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海洋環境與保育:東北角珊瑚礁的現況與復育策略

珊瑚礁有最高的海洋單位面積生產力與生物多樣性,被喻為「海洋的熱帶雨林」。但隨著工業發展與海域遊憩活動增加,珊瑚礁生長棲地環境遭受破壞。現行復育珊瑚方法包含種苗培育與分株移植,即是在珊瑚母株上採取4~5公分的分株移植固定在附著板上,以仿海底環境的培育槽作陸上培育。等到新株傷口痊癒且共生藻重新附著後,再進行海灣移植。此外,汙染防治、立法以及保育觀念的大眾推廣也是不可或缺的途徑。
 
 
工業革命後幾百年來,人們貪婪自私地揮霍自然資源,致使氣候產生急遽的變化,造成多種生物來不及適應而死亡乃至滅絕。天然珊瑚礁的形成需要幾十萬年,甚至百萬年的時間,而人為的復育方法只能在人們心中種下復育種子,很難在短時間重新建造一座海底熱帶雨林,但現在不做,將來必定後悔。

珊瑚礁生態的多樣性

海洋約占地球表面積的70%,其中珊瑚礁覆蓋率雖僅占海洋表面積的0.2%,卻有超過25%的海洋生物物種棲息於其中,是海洋單位面積生產力最高、生物多樣性最高、生物量最豐富的生態系,常被比喻為「海洋的熱帶雨林」。
 
珊瑚礁常被比喻為「海洋的熱帶雨林」(圖片來源:種子發)
▲珊瑚礁常被比喻為「海洋的熱帶雨林」(圖片來源:種子發)
 
珊瑚礁棲地所形成的立體空間結構是許多海洋生物生長繁衍的棲所,超過1/3以上的海洋魚種,牠們的生活史中某一段時間必須在珊瑚礁區度過。然而,構成珊瑚礁生態系的主體–造礁石珊瑚–屬於狹溫和狹鹽性的生物,很容易受到環境因子變動的影響,例如氣候變遷(聖嬰現象)和人為汙染(水土養護不當、過度海洋遊憩活動、環境汙染整治不確實等)都可能對珊瑚礁造成莫大的衝擊與破壞。

1980年代後,伴隨全球人口快速增長及工業急速發展,溫室效應和氣候變遷的影響日益顯著,加上海洋休閒活動風行,全球各地珊瑚白化和珊瑚礁破壞的事件更加頻繁,促使各國政府重視及著手改善復育珊瑚礁棲地。

珊瑚礁總體檢是由霍奇森(Hodgson)在1999年所提出,是以標準化的定量調查方法了解珊瑚礁的健康狀況。台灣海岸線除了西岸屬砂質地形不適合珊瑚蟲著床外,北部、東部與南部沿岸都有珊瑚礁的分布,其他離島同樣有珊瑚環繞的景況,墾丁則是台灣沿海珊瑚生態最豐富的地區。

歷年在台灣選擇了8個海域(東北角、宜蘭、東部沿海、南部恆春半島、綠島、蘭嶼、小琉球,澎湖)執行珊瑚礁總體檢,每個海域調查3~6個地點,在各地點的二個深度各設置一條50公尺的橫截線,記錄底質類型(包括石珊瑚、軟珊瑚、大型海藻、礫石、海綿、沙、死珊瑚、岩石、泥及其他10項)出現的頻度,做為估算珊瑚覆蓋率及各類底質所占比率的依據。同時記錄指標魚類、無脊椎動物的出現頻率,以及各類汙染和人為破壞的情形。結果發現台灣地區的珊瑚礁正面臨氣候因素與人為破壞的威脅,使得珊瑚礁生長棲地環境遭受嚴重的破壞,亟需進行保護措施。
 
望海巷海灣,區內珊瑚礁遭受破壞,數量已逐年銳減。
▲望海巷海灣,區內珊瑚礁遭受破壞,數量已逐年銳減。
 
珊瑚礁復育的方法

進行珊瑚礁復育時需要先篩選優勢的原生種苗來繁殖培育。珊瑚的生殖方式分為有性生殖及無性生殖,而現階段珊瑚復育採取無性生殖方式,並利用分株移植、種苗培育和群聚復育策略。當石珊瑚受到生物侵略或物理性傷害時,會產生斷裂生殖,這是石珊瑚形成珊瑚礁優勢種的原因。

