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科學內容背景

我們所在的星球適合生物居住，大氣扮演重要的角色。組成大氣的氣體，讓生物可以呼吸、行光合作
用，以及進行其他生理作用，並且讓全球溫度維持適中。二氧化碳、甲烷、水蒸氣，以及大氣中的其
他氣體，通稱為「溫室氣體」（heat-trapping gases）。陽光照射到地球的光線，透過這些氣體，
光線產生的熱能得以傳導到地表。光能讓地表增溫、熱能透過大氣從地表逸散時，溫室氣體又把熱能
反射回地表。本系列的第三單元，特別把重點擺在大氣中溫室氣體的增加，以及後續如何引發全球平
均溫度的上升。

生物（植物或其他能行光合作用的生物，以及動物）
每個生物的每個細胞，或多或少都含有碳；DNA、醣類、纖維素、蛋白質，還有其他很多、很多的物
質都含有碳。關於生物如何得到能量，含碳分子扮演關鍵角色，就植物、藻類和其他類似植物的生物
來說，透過行光合作用得到能量；以動物、真菌而言，則透過捕食其他生物或分解生物而得到能量。
請注意：與植物有關的碳儲存庫，包括一切行光合作用的生物；與動物有關的碳儲存庫，則包括一切
無法行光合作用的生物。

碳在動物身上的停留時間 動物會去除細胞、排出廢物、呼吸，以及執行其他生化過程，上述的動作都
會排出曾經吸收的碳。動物為了維持體型大小，必須根據上述動作損失的碳，再補充回來。動物攝取
與身體同樣重量的碳，所需的時間稱為「停留時間」（residence time）。根據物種的不同，停留時
間差距很大。平均而言，碳的停留時間為 60 天。但是這個平均數字牽涉到得物種很多，小到昆蟲大
到非洲象；有些動物的停留時間遠遠超過 60 天，有些則明顯少於這個數字。

酵母菌 酵母菌就是 2.2 小節中描述的生物。這類生物，是一群細小的單細胞，且要用顯微鏡才能見到
的真菌。真菌是一類無法行光合作用的生物，包括菇類、黏菌，非植物也非動物。酵母菌約有 500 種，
許多種類就很容易發現。在野外，酵母菌常常出現在水果表面，但人們更熟悉的是乾燥的酵母菌，通
常壓成餅狀或細小顆粒，應用在烘焙時，並以商業方式販售。乾燥的酵母菌，碰到溫水或醣類就會活
化。製作麵包的過程中，活化的酵母菌會消耗麵糰中的碳水化合物（醣類），並且釋放出二氧化碳和
乙醇。在加熱的過程中，乙醇會揮發掉，二氧化碳則產生氣泡，麵糰因此變大且充滿孔洞。酵母菌如
同大部分真菌，都需要空氣才能呼吸（有氧呼吸），但在缺少空氣的狀況下，則是從發酵醣類和碳水
化合物的過程得到能量，並且產生乙醇與二氧化碳。如果酵母菌同時暴露於醣類和氧氣中，細胞分裂
的速度會比缺氧狀態快 20 倍。

植物性浮游生物 植物性浮游生物（2.5 小節描述的生物）能行光合作用並隨著海流漂動，取用陽光當
作能量來源，利用水以及二氧化碳合成本身所需的食物。大部分的植物性浮游生物體型微小，不用顯
微鏡無法觀察；有些是細菌，有些是原生生物，但是大部分是單細胞、類似植物的生物。植物性浮游
生物，可說是大氣中大部分氧氣的來源，也是大部分海洋食物鏈的基礎。植物性浮游生物需要陽光行
光合作用，這點其實與陸地植物差不多。不過，植物性浮游生物沒有根、莖、葉、花、種子，或是配
合陸地環境的其他適應構造。

海洋科學序列教材 63
—G6-G8 進階海洋素養