大自然探索 摘要版

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大自然探索 摘要版

  1. 1. 大自然探索 繽紛的生命 林福榮 講師 正修科技大學通識教育中心
  2. 2. 蓋婭假說 <ul><li>在太陽能量不斷的補注下,地球上的岩石、海洋、大氣及生物,彼此間藉由能量與物質的流轉,共同發展出自我組織與正反饋調控的機制,所形成的地球生態系統有如巨大的有機體,此一有機「活體」英國科學家 James R. Lovelock 命名為「蓋婭 (Gaia) 」。 </li></ul><ul><li>假設由於生命本身的存在與調控,才使得地球表面的物理與化學環境 ( 大氣層與海洋 ) ,變成 適合生命存活 的穩定狀態。 </li></ul><ul><li>把地球視為一個活體,當周圍環境不斷變遷之際,地球生物圈仍能保持動態穩定的狀態 ( 內環境 穩定 ) 。 </li></ul>
  3. 3. 內環境穩定 (homeostasis) — 生物體層次的生理穩定 v.s. 維持流動 (homeorhesis) — 演化與生態的穩定性
  4. 4. 生態學基本法則 <ul><li>生態法則一: 物物相關 (everything is connected to everything else) </li></ul><ul><li> 個體與群體、互動與互依、環境影響因子與限制因子、 生態系統恆定性與消長、生物多樣性 </li></ul><ul><li>生態法則二: 物有所歸 (everything must go somewhere) </li></ul><ul><li> 能量流動與物質;物質不會從自然界消失,只是轉變形式;毒物經由營養層級累積放大 </li></ul>
  5. 5. 生態學基本法則 <ul><li>生態法則三: 自然善知 (nature knows best) </li></ul><ul><li> 演化過程中的生存者 </li></ul><ul><li>生態法則四: 天下沒有白吃的午餐 (there is no such thing as free lunch) </li></ul><ul><li> 此法則包含了前面三法則 </li></ul><ul><li> 地球生態體系是一關連的整體,在整體中沒有任何東西是可以無中生有或被流失;這整體不易加以全面改進,從中取得任何一物,必須另以他物代替。這種代價的支付無從逃避,只能延緩 (time delay) </li></ul>
  6. 6. 生命多樣性 (Wilcox, 1984) 生命型態的多樣性,它們所扮演的生態角色,以及它們所包含的基因多樣性。 生態系統的多樣性!
  7. 7. <ul><li>大地金字塔 (land pyramid) </li></ul><ul><li>食物鍊 / 食物網 (food chain/food web) </li></ul><ul><li>能量流動暢通 (energy flow) </li></ul><ul><li>大地非僅為土壤而已 </li></ul><ul><li>人為與自然演化的改變在程度上有所差異 </li></ul><ul><li>人為改變越不劇烈,在金字塔中成功調節的可能性愈大 </li></ul><ul><li>生物多樣性 (biodiversity) </li></ul>
  8. 8. <ul><li>較高級系層次  趨向脈動式穩定狀態 (pulsing steady state) </li></ul><ul><li>級系約束 (hierarchical constraint) — 大的生態系長期而言比其組成單元變動較少 </li></ul>一個有等級系列之單元的排列 級系 (hierarchy)
  9. 9. <ul><li>新生性質 / 湧現特性 (emergent property) </li></ul><ul><li>整體大於部分的總和 </li></ul><ul><li>H 2(g) + ½ O 2(g)  H 2 O (l) </li></ul><ul><li>藻類 + 腔腸動物  珊瑚 </li></ul><ul><li>真菌 + 樹根  菌根 </li></ul><ul><li>新生態學 </li></ul><ul><li>內環境穩定機制 (homeostatic mechanisms) — 減少上下波動的制衡 [  維持流動 ( homeorhesis ) — 演化與生態的穩定性 ] </li></ul><ul><li>體溫調節機制 [  地球生態系統動態穩定調控機制 ] </li></ul>
