鄭先祐 (Ayo) 國立臺南大學 環境與生態學院 院長 生態科技學系 教授 國立金門技術學院 建築系 島嶼生態與文化 第五周次 2008年10月8日(週三) 6:30-9:10 生物保育的策略與可持續發展 + 島嶼生物地理學 (island biogeography) 鄭先祐 (Ayo) 國立臺南大學 環境與生態學院 院長 生態科技學系 教授

目錄 地理生態學 (Geographic Ecology) 生物地理學 (Biogeography) Introduction (History and definition) Concepts 生物地理學 (Biogeography) 發展史 (1820-1980) 島嶼生物地理學 (Island Biogeography) 物種的差異 (樣區 Baja California) 生物保育的策略 保育策略與可持續發展 目錄 Geographic Ecology

History Humboldt and Bonpland (1799) Darwin and Wallace 10,000km, on foot, by canoe, or on horseback 緯度12°S and 52°N (北美洲至南美洲) I shall try to find out how the forces of nature interact upon one another and how the geographic environment influences plant and animal life. Darwin and Wallace Geographic Ecology

Definition MacArthur and Wilson (1967) The Theory of Island Biogeography (島嶼生物地理學) 建立現代「地理生態學」的理論基礎 MacArthur (1972) Geographical Ecology 定義 「地理生態學」 The search for patterns of plant and animal life that can be put on a map. (研究可放在地圖上的植物和動物生活的分佈類型) Geographic Ecology

地理生態學 (Geographic Ecology) 生物地理學 (Biogeography) 生物隨著時間於空間上的分布情形之研究。 植物地理學 (Plant geography) 動物地理學 (Zoogeography) 島嶼生物地理學 (Island Biogeography) 補充教材 Geographic Ecology

生物地理學的發展史 1820 – 1940：主要為描述性的生物地理學。 1940年以後：Cain(1944)加入詮釋性的生物地理之研究，可分為： 歷史生物地理學 (Historical biogeography) 生態生物地理學 (Ecological biogeography)。 1961年研討會：兩種遷移法：(1)跨越水域，(2)經由暫時性的陸橋。 Geographic Ecology

1980年以後，the study of biodiversity。 1960-1980：相關學科的發展 (1) 大陸飄移。 (2) 分子生物技術於系統分類學的應用。 (3) MacArthur and Wilson (1963, 1967)：「島嶼生物地理學」的平衡理論。 (4) Vicariance 生物地理學。 1980年以後，the study of biodiversity。 Geographic Ecology

島嶼生物地理學 The equilibrium model of Island Biogeography Species richness on islands can be modeled as a dynamic balance between immigration and extinction of species. (島嶼物種的豐富度可運用物種的移入和滅絕的動態平衡來建構模型) Geographic Ecology

Fig. 1 Geographic Ecology

Fig. 2 Geographic Ecology

Fig.3a. The Galapagos Islands Geographic Ecology

Fig. 3b. Number of land-plant species on the Galapagos islands in relation to the area of the island. S= 28.6A 0.32 Geographic Ecology

Fig. 4. Species-area curve for the amphibians and reptiles of the West Indies. S= 3.3A 0.30 Geographic Ecology

Fig. 5a. Island biogeography applied to mountaintops Fig. 5a. Island biogeography applied to mountaintops. (a) Map of the Great Basin region of the western United States showing the isolated mountain ranges between the Rocky Mountains on the east and the Sierra Nevada on the west. Geographic Ecology

Fig. 5b. Island biogeography applied to mountaintops Fig. 5b. Island biogeography applied to mountaintops. (b) Species-area relationship for the resident boreal birds of the mountaintops in the Great Basin. Geographic Ecology

Fig. 5c. Island biogeography applied to mountaintops Fig. 5c. Island biogeography applied to mountaintops. (c) Species-area relationship for the boreal mammal species. Geographic Ecology

