究的環境，是以人類為主體的外部世界，即人類生存、繁衍所必需的、相適應的環境，或物質條件的綜合體，它們可分為自然環境、人工環境及社會環境。 1.自然環境的組成及結構 　　自然環境是人類出現之前就存在的，是人類目前賴以生存、生活和生產所必需的自然條件和自然資源的總稱，即陽光、溫度、氣候、地磁、空氣、水、岩石、土壤、動植物、微生物以及地殼的穩定性等等自然因素的總和，即“直接或間接影響到人類的一切自然形成的物質、能量和自然現象的總體”，見圖1-1，有時簡稱為環境。 圖1-1 自然環境的組成　　自然環境是人類發生和發展的物質基礎，它是由生物和無機環境組成。大氣、水體和土地以各種不同的組合和偶合方式組成多種多樣的生物無機環境，孕育著多種多樣的生物。 　　生物包括植物、動物和微生物。它們總是結合成一定的生物群落而存在著，通常它們是由幾個營養級和能量級組成的。綠色植物以及一些有色素的原生動物和一些光能與化能細菌是自養型生物，是所謂生產者，為第一營養級和能量級。它們利用太陽能和化學能，把由環境中攝取的簡單無機物合成複雜的有機物，藉以儲藏物質和能量。它們在光合作用中吸收二氧化碳，釋放出氧。動物是現成有機物質的消費者，在呼吸過程中吸入氧呼出二氧化碳，其中食草類動物屬第二營養級，是第一性消費者；食肉類動物屬第三、四營養級，是第二、第三性消費者；微生物是有機物質的分解者，它們把動、植物遺體和排泄物又轉化為簡單的無機物，與此同時利用其一部分物質和能量形成自己的身體，完成自己的代謝作用，維持其生活和繁衍過程。動物和微生物都是靠現成的有機質維持生活的，靠自養型生物供養的，統稱為異養型生物。 　　在不同條件下，生物群落的組成成分是不同的，營養級的數目和營養結構的複雜程度也是不同的（所謂營養結構即營養級的組合）。在一般的情況下，最簡單的營養結構包括兩個營養級，較複雜的營養結構包括五六個營養級，超過6級以上的複雜營養結構是不多見的。而在任何一個營養結構中，一般總少不了第一營養級自養型生物，特別是綠色植物。這是因為一切生命活動的能量最終都主要來源於太陽輻射能，而太陽輻射能只有通過光合作用轉化為化學能之後，才能為其它各營養級的生物所利用。綠色植物通過光合作用合成有機質的速率叫做初級生產率[g/（m2?a）]，除去植物在呼吸和代謝過程中所消耗的一部分外，剩餘的有機質叫做淨初級生產率。食草動物所能獲得到的只是淨初級生產率的一部分，而它所能消化和同化的又只有其中的一部分。所以，第二營養級即食草動物的生產率勢必大大小於初級生產率。以上各級也依次遞減，這樣就沿著營養級序列向上形成所謂的生產率金字塔。 　　物質流和能量流通過各營養級的生物有機體組成所謂食物鏈。處於各營養級的生物有機體是種類繁多的，因而食物鏈也是很多的，鏈的長短也是不一的。而且由於專食性和狹食性動物比較少，雜食性和廣食性動物相當多，所以自然界很少是單獨存在的食物鏈。大多是交織在一起的食物網，沿著食物鏈而上的生產率、生產量和生物個體數是逐級遞減的，但污染物的濃度都是逐級增加的，也就是說，對污染物有明顯的生物富集作用。了解到這一點，對我們如何適量地發展生產、保障人類生活和健康是有指導意義的。 　　生物群落及無機環境共同組成自然環境的結構單元，由低級單元再組成高級單元，所以自然環境實際上是一個由兩階梯（由組成要素組成結構單元，再由低級結構單元組成高級結構單元）組成的多級譜系。 2.人工環境的組成和結構 　　工程環境是人類在利用和改造自然環境中創造出來的人工環境。現在地球上沒有受到人類活動影響的自然環境可以說是極為罕見的，絕大部分的原野已被加工改造成了農田、牧場、林場、旅遊休養地，並適應人類的