現行復育種苗的繁殖培育,是先在陸上把珊瑚分株固定在附著板上,運用仿海底環境的培育槽培育。這方法主要是利用類似植物「接枝技術」的方式:先在珊瑚母株上採取約4~5公分的分株,再把分株移植固定在附著板上進行陸上培育。等到新株傷口痊癒且共生藻重新附著後,就能順利成長,再進行爾後的海灣移植。
 
陸上培育優質珊瑚種苗的方法及步驟,重點在適合生長的水質、水流、水溫、光照強度、競爭藻類清除等條件。
▲陸上培育優質珊瑚種苗的方法及步驟,重點在適合生長的水質、水流、水溫、光照強度、競爭藻類清除等條件。
 
珊瑚礁復育並非只是單純地把復育種苗移植至海底,而是必須了解復育棲地的生態系組成結構,才不至於破壞原有的生態平衡。藉由蒐集東北角珊瑚礁總體檢資料,分析並統整東北角海域的珊瑚群聚特性如下:

(1)相似性高(70~80%),物種歧異度低(約100種)。主要珊瑚種類是菊珊瑚科、片珊瑚科、苔珊瑚科等的團塊形、表覆形及葉片形群體。但常見的造礁珊瑚包括軸孔珊瑚科及鹿角珊瑚科的種類在北部海域都很少,僅萼形柱珊瑚的豐度較高,顯示東北角海域的珊瑚群聚造礁功能不佳。

(2)東北角海域地形變化多端,有峽灣、海灣、岩岸和沙岸,底質則以砂岩和頁岩為主,硬底質的海底大多有珊瑚分布。調查發現,活珊瑚僅占底質的16%,造礁石珊瑚分布在岩礁底質上,雖有些區域的石珊瑚覆蓋率達30%以上,但未發現有珊瑚礁形成,因此北部海域的珊瑚僅屬於珊瑚群聚,並非珊瑚礁。

(3)宜蘭南方澳的豆腐岬構成獨特的珊瑚群聚。由水泥消波塊圍成的狹小灣澳中,珊瑚生長種類繁多,珊瑚種類組成與花東及南部沿海相似。推測是黑潮在流經宜蘭南部海域時,因蘇澳海脊的阻擋而轉向東北,使從南部熱帶海域帶上來的海洋生物幼苗在這裡滯留,再加上有人工灣澳良好的保護環境,因此附著生長形成獨特的群聚。

(4)海膽聚集鑿穴而居的現象非常普遍,尤其在水深 5公尺的平台上。海膽鑿穴不僅降低造礁珊瑚群體的堅固性和完整性,使其易受外力破壞,也使礁體的結構更加脆弱,易受物理侵蝕而崩解。同時,海膽的穴居和啃食會妨礙珊瑚幼蟲的附著和珊瑚群體的生長。

(5)熱帶珊瑚礁的主要造礁種類如軸孔珊瑚、鹿角珊瑚等,在北部海域都很少。而且,造礁珊瑚的生長速率和水溫、光度有關,北部海域的冬季水溫低於攝氏20度,減緩造礁珊瑚的生長速率,對一些石珊瑚造成傷害。此外,北部海域的海水濁度較高,降低了日光在海中的穿透度,而在光度較低的情況下,造礁珊瑚的生長速率也會降低。

至於影響珊瑚生長的干擾因子,可歸納為下列幾項:

沉積物汙染–過度開發與水土保持不良,導致表土在雨季時被沖刷入海進入珊瑚礁區,沉澱下來並覆蓋在珊瑚表面上,使珊瑚窒息死亡,或阻礙珊瑚幼生附著,甚至改變珊瑚群聚的結構。少量的沉積物懸浮在海水中,也會降低珊瑚礁的光合作用和生產力,使珊瑚生長率降低,危及珊瑚礁的正常發展。

有機質汙染–隨著觀光旅遊事業的發展,大批遊客擁入珊瑚礁地區從事休閒活動,伴隨而來的是嚴重的有機廢水汙染,這些汙染源主要來自飯店、聚落、遊憩據點等。若汙水未經處理直接排入海中,會給珊瑚礁生態系帶來過量的營養鹽,導致生態系改變。

