生物多樣性──地球上最珍貴的資源

Lesson Five: Biodiversity and Climate
生物多樣性──地球上最珍貴的資源

作者：Kate Drake 和 Kelsey Poole

引言：在這堂課中，學生將會學習到一般我們熟知的瀕臨絕種物種以外關於生物多樣性議題。目標將會探討生物多樣性的價值，以及人類活動如何造成生物多樣性消失。經由學生們的探索，他們會發現氣候變遷影響生物多樣性的程度。

授課年級和課程主題：9-12級　環境科學、地球科學、生物學、市政學、社會研究和政府

課程長度：兩堂課或者更長的課程

課程目標：
• 學習定義和解釋三種類型的生物多樣性價值
• 檢視人類活動和氣候變遷對生物多樣性的影響

評量：評量學生的方式主要是依據他們課堂參與討論的情形，以及對授課主題的理解程度。學生必須完成課堂上發的學習單，以展現他們到底瞭解多少。

能力指標：（這是美國教育指定內容 相當於我國教育部所制定的能力指標 所以這樣翻譯）
• NSS-EC.9-12.1 經濟議題中的缺乏 （祥見於此http://www.education-world.com/standards/national/soc_sci/economics/9_12.shtml#nss-ec.9-12.1）
• NL-ENG.K-12.4 溝通技巧
• NL-ENG.K-12.7 評估資料
• NL-ENG.K-12.8 研究技能的發展
• NM-DATA.9-12.1 能夠引用數據資料來形成問題，同時能夠蒐集、組織並在答案中呈現相關資料
• NS.9-12.1 科學即探索
• NS.9-12.3 生命科學
• NS.9-12.6 個人和社會觀點
• NSS-C.9-12.5 公民的角色
• NSS-G.K-12.5 環境和社會
• NT.K-12.5 科技研究工具

教學工具：能夠連接網際網路的電腦

課前暖身：生物多樣性的價值
生物多樣性是指自然界中許許多多的各式物種和生態體系。一個生態體系（ecosystem）就是一個生態社群。這個社群和其所在的環境共同構成一個單元。目前，生物多樣性正以令人擔憂的速度消失。人們稱之為「生物多樣性危機（biodiversity crisis）」。人類影響生物多樣性的其中一個例子就是森林皆伐（clear-cutting）。其破壞了既有的生態體系，也造成物種消失。另一個人為影響的例子是肇因於使用化石燃料所造成的氣候變遷致使海洋溫度改變對珊瑚礁所產生的影響。珊瑚礁是許多獨特物種的代表性棲息地，它們只能生長在特定的水溫中，所以些微的水溫改變就會使珊瑚礁白化，進而嚴重地影響棲息其中的物種。
同學們已經探討了生物多樣性所面臨的一些危險，接下來可以更進一步討論什麼是生物多樣，還有它為什麼重要。你可從介紹三個層次的生物多樣性開始：遺傳多樣性（genetic biodiversity）、物種多樣性
（species biodiversity）和生態系多樣性（ecosystem biodiversity）。學生們可能對物種多樣性比較熟悉，但另外兩種多樣性類別也同樣重要。一個健全的環境取決於物種內的基因、生態體系之中的物種和生態體系整體等三個面向的保存維繫。

遺傳多樣性指單一物種內基因的變異程度。遺傳多樣性是天擇（natural selection）的基礎，因為那些讓物種得以生存下去的遺傳特性會延遞到下一代。沒有遺傳多樣性，物種就不可能適應環境的變化 。可以利用下面這個視覺的例子來闡釋遺傳多樣性的價值。首先在教室前面放5顆蘋果。告訴學生每一個蘋果有不同的遺傳特性。例如，第一顆蘋果能耐碰撞、第二顆蘋果比較青脆多汁、第三顆最容易栽種、第四顆能抵抗X型病蟲害、第五顆蘋果能夠栽培的時期特別長，因為它禁得起寒冷的天氣。然後向學生解釋，雖然五顆蘋果外表看起來都一樣，但是因為它們來自世界上各種不同的地方，所以有不同的基因。經過天擇的過程，哪一顆蘋果擁有最適合其產地的基因，它就會存活下來，把它的基因傳給下一代。

假設最可口的蘋果（第二顆）賣得最好，因此農夫大多種植這類的蘋果，比較少種其他的（把第二顆蘋果往前移）。這麼做只有短暫的好處，由於最可口的蘋果卻不是最容易栽種的，所以勤勞的農夫通常會試驗，混合五種蘋果的基因。如此一來我們就有了最美味、容易栽種、有很長的栽種期和抗病、抗寒又耐撞的蘋果了。這不是完美極了！（把另外4顆蘋果放到前面那顆蘋果的後面）

