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不只富饒漁場,更是豐裕生態系!從魚胃和魚肉出發,認識「淺灘」海域

114/05/31 瀏覽次數 22

臺灣周圍被海洋圍繞,有許多魚類可以捕撈,有優美風光能夠欣賞。但是假如沒有背後廣大的海洋生態系支持,便不可能維繫經營。臺灣有一類海域因其深度相對於周圍海域較淺,而稱為「淺灘」,存在於基隆、苗栗、彰化、東沙、南沙,以及臺灣海峽南部等地的外海水域。它們支持豐富的生態系,也是漁業經濟的根基,無疑是值得研究的對象。

資源豐富的淺灘海域

淺灘海域由於基礎生產力較高,能養活較多生物,容易成為眾多生物的聚集地,既是育幼場、棲息空間,也是遷徙性動物,如鯨豚、海鳥、洄游性魚類的重要覓食地區。人類也善用各種資源,展開捕魚、養殖、觀光等活動。

國立臺灣海洋大學環境生物與漁業科學學系的王怡甄助理教授解釋,臺灣海峽南部有一重要的淺灘,如今稱為「臺灣灘」(Taiwan Banks),因為具有湧昇現象之漁場而受到重視。她目前的研究計畫,特別關注此處海域的中小型魚類群聚,並結合衛星遙測、物種鑑別、胃內容物分析、化學分析、統計模型等方法,同時考慮眾多物種間的互動關係,希望能認識海洋生態的組成與動態變化。

中小型魚類有什麼研究價值呢?王怡甄助理教授指出,它們在生態系中多屬於中低營養位階,連結高階的高級掠食者,以及更低階的初級生產者與消費者,可謂承先啟後的角色。另外,此一位階的魚類,對環境之溫度、鹽度、營養鹽等變化更加敏感,適合作為生態系變化的指標。

 

臺灣淺灘海域,海水混合流動,為浮游生物與中小型魚類提供充沛養分,也成為鯨豚與洄游魚群的重要覓食場,是連結生態與漁業的關鍵場域

圖說:臺灣淺灘海域,海水混合流動,為浮游生物與中小型魚類提供充沛養分,也成為鯨豚與洄游魚群的重要覓食場,是連結生態與漁業的關鍵場域。圖片來源:pexels

如何搜集海洋資訊

想認識海洋,除了直接下海觀察,也能仰賴衛星探測。王怡甄助理教授表示,比起實際探測,衛星遙測得到的水文資料範圍更大,還能連續且長時間搜集水溫、鹽度、葉綠素濃度等資訊,與實際探測有互補效果。

實際取樣方面,會委託商業漁船或研究船採集生物樣本。採樣時必須盡量減少誤差,才能保障樣本的可靠與代表性。事先制定計劃,決定時間、地點、深度、次數等變因。過程中需要遵守一系列規範,如不同次採樣時,盡量依照相同條件操作;採樣當下即時記錄,並且正確標示、快速運送,以避免放置過久而變質和交互污染。

過往海洋資源的研究,多為只針對單一或少數經濟物種,王怡甄助理教授卻嘗試以多物種為研究對象,以探討人類、生物、環境之整體生態系交互作用的模式。

主要原因為,隨著知識累積,我們了解到,競爭與共生等生物間的交互作用、漁業和開發等人為影響、海洋酸化和汙染等環境因素,皆具有關聯性。

面對複雜且快速變動的環境和資源問題,過去針對單一物種或靜態的分析方法,並不足以有效解釋。另一方面,隨著科技進步,系統性的資料整合與建模能力大幅提升,研究者如今有能力分析大量數據,建構複雜的生態模型。

 

從魚胃和魚肉出發,多管齊下認識複雜的生態系

實際上,不論科技如何進步,能建構多麼複雜的海洋生態模型,也要從最細微的魚胃內部出發!魚的胃中保有其食物(餌料生物),透過肉眼或顯微鏡鑑定物種,計數和秤重得到的資料,是建構生物網,認識海洋生態系之能量流轉、資源生產與復原的基本材料。

不同魚類在生長過程中,常有不同棲地範圍與攝食要求。了解攝食狀況,有機會了解魚類棲息地有哪些可以吃的生物(如浮游動物),數量多不多、種類有多少,以及魚怎麼調整吃東西的方式來適應環境變化。還有機會認識同一物種內的生長變化,或不同物種間的起伏競爭,進而解答「棲地條件是否改變」、「魚類是機會選擇或偏好攝食」、「不同季節是否有別」等問題。