Experimental Island Biogeography Fig. 6 Geographic Ecology

物種的差異 Fig. 7. Baja California Geographic Ecology

表1. Cortez 海域島嶼間生物地理之比較。 項 目 陸生植物 沿岸魚類 陸棲鳥類 陸棲爬蟲 蜥蜴 陸棲哺乳 50km2 之海洋島嶼所含之平均數 105 13 9.3 3.5 1.3 陸橋性島嶼比海洋性島嶼含有更多的種類？ No Yes Very Yes 島嶼上所含之種類比大陸塊上還少嗎？ 有一點 Holocene才出現之海洋性島嶼所含的種類數比老生島嶼還少嗎？ 距大陸愈遠，種類數愈少嗎？陸橋性島嶼 海洋性島嶼 特有性：陸橋性島嶼 2 5 35 47 16 69 Geographic Ecology

Fig. 8. 島嶼生物地理學(修改自Case & Code, 1987) Geographic Ecology

生物保育的策略 傳統的範例 1960年代的島嶼生物地理學 「一大」或是「多小」？ 切割棲息地後，所含的生物種類數反而增加，可能的原因 四項不確定因素 研訂 minimum population size Genetic considerations 1960年代的島嶼生物地理學 「一大」或是「多小」？ 切割棲息地後，所含的生物種類數反而增加，可能的原因 Geographic Ecology

傳統的方法 (範例) Heath hem (Tympanuchus cupido cupido) 曾分布於New England 至Virginia State 1876，只存在於 Martha's Vineyard。 1900，只剩不到100隻。 1907，設立refuge(保護區)。 1916，族群數目增加到800隻。但當年火災，冬天又有強大的掠食壓力，族群數目又下降到100隻至150隻。 1920，族群數目再上升至200隻。但又遭疾病侵襲，又再下降到100隻以下。 1932，滅絕。 Geographic Ecology

四項不確定因素 (1) demographic stochasticity (2) environmental stochasticity (3) natural catastrophes (4) genetic stochasticity Geographic Ecology

研訂 minimum population size (1) Experiments (2) Biogeographic patterns (3) Theoretical models (4) Simulation models (5) Genetic considerations Geographic Ecology

Genetic considerations 小族群容易滅絕的原因 (1) inbreeding 造成homozygosity 上升。 (2) Genetic drift (3) 環境不斷變動。 Geographic Ecology

1960年代的島嶼生物地理學 原則： (1) 愈大愈好。 (2)不要切割。 (3)切割後，每塊間的距離愈近愈好。 (4)周長/面積，要愈小愈好。 Geographic Ecology

Fig. 9. Schematic illustration of some principles for the design of nature reserves. Geographic Ecology

當代的切割理論與生物保育策略 「一大」或是「多小」？ (1) maximizes the mean size of reserves (2) maximizes the number of reserves Geographic Ecology

Fig. 10. The distribution of areas of nature reserves in the world. Geographic Ecology

Fig. 11. Diagram of experimental design Fig. 11. Diagram of experimental design. Plots with solid edges represent enclosures preventing access by sheep. Broken lines mark delineated plots in the grazed area. Geographic Ecology

表2. 於不同大小面積之隔離區與牧養區內，顯花植物的種類數之比較。 項目 隔離區 牧養區 小型 中型 大型 N 32 8 2 16 4 1 總數 29 26 20 15 最多/各區 13 12 (15) 最少/各區 3 5 全區 34種 26種 Geographic Ecology

表3. 各型樣區的種類數目之變化。 項 目 小型 中型 大型 全部 種類1985 1986 1987 29 30 33 26 27 20 項 目 小型 中型 大型 全部 種類1985 1986 1987 29 30 33 26 27 20 25 34 40 遺失種類 1985-1986 1986-1987 4 2 5 3 1 新增種類 6 7 Geographic Ecology

海洋性島嶼 離岸200公里以上 Fig. 12. Cumulative species-area curves for oceanic archipelagos. a. Extant native birds of the Hawaiian islands b. Galapagos land birds c. Galapagos Darwin's finches d. Galapagos ferns. Geographic Ecology

