第四章 人類與環境
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1 人口的年齡結構
一、年齡結構：（年齡分佈） 意義 以生殖期來區別族群中的年齡分配： (1)生殖前期：尚未有生殖能力的年幼個體 (2)生殖期：具有生殖能力的成年個體 (3)生殖後期：已過生殖期而不具生殖能力的年老個體 用途 可預測族群發展趨勢 二、年齡結構的類型： 類型 a.增長型（快速成長） b.衰退型（負成長） c.穩定型（零成長） 圖形 金字塔型 棍棒型 砲彈型 年齡結構 出生率很大 幼年個體最多 出生率很小 未達生殖年齡者最少 出生率和死亡率相近 成因 出生率＞死亡率 出生率＜死亡率 出生率＝死亡率 代表國家 肯亞、奈及利亞、印度 墨西哥、沙烏地阿拉伯 德國、匈牙利 保加利亞 日本、奧地利 丹麥、義大利 試題範例 1.若以下圖各層的面積，代表「污染物」、「總能量」或「人口」在不同層級的相對分 布，則下列何者可用下圖表示？ (A)愈高消費層級體內所累積的污染物愈多 (B)愈低消費層級所含的總能量愈高 (C)一個出 生率穩定成長的族群 (D)一個趨向老年化的人 類社會 【92 學測】【答案】(B) 【詳解】(C)金字塔型的年齡結構表示人口快速成長，並非穩定成長。
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2 人口問題
一、人口成長的歷史： 二百萬年前 人類和其他動物相同 →扮演消費者角色，在自然界天擇的支配下求生存 1.大腦革命 一百萬年前開始 人類成為適應力最強的族群 2.農業革命 一萬年前開始 種植農作物、飼養家畜→食物來源穩定 →人口集中，土地及水資源的需求大增 →人類開始依自身需求來控制生態系、改變大自然 (1)砍伐原始森林→增加可利用的土地 (2)建立引水系統→提供農田及城市可利用的水資源 3.工業革命 與醫學進步 二百年前開始 公共衛生與疫苗→死亡率降到最低→人口擴張 →森林遭到大面積砍伐、水資源被快速取用、製造各 種廢棄物和污染 →改變氣候、威脅生態系 大腦革命 二、人口成長的問題： 倍增年數 倍增年數：人口增加一倍所需的時間 人口成長愈快→倍增年數愈小 人口膨脹 人口膨脹→糧食不足、土地不足、水資源匱乏、污染增加 1650 年：全世界人口約 5.5 億 2004 年：全世界人口已超過 65 億（已接近甚至超過地球的負荷量） 2020 年：全世界人口預估將超過 80 億社會問題 人口膨脹→高齡化社會、社會秩序紊亂、資源分配不均 (1)高齡化社會：65 歲以上人口＞7% (2)依賴人口：14 歲以下、65 歲以上 (3)減緩人口成長率、減低人口向都市集中的趨勢 →才能解決人口問題、降低人類對生態環境的壓力 三、臺灣的人口問題： 人口密度高 臺灣人口密度≒600 人/平方公里 →高居世界第二位（僅次於孟加拉） 出生率偏低 出生率持續降低（新生兒＜22 萬/年）而出現『少子化』的人口結 構，臺灣人口將於民國127 年出現負成長 高齡化社會 平均壽命延長、老年人口持續增加 →臺灣已於民國 82 年進入『高齡化社會』 人口過度集中 臺灣有四分之一人口集中在臺北和高雄 試題範例 2.人類在地球上出現的歷史可以回溯數百萬年，其演進歷程也有許多變化。下列哪 幾項有關人類演進歷程的敘述是正確的？（應選兩項） (A)火的利用是人類演進的一大里程碑，這項重大成就在新石器時代才完成 (B) 人類和猴子都屬靈長類，人類較進化而猴子較原始，因此人類是從猴子演化而來 (C)人類的族群量（人口數）在工業革命之後倍增，對自然環境形成嚴重的衝擊 (D)多數科學家認為現代人的各種種族均來自同一祖先，只是由於後來分布於不 同地區、環境，因此演化出不同的形態特徵，而這些形態特徵只是種內變異 (E) 人類的祖先可能起源自非洲的莽原，因人類從草原中選植了許多植物成為農作 物，所以農業社會的出現要早於漁獵社會 【93 學測】 【答案】(C)(D) 【詳解】(A)人類遠在舊石器時代之前（50 萬年前）就已經開始利用火 (B)人類和猴 子有共同的靈長類祖先，但人類並非從猴子演化而來 (E)人類的祖先於非 洲莽原行狩獵生活，且農業社會晚於漁獵社會。
