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相較於1993年正式生效、至今已有193個國家地區簽署的《生物多樣性公約》,「全球土壤生物多樣性倡議」(Global Soil Biodiversity Initiative, GSBI)雖發軔略遲,但基於迫切性和重要性同樣引起全球關注。去年12月,聯合國大會宣布每年12月5日為世界土壤日,同時指定2015年為國際土壤年,科學家們則倡議將土壤議題納入聯合國永續發展目標。

 

biodiversity jenga

Flickr : Martin Sharman

人類生存植基於健康土壤

 

人類的食物來自土壤,擔任生產者之植物仰賴健康的土壤,始能生長良好,草食性初級消費者取食其葉子、果實和種子,並成為肉食性次級消費者之食物,弱肉強食、「螳螂捕蟬,黃雀在後」,尚有三級、四級等高階掠食性消費者眈眈噬食;此外,由細菌、真菌和圓蟲(俗稱線蟲)等微小生物擔任分解者,分解屍體和排泄物等,完成物質循環。食物鏈環環相扣,營養結構層層相疊,形成規模大至熱帶雨林或小如水族缸之區域性生態系,綜合地球上所有區域性生態系則建構出人類賴以生存繁衍並創造文明之生物圈(Biosphere)。

 

我們腳下的土壤,乍看彷彿寂靜若死,但健康的土壤其實是一種動態(kinetic)且充滿生命力(vital)的介質,成為數百萬種動物和微生物的棲所。常見的大型物種有:蚯蚓、螞蟻、白蟻、蜘蛛、千足蟲、鼴鼠和老鼠,更多的是肉眼無法看見的微小生物:線蟲、輪蟲、細菌、放線菌、原生動物以及真菌和藻類等;至今已知,土壤內物種種類高踞全球生物多樣性的1/4,可見土壤生物多樣性之豐富與不容輕忽。尤需重視的是,現有的抗生素絕大多數來自土壤微生物,因此科學家們將對抗日益嚴重之抗藥性病原體的希望,寄託在發掘土壤新物種之上。

 

生物多樣性締約國在2005年會議揭示,「土壤生物多樣性倡議」和農業生物多樣性(Agricultural biodiversity, Agrodiversity)相關之兩大主要目標:(一)推動增進認識和知識,瞭解不同管理方法在不同農業系統、農牧業生態及社會生態環境中的關鍵作用、功能和影響;(二)促進農民對綜合土壤生態管理做法的所有權和適應性,並將此作為農業和永續生計戰略的組成。農業必需植基於健康土壤,兩種生物多樣性因而密不可分。

 

此外,由於土壤微生物對許多環境污染物質具有分解能力和解毒效應,而土壤動物之攝食或化學作用亦可影響微生物群落,因此未來可望利用土壤生物群落間之交互作用或土壤食物網的整體作用,治理環境污染並促成生態恢復。由此可見,土壤生物多樣性之探索與保育對農業經濟、生物醫學以及生態系之穩定和復原皆具有無可取代之價值與潛力。

 

臺灣農地就像躺在加護病房

 

不幸的是,誠如《聯合報》於今年8月4日「願景工程-還我河山二部曲/留住福爾摩沙」專輯發出之警告:全臺農地在除草劑、農藥和化肥的連手摧殘下,土壤正在慢性自殺。報導引述臺大農藝系郭華仁教授之評論:「臺灣農地就像躺在加護病房,只剩農藥、化肥兩根呼吸管在維繫生命。」然而,化肥雖能暫時補充土壤肥力,而農藥卻是毀滅土壤生物多樣性的元兇之一。事實上不僅臺灣,同時亦不止農地,攸關人類生存與生物圈健全之土壤生物多樣性,正面臨嚴重威脅,而全球暖化效應導致土壤溫度與濕度之改變,更加劇此危機。

受重金屬鎘污染的水稻田 Heavy metal Cadmium polluted rice fields

最近不是塑化劑,就是地溝油,但你有沒有想過當年的鎘米現在怎樣了?

Flickr : 台灣水鳥研究群 彰化海岸保育行動聯盟

 

如何在保育珍貴土壤的前提下滿足人類對農作物之需求?基於「土壤保育是永續農業的第一步」概念,專家們建議:暫時休耕,讓土壤內死亡植被與其他有機物得以分解;避免使用化學肥料而改用堆肥,蚯蚓堆肥最能協助恢復土壤生態系活力;改善灌溉法,避免溶解於水中的鹽分逐漸累積而導致土壤鹽鹼化;種植成列防風林和適當植被,保護土壤免遭風和水之沖蝕而流失。此外,除草劑和農藥固然直接扼殺土壤生物多樣性,而人類活動和城市發展所需之混凝土與柏油,更迅速且大規模地覆蓋封閉了土壤。保育土壤並保留其生機,顯然須從國土規劃的高度著眼。