 

生活於淺水域的魚類,扮演著連結初級生產者與高階掠食者的角色。牠們的攝食行為與分佈變化,是科學家觀察海洋環境變動、建構食物網模型的關鍵依據

圖說:生活於淺水域的魚類,扮演著連結初級生產者與高階掠食者的角色。牠們的攝食行為與分佈變化,是科學家觀察海洋環境變動、建構食物網模型的關鍵依據。圖片來源:pexels

然而,魚胃中的成分,只能代表魚類最近短時間內的攝食組成,王怡甄助理教授因此又從肌肉組織取樣,使用「穩定同位素」尋求更多線索。

例如「碳」這種元素,常見碳 12、碳 13 兩種穩定同位素,在不同生物體內的比例有別。當生物成為魚類的食物,也會轉化為魚類身體的一部分,所以分析中小型魚類的碳穩定同位素,便能追蹤它們長期的食物來源。「氮」則有氮 14、氮 15 兩種常見的穩定同位素,可用於評估營養位階。綜合各種資訊,還能準確定量,計算各種餌料生物在飲食中之貢獻比例。

一種魚吃很多種生物,又與其他很多種魚在一起生活,交織成複雜的生態系。王怡甄助理教授介紹,分析時可以用「物種功能群」的概念簡化。內涵為:不依照科、屬、種之分類學歸納物種,而是改由功能性分群。將生態系中具有相似功能(如攝食方式)或生態作用,處於相似棲位(如營養階層)的物種們歸為一群,更有效釐清生態系統的運作模式。

一種魚類,可能與多種魚類及其他生物產生關係,這就要用上「攝食矩陣」,了解在複雜的吃與被吃關係之下,能量如何傳遞,以及釐清各種魚類間的攝食量(誰吃誰?吃多少量?)。王怡甄助理教授強調,這些資訊對生態分析和食物網建模十分重要!

 

持續投入資源,跟上所知有限又變化迅速的海洋

至今一系列研究,得到的成果相當豐富。臺灣周邊海域應該仍存在許多未知魚類物種,例如 2022 年發表,在彰化外海採集到臺灣新紀錄的魚種,後來又在臺灣灘海域被採集到。

研究證實,臺灣灘的生態系確實相當複雜,具體觀察到隨著時間、空間差異,存在生物相組成、生物資源量、攝食特性、營養階層的變異。也發現同種相食,「虎毒食子」的現象;推測也許和食物短缺、族群密度過高等因素有關。另外,魚胃中不只食物,也有塑膠!廢棄塑膠進入海洋後,是否又會回頭影響人類,值得關注。

然而,臺灣海域的生物多樣性極高,過往研究又以單一大型或經濟物種為主,所以對不少魚類的認識還很有限。王怡甄助理教授表示,過去 4 到 5 年的採樣與分析,便發現一些之前從未採集過的物種。另外,樣本數量過少,或餌料生物已經過度消化而不易分辨,都會導致資訊缺失。唯有再接再厲,持續投入更多資源,才能更全面認識臺灣灘海域生態系的全貌。

王怡甄助理教授認為,對於海洋變化與人類生活之關聯性,現今國人的知識涵養仍有進步空間,需要更多海洋知識的教育,可以透過科學實作、環境教育等方式進行科普,像是舉辦中學生參加的營隊、在科技大觀園這類有品質保證的科普網站推廣相關知識等等。科學研究除了提供政策管理的指引,更應該將成果推廣給社會大眾。

當今國際風潮重視變遷與調適策略,臺灣也不落人後。但是海洋環境變化很快,假如投入資源不足,未來沒有研究人員分析數據,沒有政府官員實施管控,沒有漁民投身產業發展,一切謀劃也只能淪為空談。在追求研究創新、政府管理、產業應用的多方面發展目標之下,吸引和培育人才,才是實現宏大目標的基礎。

 

從這樣的場景中,科學家得以解析誰吃誰、吃多少的「攝食矩陣」,勾勒海洋食物網的精細結構

圖說:湛藍海水中,魚群密集穿梭,展現出淺灘海域的生物多樣性與豐饒資源。從這樣的場景中,科學家得以解析誰吃誰、吃多少的「攝食矩陣」,勾勒海洋食物網的精細結構。圖片來源:pexels

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