鄭先祐(Ayo) 國立臺南大學 環境與生態學院 院長 環境生態研究所 教授 地球日的省思 鄭先祐(Ayo) 國立臺南大學 環境與生態學院 院長 環境生態研究所 教授 2007疼愛大地友善環境志工培訓 2007年4月19日(四) 19:00-21:00 ■ 主辦：台南縣（市）環境保護聯盟 ■ 地點：台南環盟辦公室（台南市東門路三段37巷75弄17號）

圖1. 從月球看地球。地球是一個多水的行星。(Apollo 12 於月球拍攝的照片)。

Prologue：The Flight of Apollo 13 預定於1970年4月14日晚上七點降落在月球的Fra Mauro地點的Apollo 13號，並沒有降落。 因為當太空船接近月球時，一件小爆炸事故摧毀了他的主要維生系統。於是登月小艇不得不臨時被當作救生船使用，以便將太空人安全送返地球。 從接近月球的太空，返回地球需要3天。

Apollo 任務 Apollo 13的航程為期10天，3天去程，3天回程，4天環繞月球運行。於繞行月球的4天內，登月艇將降落月球，並停留33小時。於此33小時間，還計畫兩趟4至5個小時的漫步，並鑽探月球的岩石。 Apollo 13於1970年4月11日發射升空，這是Apollo月球航行任務的第五次。 1968年春，Apollo 11登月艇成功的降落在月球，Neil Amstrong成為第一位於月球漫步的人類。1969年秋，Apollo 12第二次成功的登陸月球。

Apollo 13的航行 太空船：由三個單元組成 4月11日早晨升空航向月球，連續三天，一切都正常良好。 (1) 儲備艙(service module) (2) 指揮艙(command module) (Odyssey) (3) 登月艇(the lunar landing module) (Aquarius) 4月11日早晨升空航向月球，連續三天，一切都正常良好。 4月13日晚上10點08分，當太空船靠近月球時，儲備艙發生小爆炸。

圖2.阿波羅13號。因為氧氣筒爆炸而毀壞指揮艙的維生體系時，三個太空人必須擠進登月艇中，以求生存。

The explosion 儲備艙的兩個氧氣筒，其中之一的氣壓遽然下降到零，另一個也開始下降。需要氧氣來產生電力的三個燃料箱之中有兩個也迅速失靈。 此時，探月的任務取消，開始進行救援。 兩個太空人被迫進入登月艇，打開登月艇的獨立電力與氧氣系統。一個太空人留在指揮艙，透過一條管子，吸著來自登月艇的氧氣。且臨時加裝一條延長線，從登月艇引進電力。 太空船的推動力，就只有登月艇的火箭引擎。

回程的3天行程中 太空船艙內的溫度幾乎以降到冰點。 登月艇內的二氧化碳濃度已達到危險的濃度。 累積的尿液也成為問題。 盡量節省電力，使太空船飛抵地球大氣層時，還有足夠電力讓指揮艙內的電池充電，使其可以再度使用。然後，拋棄儲備艙和登月艇，指揮艙降落太平洋。

附加的問題：放射性的污染 原先要留在月球上用來運轉實驗器材的鈽(有8磅)，因為沒有登上月球，而隨著登月艇帶回地球。最後是拋棄進入太平洋了事。 這是Apollo 13在太平洋深處，留下的一個放射性紀念品。

Spacecraft vs. Earth 維生體系 太空船的維生系統是機械式控制的貯藏系統。維生必需品是產自地球，在貯藏於太空船內。 地球的維生體系是生物再生性( bioregenerative) 的體系，其內的動物、植物和微生物可以再生，再循環並提供生命的必需品。 地球的維生體系並不是人類所創造的，我們對整個體系的了解，仍是相當的有限。 我們現在還是需要仰賴連接地球的臍帶，才有辦法進入太空中建立大型的太空站。 Biosphere 2 研究計劃，這是建立可再生體系的試驗。(第一章 圖5)