現在假設所有的蘋果果農都在他們的果園栽種這種基因改造過的品種。要學生想像一種叫做Y的新的蘋果病蟲害正侵襲農夫的果園，那麼農夫該怎麼辦？在野生的環境裡，通常會有少數蘋果能在新的病蟲害襲擊中存活下來，而天擇會幫助這類物種重新繁殖。但是因為所有的蘋果農都淘汰了其他蘋果樹種而選擇了基改的品種，沒有存在其他變種，也因此沒有任何一顆基改蘋果發展出對新病蟲害的自然抵抗力。所有的蘋果很快都會死光（用衣服蓋住蘋果）。

這個例子說明了自然界中遺傳多樣性的重要性，因為基因間的差異有機會能讓物種有適應因人類活動與環境變化的能力。這個例子同時也描繪了生態系多樣性的重要性，因為惟有不同的生態系才能栽培出明顯不同的蘋果品種，而其中一種生態系可能就會淘選出能夠抵抗Y型病蟲害的蘋果。你要向學生解釋，雖然這個例子可能太過簡單，但世界各地的人類都在經由人為的方式篩選品種，種植單一農作（monoculture）（指在一廣泛區域只種植單一品種作物的農業生產方式） 。結果，生物多樣性就不斷減少。除此之外，人類活動還會增加氣候變遷的程度。由於生命體無法適應如此迅速的環境改變因而滅絕，因此也會導致生物多樣性衰退。由此，學生們應該能得知他們的活動會對生物多樣性造成什麼樣直接的影響。

物種多樣性的定義是一個生態體系中物種的數量，不論該物種是當地的特有種或只是地球整體的一部份。物種多樣性是維護全球生態體系平衡所不可欠缺的。如果想要向學生說明物種多樣性的重要性，你可以和學生們一起創造一個簡單的生態系，其中包括植物、傳粉媒介（pollinators）、草食性動物和肉食性動物等等。本課課文的最後一頁有一個生態系的範例，你可以列印出來或在課堂上自行舉例。請學生觀察生態系的樣本，然後想想如果把體系中的某些構成要素移除，將會有什麼事情發生？例如，如果沒有傳粉媒介，草食性動物的食物來源將會出現短缺，而這會根本地威脅到肉食性動物食物來源的穩定性，最後將會導致整個生態系物種多樣性的消失 。

生態體系多樣性指的是全世界特定環境的數量和多樣化。生態系的範圍主要係依據其地理、氣候、土壤、水文和物種等元素來界定。生態系多樣性之所以重要，是因為它整合了遺傳多樣性和物種多樣性。而且不同的生態系會偏好不同的遺傳特性，因此生態系多樣性使自然界得以進行天擇。這樣的一個自然淘選的過程隨著時間而逐漸演化出獨特的物種，包括某些只能在世界上某一特定地區才會發現的品種 。不同的生態體系也有不同的功能。例如，濕地可以緩和暴風雨侵襲時的水患，還可以消除水中的汙染物質。下面這個網頁

http://www.worldwildlife.org/wildfinder/searchByPlace.cfm可以看到世界野生動物基金（the World Wildlife Fund）所選定的全球濕地分布。你可以留意一下你所在的地區是否有濕地，把分布圖列印出來和學生討論你們附近的生態系。如果想要知道更多有關生物多樣性價值的資訊請見：http://www.environment.gov.au/biodiversity/publications/series/paper1/

活動一：物種多樣性

步驟一：一開始先向學生介紹地球上豐富的生物多樣性。雖然無法得知世界上到底有多少物種，但科學家目前已發現1,744,000種物種，並估計全世界物種數量達到14,000,000種 。另外，參考我們目前所知面臨威脅的物種名單，藉此思考生物多樣性的龐大性。名單列於http://www.fws.gov/Endangered/wildlife.html#Species

步驟二：現在學生將有機會針對瀕臨絕種的物種展開他們自己的研究。請學生從網站上的名單中選擇一種他們不太熟悉的物種，然後討論這個物種對生物多樣性的重要性。接著，要學生們設想氣候變遷對該物種可能造成的影響。比方說，在夏威夷島特有、瀕臨絕種的夏威夷僧海豹（Hawaiian monk seals）數量正在減少，因為氣候變遷造成海平面上升，使海豹能夠孵育小海豹的沙灘愈來愈少 。相反的，隨處可見的蟑螂倒是可能增加，因為氣候變遷使全球平均溫度升高，蟑螂能夠居住繁殖的地區因此變多了。

這個活動可以以團體討論或單獨思考的方式進行。為了架構和評量他們的研究，你應該在課堂結束時發給學生學習單，要他們填寫完畢交回。

步驟三：學生要研究他們選擇的那個物種，判斷其（經濟、生態或其他方面的）價值，以及氣候變遷對該物種和棲地的影響。以水生軟體動物白鮑魚為例，它對水中生物及人類都有食用價值，但它正面臨棲地喪失和易受氣候變遷所帶來的疾病感染的危險。在做完物種研究後，學生要在活動一學習單的最後面簡短紀錄他們的研究成果。