Fig. 13. Cumulative species-area curves for oceanic archipelagos. e Fig. 13. Cumulative species-area curves for oceanic archipelagos. e. Galapagos insects f. Galapagos flowering plants g. Caribbean bats. h. Facroes islands ground beetles. 海洋性島嶼 離岸200公里以上 Geographic Ecology

海洋性島嶼 離岸200公里以上 Fig. 14. Cumulative species-area curves for oceanic archipelagos. g. Caribbean bats. h. Facroes islands ground beetles. i.. Canary Islands birds j. Canary island ground beetles. Geographic Ecology

沿岸島嶼 離岸100KM以內 Fig. 15. Cumulative species-area curves for nearshores archipelagos. a. Seabirds on islands off of Scotland. b. Extant marsupials on islands in the Bass Straits. c. Reptiles on islands in the Bass Straits. d. Sand dune mammals on islands in the Bass Straits. Geographic Ecology

沿岸島嶼 離岸100KM以內 Fig. 16. Cumulative species-area curves for nearshore archipelagos. e. Birds of the California Channel islands. f. Reptiles and amphibians of the California Channel islands. g. Plants of the islands in the Gulf of California. h. Mammals of the islands in the Gulf of California. Geographic Ecology

沿岸島嶼 離岸100KM以內 Fig. 17. Cumulative species-area curves for nearshores archipelagos. g. Plants of the islands in the Gulf of California. h. Mammals of the islands in the Gulf of California. i. Reptiles and amphibians of the islands in the Gulf of California. Geographic Ecology

陸域隔離區 Fig. 18. Cumulative species-area curves for terrestrial habitat isolates. a. Mammals of East African national parks. b. Birds of East African national parks. c. Mountaintop small mammals. d. Mountaintop plants. Geographic Ecology

陸域隔離區 Fig. 19. Cumulative species-area curves for terrestrial habitat isolates. e. Mountaintop birds f. Birds in New Jersey woodlots g. Mammals of Australian wheatbelt reserves. h. Lizards of Australian wheatbelt reserves. Geographic Ecology

陸域隔離區 Fig. 20. Cumulative species-area curves for terrestrial habitat isolates. g. Mammals of Australian wheatbelt reserves. h. Lizards of Australian wheatbelt reserves. i. Mammals of U.S. national parks. Geographic Ecology

切割棲息地後，所含的生物種類數反而增加，可能的原因： 1. Habitat diversity 2. Population dynamics. Priority effects Multiple stable equilibria Edge effects Disturbance Species pool and dispersal ability. Colonization Evolutionary effects. Extinctions. 3. Historical effects. Geographic Ecology

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保育策略與永續發展 Conservation = 保守、保留 生態主張：(可持續發展：永續發展) 生態保育 = 生活環境體系的保全 保育策略 (conservation strategy) 可持續文明的 3 E 項原則： Ecological integrity (conservation) Economic efficiency (經濟效率) Equity (公平) Geographic Ecology

生態主張 「生態主張」就是企圖在有限的資源條件下，建立一個永續（或持續久些）的文明社會。 建立永續的文明社會，當前的第一步就是放棄「量」(拓荒)的開發策略，改用「保育策略」(conservation strategy）。 「保育策略」即是將目前尚未開發(使用)的自然資源暫時保育下來；當前社會的需要，則改以提昇已開發資源享用品質。 Geographic Ecology

保育策略：電力資源 (一) 假設社會目前有缺電力的情形 量的開發策略 「保育策略」：不再建新廠，以提高用電效率（品質）取代。 歐美、日本等國家從事電力享用品質的提昇，已有二、三十年。 反觀台灣，至今使用電力仍是相當粗暴，極少有品質上的考量。 夏天走在台北街道，忽冷忽熱的感覺。 Geographic Ecology