人在圖框內，看不到圖畫 於1968-70年間，太空人將從太空拍攝地球的照片傳回地球，人類首次得以走到畫框外面而看到整個地球。 人在樹林中，只能看到樹木，沒有看到森林的全貌。 於1968-70年間，太空人將從太空拍攝地球的照片傳回地球，人類首次得以走到畫框外面而看到整個地球。 結果，1970年人們發起地球日(Earth day)。許多環保法令陸續頒布，關心全球環境的輿論興起，以及提出環境影響評估的要求。 1980年代，環保議題因為人們對犯罪、冷戰、政府預算、社會福利等的關注，而退到政治的邊陲地區。

生態環保的議題 於1990年代，能源的問題，特別是對全球的議題又再度引起關注。 踏入21世紀，生態環保的議題，將再度成為大家關注的焦點。 但這一次，我們對環保的議題，強調的已經不是治療，而是如何的去防治。

地球的形成

維生環境的形成與組成 地球的誕生時，並沒有生命生活，至約30億年前才開始有簡單的生物出現，且一直至20億年前，簡單的生物必須生存於沒有氧氣，含有致命的紫外線、有毒的氣體、以及溫度變化極大的環境中。 約在20億年前，藍綠藻(cyanobacteria)的出現，才因為可以形光合作用，產生氧氣，而逐漸的改變大氣環境，下降大氣中的二氧化碳的濃度。

生物對地球大氣形成的影響 The earth began with no atmosphere and no oceans. Today, the earth’s atmosphere contains a stable concentration of about 20%oxygen. 不會太高，若高於25%，濕的木材也會燃火；不會太低，若是低於15%，則燃火就很困難。 Perhaps the most important innovation of living things in the history of life on earth was the development of photosynthesis. 最早的光合作用可能是作用在 H2S + CO2→ CH2O + S2

從運用H2S 轉變到運用H2O Because H2S was scarce, photochemical processes that employed the splitting of water (H2O) were favored. 因此逐漸演化為：H2O + CO2 → CH2O + O2 因為氧氣的出現，而顯著的影響大氣環境。 約有10億年，光合作用產生的氧氣都耗用在氧化反應上。首先是海洋中的鐵離子(Fe 2+ )，轉變成氧化鐵沉積海底。

光合作用產生的氧氣 於15億年至20億年前，光合作用產生的氧氣量超過氧化海中鐵離子的量，氧氣才開始在大氣中累積。(Figure 3-1) 真核(eukaryotic )生物約在13億年前出現。當時大氣的氧氣量約只有現在的1%。 目前地球有58%的氧是形成氧化鐵(Fe2O3)，38%是與岩石(SO4 2- )結合成大陸紅床(red beds)，只有4%進入大氣。

釋放至大氣的氧分子，只有4%。  Fig. 3.1 Oxygen released by photosynthesis has accumulated on earth steadily through geologic time, but the occurrence of molecular oxygen in the atmosphere is a relatively recent event.

圖1. 地球大氣的氧氣之產生。

 地球的生命力量 （Gaia 假說）

維生體系的資源，免費供應 大氣中氧氣濃度的維持 全球的平均氣溫，與氣候分布和變化 雨水的供應 吸收太陽能量，產生有機食物 化石燃料的形成 自然景觀

維生體系 維生環境(life-support environment)：供應人類生理生活所需要的資源之地區。 維生體系(life-support system) 維生體系 = 農耕體系 + 自然體系 農業體系提供每人每年所需的一百萬卡洛里，其中有15%必要是蛋白質。 自然體系維持氣候環境，氣溫、大氣中的氧氣濃度、淡水的形成、一部份的糧食、藥材等。

生物圈二號的實驗 於1991年，一個不透氣，罩著玻璃的密閉建築，生物圈二號，被建造完成。佔地1.27公頃。 於1991年秋天，有8個人被送進去，在裡面生活了兩年，不與外面作任何物質的交換，但有豐富的能量供應與無限制的資訊交流(如收音機、電視、電話等)。 生物圈二號，約有80%的空間是自然棲地。其餘的有16%是農耕地。人類居住的地區(8個人)約佔4%。