 

臺灣生物多樣性研究之成就與不足

 

科學訓練教導我們:學說和法則適用之對象與範圍愈廣泛通用則愈有價值,譬如許來登(Schleiden)和許旺(Schwann)首先提出、後由威喬(Virchow)修訂之「細胞學說」(所有生物皆由一個或多個細胞組成;每一個細胞皆可單獨維繫其生存;所有細胞皆來自其他既存之細胞),不僅適用於惹人憐愛的瀕危物種大貓熊,也適用於讓全球園藝愛好者頭痛不已的蒲公英;然而,生物多樣性研究卻具有本土性和區域性本質,研究成果不可能放諸四海而皆準。若欲尋求「臺灣/蘭嶼/綠島/澎湖/金門/馬祖……究竟有哪些生物物種以及特有種?」這類問題之答案,務須腳踏實地,鉅細靡遺的逐一採集、鑑種、查明,而無法直接引用其他國家或地區之資料與數據。

 

在各領域學者專家之長期努力與合作之下,近年來已建立臺灣生物多樣性資料庫並日漸充實,如此成就殊為不易,尤須推崇中央研究院生物多樣性中心邵廣昭研究員之睿智領導與堅持不懈。邵教授自2002年接受國科會生物處和農委會林務局委託,號召分類學學者參與並提供研究成果,開始建置臺灣物種名錄資料庫(TaiBNET)和臺灣生物多樣性資訊機構入口網(TaiBIF),同時發行名錄紙本和電子檔光碟以利檢索流通。更於2008年主辦國際學術研討會,提供各領域專家學者們公開發表、切磋討論與交流分享之平台。

 

筆者領導之研究團隊亦共襄盛舉,2002年執行國科會生物處補助之「查明臺灣海峽圓蟲多樣性」計畫,2007年自行調查淡水河紅樹林底土自由生活圓蟲多樣性;同時提供長期研究寄生性後生動物之累積成果,充實上述資料庫中動物界扁形動物門(Platyhelminthes)和圓形動物門(Nematoda)內容。

 

遺憾的是,土壤內生物,尤其是細菌和線蟲,由於體型微小、種類龐大複雜,向來備遭忽視,而淪為生態系和生物多樣性研究中失落之環節。在《臺灣物種名錄2010》的前言裡,擔任主編之邵廣昭、彭鏡毅和吳文哲教授做出總結:已鑑定出有效物種53000種,每平方公里約有1.47個物種,此數據為全球單位面積陸域生物物種數的100倍,而海洋生物更高達400倍之多,值得國人驕傲與珍惜。

 

然而,主編們亦推論「臺灣現生的本土物種必定遠高於此數目」並提出5項可能原因,引述最後兩項於下:(4)許多微細生物與無脊椎動物,因乏人研究,故均無資料;(5)不少棲地和生態系缺乏調查與探勘,尤其以深海、底土等環境為然。三位主編顯然並未滿足於現有成果,深思過往不足及缺憾並熟慮未來研究方向,提出極具前瞻性的具體建議和研究目標,其中土壤微生物與無脊椎動物顯然是臺灣生物多樣性研究的重中之重。

 
 

土壤劣化 警鐘已鳴

 

今年7月25日, 聯合國糧農組織(FAO)在義大利舉辦全球土壤研討會,專家們提出強烈警告:由於侵蝕、酸化、都市化、養分耗盡和化學汙染等因素,全球已有1/3的土壤因而劣化。為因應此危機,與會各國政府通過全球性行動計劃,透過強力管制和投資以保衛土壤資源。會議主持人、FAO副總幹事Semedo女士強調:「土壤是糧食、飼料、燃料和纖維生產的基礎,沒有了土壤,地球無法供養生命。而土壤一旦流失,就無法在人類的生命周期之內恢復。」「目前的土壤劣化速度和程度已經威脅到未來世代的需求。」同時呼籲各國政府,立刻採取行動,改善全球有限土壤資源的健康狀態,以確保未來世代能有足夠的糧食、水和能量。

 

鐘聲為誰而鳴(For whom the bell tolls)?婆娑之洋、美麗之島的福爾摩沙人民卻未聽聞?當土壤危機迫在眉睫,世界各國皆強烈關注且投入大量資源保育珍貴土壤之際,不能再消極等待或仰賴農民與國人之自覺了。籲請行政院以及科技部、環保署、農委會等主管機關,積極主導統籌土壤生物多樣性研究和保育,據以制定政策並切實執行。「國在山河破」,自己的土地自己救,天災人禍固然蹂躪國土,肆虐生民,但喪失土壤生物多樣性、土地一旦死亡之後,更是百年難復之浩劫。「2015國際土壤年」誠為振聾發聵之警鐘,臺灣豈能無感無為?

 

作者 : 施秀惠(臺灣大學生命科學系教授)

 
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