保育策略：電力資源 (二) 正當環境能量正旺(夏季晴天)時，台灣各地卻有缺能源(電力)的現象。 按台電公佈的資料，每年對抗夏天太陽能，所消耗的能量大約是等於兩座核電廠的加一座火力電廠。 倘若能用絕緣及疏導(氣流)方式，與太陽和平相處，將可節省下可觀之電力。 倘若化敵為友，吸收一點太陽能，剩餘出的電力則更是可觀。 而且提昇用電品質的「保育策略」，是經濟的，其所要付出的成本顯著地低於開發新電廠。 Geographic Ecology

效率 冰箱容量 年平均每台的耗能量 冰箱的容量 冰箱容量 每台耗能量 耗能量 Geographic Ecology

年平均每台的耗能量 冰箱的容量 冰箱容量 耗能量 價格 Geographic Ecology

圖 1. 自然資源與國民福祉的關係示意圖。 Geographic Ecology

生物多樣性的兩種主要價值 利用性 (instrumental or utilitarian)的價值 人為中心的價值：The view that biodiversity has value only as a means to human ends 內在的 (intrinsic or inherent) 的價值 生命中心的價值：The view that biodiversity is valuable simply because it exists, independently of its use to human beings Geographic Ecology

Norton’s convergence hypothesis 人為中心(利用性)的價值 + 生命中心(內在性)的價值 = 保育生物多樣性的價值 Geographic Ecology

Ethical concerns 舉證責任 (Burden of proof) 禁漏原則 (Precautionary principle) 整合保育與發展計畫 (Integrated conservation and development projects) (ICDP) Geographic Ecology

舉證責任 (Burden of proof) 倘若只有利用性的價值， 利用性的價值外，也有內在性的價值， 舉證責任是在 「保育者」 提出有利用性的價值 (數據)(證據) 利用性的價值外，也有內在性的價值， 舉證責任是在 「開發者」 提出對物種內在價值無傷害的證據(數據) Geographic Ecology

禁漏原則 (Precautionary principle) 「禁漏原則」是個倫理原則。 當面對有可能肇致惡果的舉動，雖然學術界仍未能確定(存在著不確定性)，但必要採取的原則。 根據「禁漏原則」 ，即是假定此舉動有惡果，除非提出舉動者可證明其不會有惡果。 「開發者」負有舉証的責任。 Geographic Ecology

Integrated conservation and development projects (ICDP) 保護區 在地社區 生物保育 經濟社會發展 Geographic Ecology

Fig. 1. A conceptual basis for ecosystem management (生態體系的經營管理).  社會經濟 機構 Fig. 1. A conceptual basis for ecosystem management (生態體系的經營管理). Geographic Ecology

範例：連結生態旅遊與生物多樣性保育 資助生物多樣性的保育工作 在地住民的另類生計 (Alternative livelihoods) 建構生物多樣性的支持者和領導者 提供保護區的經濟理由(economic justification) 建構促進民間保育的制度 Geographic Ecology

重點複習 重點01：保育策略(conservation strategy） 重點 02：生物多樣性的兩種主要價值 重點 03：國民福祉 重點 04：舉證責任 (Burden of proof) 重點 05：禁漏原則 (Precautionary principle) 重點 06：整合保育與發展計畫 (Integrated conservation and development projects) (ICDP) Geographic Ecology

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  鄭先祐 (Ayo) 簡歷 講者介紹 高雄人，高雄中學 (1971年畢業) 美國杜蘭(Tulane)大學 生物學系 生態學 博士 (Ph.D.) 專長於「生理生態學」之研究：美國 Smithsonian Institution專研中美洲的特有壁虎。 回國後踏入「生態評估學」的領域，再逐漸轉向「人文社會生態學」等方面，致力於「生態學理」的整合與實踐 (生態主張)。 近三年，研究主題：「行為生態學」。 專業論文80多篇。一般報章雜誌文章200多篇。   Geographic Ecology