(1)雨林、(2)疏林/海洋/沼澤、(3)沙漠、 (4)密集的農耕地、(5)人類棲地、(6和7) 人造肺部、(8)能源中心、(9)冷卻塔

Biosphere II, Tucson http://www.bio2.com/gallery.htm

生物二號的實驗結果 1993年秋季，八位生物圈人結束兩年的隔離生活。 他們的健康狀況比進入之前還好。 維持空氣、水的對流及淨化等，運作得相當順利。 進入生物圈的太陽能足以維持食物的栽培的產量。 但所有的光合作用上不完全足以維持和空氣中二氧化碳的平衡。於最後的六個月裡，必須注入氧氣以預防氧氣的不足。 生物圈人的時間分配： 45% 生產和處理食物 25% 維護及修理器材 25% 溝通 5% 小型的研究計劃 沒有剩餘時間可用在休息及娛樂上

Box 維生的昂貴價格 為維持生物圈二號的維生體系，每個小時要耗用700千瓦的電力及23,000,000千焦耳(kilojoules)的天然氣。 兩年來總耗用12,500,000度的電力和3,800,000撒姆(therm)的天然氣。 以每度電1毛錢，每撒姆天然氣七毛錢來算，價格分別為1,250,000美元及2,600,000美元，總共近400萬美元。 由8位參予者分攤，每個月的帳單將超過150,000美元，相當於台幣450萬元(以1：30計算)。

生物圈二號的後續計畫 生物圈二號在物質上是封閉的，但在能量上卻是開放的。除了給予太陽能外，還給予化石燃料。 將來這方面能源的需要，可以用太陽能電池來取代。 美國航太總署為要興建compact life-support modules，而進行的controlled ecological life-support system，簡稱為CELSS)的計畫。利用物理、化學和生物的方法製造空氣、淡水、和食物。

人類與環境的關係 The Four Ecological Phases Phase one： hunter-gatherer phase -- 狩獵 - 採集的時期 (數萬年) Phase two： The early farming phase -- 早期的農耕 (數千年) Phase three： The early urban phase -- 早期的城市(文明的興起) (數千年) Phase four： The high-energy phase -- 高耗能的時期 (近三百年)

10萬年來，人類平均每人每年消耗的能量。 原始時期~10萬年前；狩獵-採集 ~1萬年前至10萬年前； 早期農業~7,000 年前至1萬年前；文明興起：~1400AD； 工業時代~1875AD；科技時代~1950AD。

文明因握有資源而興起，終因資源耗盡而瓦解，甚至成為廢墟。 文明城市於地球上持續的建立，持續的耗盡各地區的自然資源。 近代科技文明，從西方興起，已經籠罩全球。

科技讓我們可以享受得更多。但問題是資源的再生來源(太陽)並沒有增加。 Wackernagel, M. (1996) Our ecological footprint: reducing human impact on the Earth. 過去 現代 科技讓我們可以享受得更多。但問題是資源的再生來源(太陽)並沒有增加。

現代的科技不僅可挖掘出更多的資源，同時也造成許多的滲漏與浪費，且更是產生許多污染。

人類倫理關係的歷史演變 個人、家庭、與家族內的關係 (輩分關係) 社會生活的關係，家族間的關係 (家族關係) 極權國家 (階級關係) 經濟自由化 (人民與國家的關係) 生活環境的維護 (人民和人民間的關係) 可持續的未來 (人與自然的關係) 民主革命

Global Greens Conference 2001 全球第一次綠盟大會 地點：澳洲首府坎陪拉 日期：2001年4月13-15日 參與：全球70多個國家，600多位代表 資訊：http://www.global.greens.org.au

Global Greens 全球綠色大憲章 Principles (基本原則) Political Action (政治行動) Ecological Wisdom (生態智慧) Social Justice (社會正義) Participatory Democracy (參與式的民主) Nonviolence (非暴力) Sustainability (可持續) Respect for Diversity (尊重多樣性) Political Action (政治行動)