  10. 10. <ul><li>涵攝性功能 </li></ul><ul><li>(transcending functions) </li></ul><ul><li>能量轉換 </li></ul><ul><li>成長 </li></ul><ul><li>演化 </li></ul><ul><li>反饋控制 </li></ul>
  11. 11. 參考書目 <ul><li>鈴木、麥康納 ( 民 89 ,何穎怡譯 ) 。 神聖的平衡:重尋人類的自然定位 。台北:商業周刊。 </li></ul><ul><li>歐頓 ( 民 89 ,王瑞香譯 ) 。 生態學:科學與社會之間的橋樑 。臺北:國立編譯館。 </li></ul><ul><li>威爾遜 ( 民 86 ,金恆鑣譯 ) 。 繽紛的生命:造訪基因庫的燦爛國度 。台北:天下文化。 </li></ul>
  12. 12. 問題思索 本課程講授 「 大霹靂 」、「蓋婭學説」、「繽紛的生命 ( 生物多樣性 ) 」之主要目的為何 ?
  13. 13. 環境哲學 / 環境倫理 解析式思考 系統性思考 天人交戰 天人合一 機械論 有機論
  14. 14. 影片觀賞 能量 ( 自然科學百科大全– 能量篇 )
  15. 15. 能量 <ul><li>作工的能力。 </li></ul><ul><li>能量的產生不能無中生有, 必須自某處取得。 </li></ul>
  16. 16. 能量定律 熱力學定律 (laws of thermodynamics)
  17. 17. 熱力學 <ul><li>研究物質狀態發生變化時 ,熱、功和其他形式能量之間轉換關係的科學。 </li></ul>
  18. 18. 第零定律 <ul><li>若 A 與 B 處於熱平衡狀態且 B 與 C 處於熱平衡狀態,則 A 與 C 也處於熱平衡狀態。 </li></ul>
  19. 19. 第一定律 <ul><li>宇宙間的總能量恆為定值 ,不會有所增減,只會由一種形式轉化為另一種形式。 </li></ul><ul><li>Δ E=Q+W=Q-∫ PdV </li></ul>
  20. 20. N 2 N 2 N 2 O 2 O 2 O 2 N 2 N 2 N 2 O 2 O 2 O 2 before after N 2 : 氮分子 O 2 : 氧分子
  21. 21. N 2 N 2 N 2 O 2 O 2 O 2 N 2 N 2 N 2 O 2 O 2 O 2 after before N 2 : 氮分子 O 2 : 氧分子
  22. 22. 第二定律 <ul><li>宇宙間總能量的流散具有方向性 ,總是由高品質能 ( 高密度能量 ) 流向低品質能 ( 低密度能量 ) 。 </li></ul><ul><li>每一次的轉化,都會有一些能量散逸為無法作工的形式。 </li></ul>
  23. 23. 第二定律 <ul><li>這種散漫 、紊亂的狀況稱之為 熵 (entropy) 或「能趨疲」。 </li></ul><ul><li>簡單的說, 熱力學第二定律就是「萬物趨向紊亂」, 自然界的 熵 不斷增加! </li></ul>
  24. 24. 第二定律 <ul><li>第二定律意指每一自發的化學與物理變化皆使整個宇宙的 熵 (entropy) 增加。 </li></ul><ul><li>Δ S 宇宙 = Δ S 系統 + Δ S 周遭 >0 </li></ul>
  25. 25. 熱力學認知檢定 <ul><li>第一次接觸,簡直是一頭霧水。 </li></ul><ul><li>第一次接觸, 已初步理解, 但不曾聯想或不知道與「人與自然」課程有何關聯。 </li></ul><ul><li>曾接觸過,並進一步理解 ,但不曾聯想或不清楚與「人與自然」課程有何關聯。 </li></ul><ul><li>曾修習相關課程, 觀念還算清楚,但還不能準確掌握與「人與自然」課程的關聯。 </li></ul>
  26. 26. 光合作用 (A) 陽光, 100 單位稀釋的能量被植物葉片吸收利用 ( 轉化 ) (B) 醣, 2 單位濃縮的能量形式 (C) 熱, 98 單位更為稀釋的能量 第一定律 : (A)=(B)+(C) 第二定律 : (B) 總是比 (A) 小,因為在轉化過程中,大部分能量會被降解,以更為稀釋的能量 — 熱 (C) ,排放至葉片外
  27. 27. 亂中有序 (order out of chaos) <ul><li>冰箱運作。 </li></ul><ul><li>燒開水。 </li></ul><ul><li>瀑布流動。 </li></ul><ul><li>生物體成長過程。 </li></ul><ul><li>地球生態系統之動態平衡 </li></ul>

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