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3 人類對自然環境的破壞
一、資源的過度利用： 不可更新資源 石油、煤、金屬礦物 可更新資源 空氣、森林、水、土地、生物 1.森林的過度利用： (1)人類對木材的需求增加、農耕面積擴大 →森林面積正逐漸縮小，50%熱帶雨林已變為農耕地、草原 →光合作用降低→影響空氣更新能力、影響氣候變化 (2)熱帶雨林上空的濕氣，主要來自植物的蒸散作用 若熱帶雨林大量消失→將造成降雨量大減，氣候將變為乾熱 →熱帶雨林會轉變為草原，最後變成沙漠 (3)採用焚燒法清除熱帶雨林→產生大量 CO2→促使溫室效應加劇 (4)熱帶雨林消失速度：1.5 萬平方公里/年（約為臺灣面積的 40%） 最嚴重地區：巴西、印尼、哥倫比亞、墨西哥 →預估 2035 年後，巴西不再擁有熱帶雨林 (5)臺灣的低海拔森林已被大量砍伐破壞： 近40 年來遭到砍伐的溫帶針葉林面積≒三個玉山國家公園 2.水資源的過度利用： (1)臺灣的降雨量因季節不同而異，臺灣地勢險峻、河川短促，大部分降水流入 海洋，僅很少部分降水保存在河流、湖泊、水庫中 (2)人類的日常生活、農業、工業、畜牧業、養殖業，無限制的利用地下水；路面 和建築物的增加、植被的減少，使地下水的來源減少 →已造成地下水嚴重不足、地下水位下降、地層下陷、地下水鹹化、海水倒灌 3.土地的過度利用： (1)山坡地的自然植被已被茶樹、果樹、檳榔樹所取代 (2)山坡地過度開發→土壤流失、地質不穩→土石流 (3)各大水庫上游的集水區已種滿高冷水果及蔬菜 蔬果的根系極淺→嚴重影響山坡地的水土保持→造成水庫淤積 農藥、肥料的大量施用→嚴重影響土壤品質→造成河川下游的水質污染 4.生物資源的過度利用： (1)過度捕殺、棲地破壞、環境污染→生物多樣性降低 (2)具有經濟價值及藥用價值的野生生物，因人類過度獵捕採集，而數量銳減、 瀕臨絕種，例如：臺灣梅花鹿、水鹿、一葉蘭臺灣梅花鹿、水鹿、一葉蘭(3)攔水壩、攔沙壩： 嚴重破壞溪水中生物的棲息、影響迴遊性魚類的生活和繁殖 ※興建水利設施時，應同時興建適當的魚道和魚梯→保護迴遊性魚類的生存 (4)流刺網： 1970 年代，大型流刺網在太平洋大量捕魚，造成鮪魚等迴遊性魚類被大量 捕獲，使太平洋島國的海洋資源遭受嚴重威脅。因此聯合國於1993 年通過 全面禁止在公海使用流刺網。 二、廢棄物的污染： 種類 有機物 微生物分解 對環境的影響 舉例 可分解的污染物 含量多 可分解 量多仍可造成危害 家庭廢水 不可分解的污染物 含量少 不可分解 造成許多垃圾 塑膠袋、保麗龍 1.廢水： 工業廢水 工業廢水含有毒化合物及重金屬 (1)排入河中→造成水中生物大量死亡 (2)排入海中→造成近海生物嚴重污染（例如：綠牡蠣） 家庭廢水 農牧業廢水 家庭廢水、農牧業廢水：具有大量的含氮、含磷有機化合物 →促使河流、湖泊中的藻類大量滋生（形成優養化現象） (1)厚重的藻類將水中環境與空氣隔絕→使氧不易溶於水中 (2)藻類本身行呼吸作用→大量消耗水中的氧氣 (3)部分藻類會釋放有毒物質 →使水中的魚類和其他生物無法生存 2.廢氣：（工業廢氣、汽機車廢氣） CO 空氣污染物中以CO 含量最多（占 38.62%），主要來自汽機車排放 的廢氣 CO 會與血紅素結合→造成人體缺氧、引起昏厥甚至死亡 SO2、NO2 SO2、NO2→在大氣層中會形成硫酸和硝酸→形成酸雨 (1)德國高海拔針葉樹有 50%枯死 (2)美國紐約州海拔 2000 英呎以上的高山湖泊水質酸化→使魚類無法 生存 (3)臺北市雨水 pH 值下降至 4.33（一般雨水的正常 pH 值約為 5.5～ 6.0） CO2、CH4、CF C CO2、CH4、CFC 導致地表溫室效應加劇（大氣異常增溫、全球暖化） →使地球氣候產生變化、海平面上升、改變動植物分佈、嚴重影響生態 系