Political Action (政治行動) Democracy (民主) Equity (公平) Climate Change and Energy (氣候變遷與能源) Biodiversity (生物多樣性) Governing economic globalization (治理經濟全球化) by sustainability principles(可持續性的原則) Human rights (人權) Food and water (糧食與淡水) Sustainable planning (可持續性的規劃) Peace and security (和平與安全) Acting globally (行動全球化)

http://www.bio2.com/gallery.htm

生態學 (Ecology) 是什麼？ 生態學 = Eco之學。 Eco + logy = 生活科學 Eco + nomics = 生活的經營管理。 生態學是「自然的經濟」。 什麼才是真正的「經濟」？

生態學 與 經濟學 圖 8. 海灣區的經濟活動。左半部是傳統生態學的研究領域，右半部是傳統經濟學的課題。海灣區對人類的實際價值至少是此區生產的魚獲量價值的10倍。

綠色發展與原則 人類生態環境能否健康，雖其最終「裁判權」是屬於自然(生態原則)，但何去何從的「選擇權」則是操在人類自己的手中 (文化規範)。 國家整体的「經濟力」和「生態(生活)環境品質」，是維護和提昇「國民福祉」的兩大基本力量，亦是國家「整体政策」的中心目標。 然而於這兩大基本力量中，首重於「生態(生活)環境品質」的維護與提昇，這是人類「經濟生活」的目標。

圖 1. 自然資源與國民福祉的關係示意圖。

《考量的重點》 基於新世紀社會典範的「綠色發展」， 有3項重點的考量 生生不息，包含尚未出生的子孫(永續的考量)。 文明生活的品質(健康、安全、舒適)和需要。 平凡(一般)人的生活。

《3Ｅ處方》 落實於現行的經濟体制，經濟學者(Young, 1992)所提出的《3Ｅ處方》 生態保全 (Ecological integrity)：生態環境的自然功能必要保全。 經濟效率 (Economic efficiency)：外溢成本內化後的經濟效率。 公平(Equity)：維護「同世代」和「跨世代」的公平。

環境保全 (Environmental Integrity) 「環境保全」，生態(生活)環境的基本功能必要保持完整安全，特別是自然免費提供的功能，是全球經濟的根基。 全球自然生態免費提供的功能每年提供給人類社會的總價值估計超過33萬億美元，遠超過全球經濟總生產值 (19萬億美元) (Stiling, 2002)。 於「環境保全」的基礎上，我們才能力求「經濟效率」，以及維護「社會正義」(公平)。

經濟效率 (Economic efficiency ) 「生態原則」是於相同或更好的生活條件上，可耗用更少的物質和能量。 這亦是「經濟」的法則。 重點是必要基於所有「外溢(部)成本」全部內化之後，才可達到真正的「經濟效率」，整體付出最少的代價，獲得最大的享用。 「外溢成本」的存在不僅是違反生態原則，更是違反經濟發展的「自由市場」基本條件。

效率 冰箱的容量 耗能量

冰箱的容量 耗能量 冰箱的價格

「社會正義 (公平)」(跨世代) 每一代應必要維護其由上一代傳接得到的自然資源，使其留給下一代時，平均每人的資源總量不可少於其傳接得到時。 可再生資源、資源龐雜度、和生態功能，都應永遠地維持。

「社會正義 (公平)」(同世代) 按生態學的「最低限定率」 (Law of minimum)，一生命的成長受其環境因子中最低限者(供給最差)所限制。 生態環境品質的維持，亦受到此社會最差的因素所限制。 生態環境的保育和未來發展機會的保育，其必要的條件之一就是在目前社會中最窮族群的生活改善（參考Brown Weiss, 1989)。 (弱者福利的提升)

新世紀的生態學 鄭先祐 (Ayo) 台南大學 環境與生態學院 教授 復育生態學 (Restoration Ecology) 工業生態學 (Industrial Ecology) 事業生態學 (Business Ecology) 藍海策略 (blue ocean strategy) 美學經濟 綠色資本家 鄭先祐 (Ayo) 台南大學 環境與生態學院 教授

Fig.1.2 Four organizational models: Changing relationships among business, society and environment. 摘取自：Abe, J. M., P. E. Dempsey, and D. A. Bassett (1998) Business Ecology, giving your organization the natural edge. Butterworth-Heinemann.

