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1、大自然探索II,繽紛的生命,蓋婭假說,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)。,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。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)。,蓋婭學說Gaia theory,蓋婭假說Gaia hypothesis,內環境穩定(homeostasis)生物體層次
2、的生理穩定v.s.維持流動(homeorhesis)演化與生態的穩定性,生態學基本法則,生態法則一：物物相關(everything is connected to everything else)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、生物多樣性生態法則二：物有所歸(everything must go somewhere)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,生態學基本法則,生態法則三：自然善知(nature knows best)演化過程中的生存者生態法則四：天下沒有白吃的午餐(there is no such thin
3、g as free lunch)此法則包含了前面三法則 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),生物多樣性(Wilcox,1984)生物型態的多樣性，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！,大地金字塔(land pyramid)食物鍊/食物網(food chain/food web)能量流動暢通(energy flow)大地非僅為土壤而已 人為與自然演化的改變在程度上有所差異 人為改變越不劇烈，在金字塔中成功調節的
4、可能性愈大,生物多樣性(biodiversity),較高級系層次 趨向脈動式穩定狀態(pulsing steady state)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,一個有等級系列之單元的排列,級系(hierarchy),新生性質/湧現特性(emergent property)整體大於部分的總和H2(g)+O2(g)H2O(l)藻類+腔腸動物 珊瑚真菌+樹根 菌根新生態學內環境穩定機制(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體溫調節機制 地球生態系統動態穩
5、定調控機制,涵攝性功能(transcending functions)能量轉換 成長 演化 反饋控制,參考書目,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。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。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。,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?,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,何謂能量？,能量學,影片觀賞能量(自然科學百科大全 能量篇),能量,作工的能力。能量的產生不
6、能無中生有，必須自某處取得。,能量vs.能源,能量定律熱力學定律(laws of thermodynamics),熱力學,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。,第零定律,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。,第一定律,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。E=Q+W=Q-PdV,N2,N2,N2,O2,O2,O2,N2N2N2,O2O2O2,before,after,N2:氮分子 O2:氧分子,N2,N2,N2,O2,O2,O2,N2N2N2,O2O2O2,after,before,N2
7、:氮分子 O2:氧分子,覆 水 難 收,第二定律,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)。每一次的轉化，都會有一些能量散逸為無法作工的形式。,第二定律,這種散漫、紊亂的狀況稱之為 熵(entropy)或能趨疲。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！,第二定律,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。S宇宙=S系統+S周遭0,第三定律,在OK時(絕對溫度零時)，一完全結晶物 體之熵會等於零，,熱力學認知檢定,第一次接觸，簡直是一頭霧水。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。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。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。,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,亂中有序(order out of chaos),冰箱運作。燒開水。瀑布流動。生物體成長過程。地球生態系統之動態平衡,