   鄭先祐 (Ayo) 學界經歷： 臺南大學 環境與生態學院 (創院) 院長 (2006- ) 臺南大學 環境與生態學院 (創院) 院長 (2006- ) 臺南大學 環境生態研究所 教授 (2006- ) 靜宜大學 人文暨社會科學院 (創院) 院長 (2004-2006) 靜宜大學 生態學系 教授 (2004-2006) 交通大學通識課程 兼任教授 (1994-2004) 清華大學通識課程 兼任教授 (1989-2004) 文化大學 生物學系 教授 (1987-2004) 台灣大學 動物學系 客座副教授 (1985-1987) 美國Smithsonian Institution 博士後研究員 (1984-1985) 美國Tulane大學 生物學系 生態學博士(Ph.D.) (1984) 東海大學生物學系學士 (1975)、碩士 (1977)   Geographic Ecology

  鄭先祐 (Ayo) 研究主軸 (1985 – 2008) 蜥蜴、評估、人文、政策、行為 1975→1990 蜥蜴的研究：台灣蜥蜴誌 (1990) 1985→1992 環境影響評估：生態環境影響評估學 (1992) 1987→1995 文化生態學：科技文明對蘭嶼達悟族文化生態的衝擊(1992)；人類生態與社會文明 (1994) 1992 → 人類生態學 2000 →「國家政策」的研究：二○一○年社會發展策略：環境空間研究(2003)。 2004 → 行為生態學   蜥蜴、評估、人文、政策、行為 Geographic Ecology

鄭先祐 (Ayo) 社會參與 (1987 – 2007)  台灣環境保護聯盟，學術委員 (since 1987)、副會長 (1990)、會長 (1991)。 台灣教授協會，環保組召集人(1993)。 輻射傷害與核四決策 (1994) 台灣生命的心聲 (1995) 看守台灣研究中心(協會)，理事與編輯 七星生態保育基金會，理事 (since1998) 台灣綠黨，召集人(黨主席) (2001) 核四公投促進會，召集人 (2002-2003) 非核台灣聯盟，召集人 (2004) 環境資源基金會，常務理事 (2005 - 2007)  Geographic Ecology

  鄭先祐 (Ayo) 社區網絡 全球接軌 主任 (校長) (2002-2007) 生態主張者：Ayo 網站 (since 1997) 交通站 (1997)、清華站 (1997)、新聞站(1997) Forum 站 (1999)、ReadMe 站 (1999)、英文站 (2000) 文化站 (2000) 靜宜站 (2004) 台南站 (2006)   社區網絡 全球接軌 Geographic Ecology

College of Environmental Sciences and Ecology 環境境與生態學院 │Biotech│Energy│Environmental Ecology│Ecotourism│ │生物科技學系│環境與能源學系│環境生態研究所│生態旅遊研究所│ Dean 鄭先祐 (Ayo)

│Biotech│Energy│Environmental Ecology│Ecotourism│ 環境與生態學院 國立台南大學 民前13 92 93 94 95 96 97 35 76 80 環境生態研究所 環境與能源學系 生態旅遊研究所 生物資源與科技研究所 綠色能源科技研究所 生態科學與技術學系 台南師範學校 省立台南師範學校 省立台南師院學院 國立台南師範學院 生物科技學系 105 108年 元年 48年 89 93 60年 元年 Geographic Ecology

環境與生態學院 的架構 (價值) 生態與科技 生態與事業 自然與社會 生物科技、能源科技、復育技術 (保育生物學)、生態工法、自然經營管理、生態影響評估、生態監測技術 生態與事業 生態旅遊 (eco-tourism)、生態文化事業(產業)、生態教育、事業生態學 (business ecology)、工業生態學 (industry ecology) 自然與社會 文化生態、社會生態、生態經濟、生態治理 (governance)、生態論述、生態政策、生態社會地誌(拓樸)學 (Eco-society topology) Geographic Ecology