污染者付費 輸出的管制 Fig.1.2 Four organizational models: Changing relationships among business, society and environment.

生產效率的提昇 輸入的管理 Fig.1.2 Four organizational models: Changing relationships among business, society and environment.

Post-1990 圖 1. 生產系統管理必要回歸原點(向後轉)。 Odum, E. P. (1997) Ecology: A bridge between science and society. Sinauer Associates, Inc.

舊世紀 vs. 新世紀 (post 2000) 舊世紀 狀態：缺資金、缺技術 策略：資金，技術，生產 新世紀 狀態：全球化、資金充裕、技術繁多、進步快速 策略：生態、藝術、美學、價值感

Post 2000 Business Ecology 社會狀態： 困難：全球化的挑戰 成功要件： 全球化的競爭 WTO，下降關稅 生產部門轉移到其他國家 貿易的競爭激烈 成功要件： 物流的廣度與效率 價值的建立與被接受 整體，全面與多樣的考驗

Industry’s sustainability learning process Before 1970s: unprepared (none) 1970s: 1st era: compliance (承諾): reactive 1980s: 2nd era: beyond compliance: anticipatory(事先預防)：regulatory standards 1990s: 3rd era: eco-efficiency (生態效率): profit center approach 2000s: 4th era: sustainable development (可持續發展): high integration (explicit mainstreaming of environmental goals ＊ 可持續的工作機會 摘取自：Nattrass, B. and M. Altomare (1999) The natural step for business: wealth, ecology and the evolutionary corporation. New Society Publishers. (p.16, Fig. 2.1)

事業 生態學 Abe, J. M., P. E. Dempsey, and D. A. Bassett (1998) Business Ecology, giving your organization the natural edge. Butterworth-Heinemann.

Business Ecology (事業生態學) 新世紀 post-2000

藍海策略：開創無人競爭的全新市場 Blue ocean strategy

價值創新：藍海策略的基石 成本 價值創新 顧客效益 摘取自：藍海策略，p.33

藍海策略的四項行動架構 消除 (eliminate)：習以為常的錯誤觀念 降低 (reduce)：產業標準 提升 (raise)：產業標準 創造 (create)：創新的因素

藍海策略的六項原則 重建市場邊界 聚焦於願景，而非數字 超越現有需求 策略次序要正確：買方效益擺第一 克服組織障礙 (心理障礙) 積習難除、資源有限、 欠缺動機、政治角力 執行納入策略：建立互信和使命感

公平程序的3E原則 Engagement (參與) Explanation (解釋) 社區的 goverance Engagement (參與) Explanation (解釋) Expectation (clarity) (期望透明化)

美學的經濟 自然與人為的對話 真(質感) 善(友善) 美(藝術)

冰塊燈 (design house stockholm)

Sony Clie (PDA) 工程師追求「技術與設計卓越」的企圖心。 於2005年中永久停產。

Apple 的 iPod 簡單的電子產品。 Entertain me的產品。 消費者的心靈密友。

The Natural step framework Environmental Management system Unsustainable direction The company today Vision of Sustainable Enterprise 可持續的未來 Unsustainable direction

Interface 公司： 朝向可持續企業的成功範例 Ray C. Anderson 著 / 鄭益明 譯 新自然主義出版 PLETSUS: Practices Leading Toward Sustainability (公司操作導向提升可持續性) QUEST: Quality Utilizing Employees’ Suggestions and Teamwork (有效的接受員工的創意，彙整合作的力量，質的提升)

21世紀的「原型」公司 Interface 公司 供應商 製程 市場客戶 價值 資本 人 地球 生態圈 社區

我們都是一家人

攜手合作的世界 假若你是要來幫助我，那麼你已可回去。 但若你將我的打拼看成你生存的一部份，那麼我們或許可以一起努力 。 --澳洲的一位原住民 此段文句，摘譯自Young(1992)，第2章第19頁。

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舊的 vs. 新的世界 ↑摘取自 ：科學人雜誌，No.56, 2006年10月號，p.55。

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