3.熱污染： 冷氣機、核電廠、煉鋼廠、石化業→排放熱氣熱水 →水溫上升、水中溶氧降低→危害魚類珊瑚、影響人類食物來源 4.垃圾： 一般垃圾 (1)每人每日平均垃圾產量激增：1.14kg (2)臺灣垃圾年產量 700 萬公噸：年成長率 5%～7% (3)每一家庭每年丟棄 300 公斤廢紙≒砍伐 6 顆樹 事業廢棄物 工業、農林漁牧業、醫療、土木工程等廢棄物持續大幅增加 垃圾污染 (1)塑膠製品的廢棄物：生態系中的分解者無法分解 →對生態環境造成很大的威脅和衝擊 (2)垃圾任意堆棄、掩埋、焚燒→對水源及環境衛生造成巨大的威脅 (3)垃圾掩埋場的設置不當或管理不當 →會造成悶燒、惡臭、滋生病源、污水外溢 5.有毒廢棄物、放射性廢棄物： 有毒廢棄物 桃園縣觀音鄉及蘆竹鄉的化工廠： 將含有重金屬（鎘、鉛）的廢水排入農田中 →造成稻米含高濃度的鎘 →鎘米不能食用、農田不能耕作、農民被迫遷村 放射性廢棄物 核能電廠及醫療院所的放射性廢棄物：釋放出游離的輻射線 →破壞生物細胞內的 DNA、蛋白質、脂肪，危害人體健康、甚至危 及生命 試題範例 3.以下哪幾項作為，可避免過度利用自然資源？ (A)將垃圾分類回收利用 (B)廣闢山坡地為茶園，以增加農產收成 (C)於河川中， 普設攔砂壩，以避免沙土流失 (D)於春季設定日光節約時間，將時鐘撥快 1 小時 (E)進行漁塭養殖時，儘量使用地下水，以避免水資源的無謂流失浪費 【95 學測】 【答案】(A)(D) 【詳解】(B)廣闢山坡地為茶園，將破壞自然植被，使自然資源（生物資源）減少 (C)河川中的攔砂壩會威脅魚類的洄游與生存，使自然資源（生物資源） 減少 (E)漁塭養殖大量使用地下水，使自然資源（水資源）減少
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4 環境惡化對人類的影響
大自然的反撲 (1)河川上游的濫墾、水土保持不良 →山坡地在豪雨後即產生嚴重坍塌及土石流 (2)河流淤積、河床不當利用與開採 →颱風豪雨時的洪水沖毀河堤、積水成災 重金屬污染 (1)鉛→胎兒中樞神經發育不良、成人生育力下降 (2)汞→引起水俁病 (3)銅→綠牡蠣 (4)氟（製鋁工廠排出氟化物）→牙齒和骨骼病變 (5)砷（煉製工廠排出砷化物）→肺癌、淋巴癌、烏腳病 溫室效應 （全球暖化） (1)燃燒煤、石油、天然氣→大氣中 CO2濃度大幅升高 →CO2吸收長波輻射（紅外線）→全球氣溫異常升高→冰川 消退、海平面上升 (2)地球平均氣溫若上升 4℃→海平面將上升 60cm (3)人口超過 250 萬的大都市，有 65%位於海岸地區，若海平面 上升將威脅人類生活 臭氧層破壞 （臭氧洞） 氟氯碳化物（CFC）：冷媒、冷凍劑、噴霧劑 →平流層的臭氧濃度降低（形成臭氧層破洞） →紫外線穿透率增加 →引起生物 DNA 突變、免疫力降低、皮膚老化、皮膚癌 酸雨 （雨水pH＜5） 火力電廠、汽機車排氣→含硫、含氮化合物 →酸雨危害植物、水生動物 優養化 (1)由於物理、化學、生物的作用，使水中的有機物和營養鹽不 斷增加的過程，稱為優養化。 (2)清潔劑、肥料、動物排泄物，使氮和磷等物質大量進入水 中，導致水中的浮游藻類迅速繁殖。 (3)大量繁殖的浮游藻類耗盡水中養分後又大量死亡，分解者需 消耗水中溶氧來分解大量死亡的藻類，導致水中缺氧、水質 惡化。 