活動二：生態體系多樣性

步驟一：告訴學生他們負責管理一個100公頃的雨林地。把學生分成五組，每組代表不同身份地位的人，像是生意人、農夫、開發者、原住民族群和保育人士。

步驟二：每一組要提出他們對雨林地的管理立場。例如，生意人也許會想要把雨林的資源運用在工業生產上；農夫可能會想要把林地清出來種植作物或飼養牲畜；開發者也許想要砍掉森林蓋豪華別墅；當地原住民可能想要以能夠支撐其生活方式的方式來維持那塊土地；保育人士則可能想要保存那塊土地以維護其中的生物多樣性。每一組都要考量其他組的主張，才能夠提出一個能夠充份促進本身利益的提案。

步驟三：讓學生進行非正式的討論，針對那塊土地的利用方式做出結論。每個學生將表達各自的立場，試圖和他人談判，讓那塊地可以依他們的意願來使用。你應該引導學生的討論，以得出一個有前景的共識。
回家功課：接續課堂的討論，提供學生一些選項，要他們決定他們會怎麼管理那塊雨林地。學生必須考慮不同的立場並為他們自己的決定提出辯護。除此之外，請他們想想有沒有可能的妥協方案可以滿足每個利益關係者的需求。

活動三（額外的）：地方生物多樣性
步驟一：安排一趟到當地公園或其他自然環境的田野行程。學生們分組探索特定自然環境中不同的物種。要求學生把他們的想法和觀察寫下來或記載在日記中。注意：學生們可能需要一份圖鑑或指引才能夠辨視物種。然後，看看哪一組辨視出最多的物種，並且和學生們討論他們的發現。

步驟二：讓學生研究一些他們發現的物種，看看是否有瀕臨絕種的生物。請他們草擬一項保護那些瀕絕物種的政策計畫書。本課課文最後有一個政策計畫書的範例可供參考。
評量：針對活動一和三指定的書面功課及活動二分派的回家作業，為學生打分數。
結論：這堂課上完後，學生應該要瞭解生物多樣性所面臨的威脅，還有這個情形有所疑義的原因。他們也應該要能夠從比較個人的層次來領會生物多樣性的意義。如果想知道更多關於生物多樣性和氣候變遷的資訊，請參考「綠色事實（Green Facts）」中生物多樣性的主題，網址為http://www.greenfacts.org/en/biodiversity/index.htm 和　http://www.greenfacts.org/en/global-biodiversity-outlook/.

生態體系範例

蜜蜂　　蝴蝶　　草地　　花朵　　老鼠　　蛇

豹　　兔子　　捕食昆蟲的鳥類　　猛禽　　鹿

想知道更多的訊息，請聯絡
EDN’s Education Department at education@earthday.net
1616 P Street NW, Suite 340, Washington, DC 20036 (Telephone) 202.518.0044, (Fax) 202.518.8794
www.earthday.net

姓名: ______________________
日期: _____________

活動一: 物種多樣性

老師請你選擇一個瀕臨絕種的物種做徹底的研究。請回答下列有關你所選擇的物種的問題。
我選擇瀕臨絕種的物種是 ___________________________.

1.你所選擇的物種，它的分類為何？
______________ ___________界
_________________________門
_________________________綱
_________________________目
_________________________科
_________________________屬
_________________________種
___________________________
2.通常在什麼樣的環境和世界上哪個地方可以發現你所選擇的物種？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________.
3.在開始研究前，寫下你認為你所選擇的物種很有價值的原因？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
4.在開始研究前，寫下你認為氣候變遷會對你選擇的物種帶來哪些影響？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5.在你做了一些研究之後，你認為你所選擇的物種其價值何在？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
6.在你做了一些研究之後，你發現氣候變遷對它的影響為何？ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
7.請利用另一張紙寫下一段你的研究和你的假設有所出入的地方。另外，再寫一段你從研究中學到了什麼？

活動二: 生態體系多樣性

研擬政策計畫書

對象：
這份計畫書是寫給誰看的？

研擬者：（學生的名字）

問題聲明：計畫書所要陳述的議題是什麼？

提議的解決方法：你們建議如何解決該問題？

解決方案的受益者：
除了你們自己之外，還有其他持什麼立場的人會因而受益？為什麼這個解決方案是比較好的？
執行解決方案的主要障礙：會面臨什麼樣的挑戰？要怎麼克服？

執行解決方案的主要成本：執行這個方案最大的支出是什麼？（不用提出具體的數據，只要陳述你的瞭解即可）

參考文獻：你們的資訊從何取得？