環境荷爾蒙 (1)許多人造的化學物質會對生物的荷爾蒙產生干擾，直接或間 接造成內分泌的失調，這些化學物質統稱為環境荷爾蒙，例 如：多氯聯苯（PCB）、戴奧辛、DDT、重金屬汞和鎘等。(2)DDT 和戴奧辛等污染物也會導致癌症。 試題範例 4.下列有關人類對環境影響的敘述，何者正確？ (A)優養化的結果造成溶氧量的上升 (B)戴奧辛目前可用遺傳工程的方法清除 (C)引起溫室效應最重要的氣體是臭氧 (D)生物放大效應和食物網的結構有關 【91 指考】 【答案】(D) 【詳解】(A)水中氮磷增加（優養化）→水中藻類大量繁殖→水中溶氧降低 (B)目前 仍無任何方法分解戴奧辛 (C)CO2增加而引起溫室效應日益嚴重，造成全 球暖化。
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5 自然保育與永續經營
一、自然保育的具體方法： 1.教育→使人們了解自然保育的重要性 2.立法→污染防治、資源保護 3.設立國家公園、生態保育區→維護生物多樣性，建立各種生態資料 二、污染防治： 1.降低廢氣排放： (1)使用含硫較低的煤炭 (2)使用先進科技→先行去除燃料中的含硫成分 (3)在廢氣排放的管道中，加裝吸除 SO2的裝置 2.解決垃圾問題：（根本解決方法→垃圾減量、分類回收再利用） 資源性 玻璃、廢紙、寶特瓶、鐵鋁罐、廢輪胎→回收再利用 (1)臺灣的垃圾約有 60%可供回收，但部分塑膠製品還是無法回收再利 用 (2)臺灣目前的廢棄物回收管道：（依據『廢棄物處理法』規定） 強制製造業者自行回收 經由社區、學校、拾荒系統 由環保單位定時以資源回收車執行回收 (3)綠色科技工業：進行資源回收再利用的環境保護工業 1993 年總產值已達 1300 億美金 1998 年總產值超過 4000 億美金非資源性 (1)可燃性→焚化發電（but 燃燒塑膠、廢五金→產生戴奧辛） (2)不可燃→衛生掩埋（but 有惡臭、傳染疾病、污染環境和地下水之 虞） 三、重要的國際環保公約： 蒙特婁議定書 1987 年 9 月 16 日： 25 個國家共同簽署『蒙特婁破壞臭氧層物質管制議定書』 →強制對破壞臭氧層的氟氯碳化物之使用加以管制 地球高峰會議 1992 年 6 月 176 個國家於巴西里約熱內盧舉行第一次『地球高峰 會議』 (1)162 個國家共同簽署『氣候變化綱要公約』 →同意調整 CO2排放量至1990 年的水準，以防止溫室效應的 加劇 (2)達成二項重要聲明：『生物歧異度公約』、『森林原則宣言』 京都議定書 1997 年於日本京都舉行聯合國氣候變化綱要公約第三次締約國 大會： (1)通過具有約束力的京都議定書，以規範工業國家未來之溫室 氣體減量責任 (2)管制氣體：CO2、CH4、HFC（氟化氫）、PFC（全氟化 碳）、SF6（六氟化硫）。 四、國家公園： 1.國家公園的設立標準： (1)佔地廣闊＞1000 公頃 (2)具特殊自然景觀或文化資產 (3)依自然保育原則，由國家最高權力機構立法保護 (4)嚴格管理，對外僅開放部分地區供觀光遊憩
2.臺灣的國家公園：（內政部依據國家公園法設立） 陽明山國家公園 11,455 公頃 火山地形、高草原、矮草原、闊葉樹林、亞熱帶雨 林與水生植物群落和其中的野生動物 雪霸國家公園 76,850 公頃 峽谷、沖積扇、河階等特殊地形景觀，地質時代 的孑遺植物、野生動物如櫻花鉤吻鮭等 太魯閣國家公園 92,000 公頃 峽谷景觀、豐富的植物資源及野生動物，錐麓古 道、中橫公路、泰雅族等人文史蹟 玉山國家公園 105,490 公頃 包含寒、溫、暖、熱四種類型的天然植被及豐富的 野生動物、八通關古道等人文資產 墾丁國家公園 18,085 公頃 熱帶的海岸林及季風雨林生物相、海洋資源、史 前遺跡、南仁山石板屋、鵝鸞鼻燈塔等 金門國家公園 3,780 公頃 戰役紀念史蹟、傳統聚落及文物、保育林地及鳥 類資源 五、自然保留區： 1.自然保留區是指具有代表性的生態系，包括獨特地質景觀或具有基因保存、永 久觀察、教育研究價值及稀有動植物的生育棲地。 2.臺灣依據『文化資產保存法』劃定公告自然保留區，自然保留區內禁止改變或 破壞其原有自然生態，亦不可發展觀光遊憩、工程建設及採集標本，僅供做為 學術研究的場所。。 六、野生動物保護區：
1.臺灣依據『野生動物保育法』設立野生動物保護區，以保護野生動物及其棲地， 例如： (1)臺南曾文溪口北岸－黑面琵鷺動物保護區 (2)澎湖縣望安鄉－綠蠵龜產卵棲地保護區 2.野生動物保護區兼具生態保育、環境教育、學術研究、觀光遊憩等功能。 七、生態工法： 1.定義：基於對生態系的深切認知，為落實生物多樣性保育及永續發展，而採取 以生態為基礎、安全為導向、減少對生態系造成傷害的永續系統工程。 2.規劃設計和施工原則： (1)規劃時必須有嚴謹的調查研究和環境影響評估。 (2)施工原則：表面孔隙化、構造物最小化、坡度緩坡化、材質自然化、界面透水 化。 (3)施工時所採取的物料要以當地的自然素材為主，並儘量以當地人力為工作 團隊。 (4)施工過程中應避免對環境生態和生物物種造成過大的干擾。 (5)完工後仍需規劃長期的生態調查工作，以評估工程效益並有利於永續維護。 試題範例 5.下列地區與配對之特有物種或重要景觀，何者正確？ (A)墾丁國家公園－熱帶雨林 (B)太魯閣國家公園－珊瑚礁生態系 (C)金門國家 公園－玄武岩地形 (D)雪霸國家公園－櫻花鉤吻鮭 【92 學測】 【答案】(D) 【詳解】(A)墾丁國家公園－熱帶季風林 (B)太魯閣國家公園－峽谷景觀 (C)金門國 家公園－花崗岩地形。
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6 討論─生物放大作用
一、生物放大作用：（累積效應） 1.殺蟲劑、放射性物質、重金屬離子、有毒化學物質、戴奧辛、多氯聯苯等 均不被生物體內的酵素分解 →危害生物體內的代謝作用，不易排出體外（易累積於肝臟和脂肪中） →愈高級消費者體內的累積含量愈高 二、DDT的危害： DDT 的貢獻 DDT 是第一種人工合成的殺蟲劑：(1)美國於太平洋戰區利用 DDT 撲滅蚊子→防治士兵感染瘧疾 (2)同盟國於歐洲戰區使用 DDT 撲滅蝨子→防止士兵感染立克次體 (3)臺灣於 1946 年開始使用 DDT 撲滅蚊子→有效控制瘧疾感染 DDT 的危害 (1)DDT 為相當穩定的化合物，幾乎不溶於水 (2)若 DDT 進入生物體內，會溶於脂肪而累積於生物體內、無法排出 體外 (3)生物體內的 DDT 累積量 會隨著食物鏈中消費者層級升高而增加→形成生物放大現象 DDT 在大量使用一段時間後便顯現出來→影響通常都發生在食 物鏈的頂端 (4)美國已於 1971 年禁止使用 DDT→但 DDT 的危害仍影響著今日的 生態系 (5)伍德維爾：調查紐約長島的沼澤區和五大湖區之 DDT 危害 DDT 危害→鳥類的卵殼變薄→鳥卵孵化率降低 試題範例 6.環境賀爾蒙又稱為內分泌干擾物質，是指環境中的某些化學物質，會擾亂動物的 內分泌系統，引發基因突變及與生殖有關的異常反應。右圖為某區域中不同物種 的食性關係及體內環境賀爾蒙的濃度分 佈情形。下列是相關的敘述： 甲、這些物種呈現食物網關係 乙、環境賀爾蒙具有生物放大效應 丙、若將此圖轉為能量塔應有四個營養 階層 丁、除了此食物網外，人類可能有其他
管道攝入環境賀爾蒙
根據圖中資料，下列選項中，何者內容正確？
(A)甲、乙、丙 (B)甲、乙、丁 (C)甲、丙、丁 (D)乙、丙、丁 【97 學測】 【答案】(B)將此圖轉為能量塔應有三個營養階層，生產者－水草、浮游生物，初級