海洋遊憩活動的破壞–從事海域遊憩活動的人口大幅成長,帶給海域生態系很大的環境壓力。

東北角珊瑚的復育策略

藉由了解東北角珊瑚的特性及生長干擾因子後,初步研擬東北角珊瑚復育策略如下:

(1)氣候變遷,異常降雨的機會增加,因而興建員山子分洪道,但大量陸源沉積物隨著分洪進入珊瑚礁區,對東北角珊瑚造成重大傷害。泥沙覆蓋在珊瑚表面會使其窒息死亡,懸浮在海水中的細微顆粒使混濁度增加,陽光穿透減少,珊瑚因得不到充足陽光而能量失衡或白化。再加上隨著陸源涇流帶入珊瑚礁區的營養鹽會導致大型海藻繁生而覆蓋珊瑚,也會使其窒息死亡。

建議使用衛星遙測的影像資料分析,建立員山子分洪道沉積物的擴散沉積模式,期能建立沉積物與珊瑚分布的生態模式,做為未來珊瑚復育點選擇的依據。

(2)設立海洋保護區。杜絕人為活動對珊瑚礁的衝擊或破壞行為,使珊瑚礁生態系得到生息繁衍的機會,是現階段台灣珊瑚礁保育最迫切的議題,也是最有效的策略。

(3)復育種苗,進行珊瑚礁復育。關於移植珊瑚對珊瑚棲地保育的影響,就邏輯性成長模式來說,珊瑚移植及其後續的生長對於珊瑚活體覆蓋率增加及整個珊瑚礁共棲生物容量提升是一種有效的操作模式,也就是移植珊瑚在珊瑚棲地的保育上所得到的效果是正面的。

(4)進行特殊及稀有海洋生物資源的培育。由於珊瑚礁生物資源的過度或不當利用,許多生物資源都已枯竭,例如龍蝦、硨磲貝、石斑魚、蝶魚、雀鯛、大型貝類的族群量明顯降低。為了使珊瑚礁恢復生態功能,有必要以人工育苗的方式培育這些生物的幼苗,待牠們成長至一定階段後放流於珊瑚礁區,使自然族群逐漸恢復,並促進珊瑚礁生態系功能復原。

海科館的角色

國立海洋科技博物館(簡稱海科館)是一所推廣海洋科學與技術的社教館所,其下潮境海洋中心,地處於八斗子潮境公園的潮境工作站,其設立目的乃作為海科館「東北海域」之後場,主要任務為提供人員訓練、實習、技術開發、建教合作、館員研究、科學教育推廣、生物收集、蓄養與檢疫之場所。

本區原為長潭里垃圾掩埋場,地形是典型岬角,加上基隆多雨氣候因子,使得該地區海域的海水水質在下雨天地下水大量滲入海水時變得複雜多變。這些廢水含有過量的營養鹽,若未經妥善處理就排入礁區,會造成藻類大量生長覆蓋珊瑚,甚至改變珊瑚礁生態系的平衡。因此這地區是個可以做為珊瑚復育多模式試驗的海域,可取得多項研究數據,以做為未來東北角珊瑚復育的基礎資料。

海科館積極參與東北角海域環境生態保育,並提供下列珊瑚的養殖與保育工作:

推廣海洋環境教育–透過教育活動讓社會大眾了解海洋生態和珊瑚礁的重要性,以及它們在承受環境變遷衝擊時的脆弱性。

珊瑚礁及海洋生態保育的研究–東北角珊瑚群聚的確實分布範圍、環境特徵和群聚結構、群聚或族群之間的遺傳關聯性、珊瑚礁生態模式等,都必須積極進行研究提供基礎資料,以擬定面對環境和氣候變遷時珊瑚礁復育的因應策略。

復育珊瑚–以東北角原生的軸孔珊瑚為復育對象,選定2~3種軸孔珊瑚以斷裂生殖方式培育,建構室內養殖設施環境(提供活珊瑚良好生長的人造環境條件,如適合生長的水質、水流、水溫、光照強度、競爭藻類清除等條件),尋求無性生殖成長的最佳條件,以培育及提供足量的軸孔珊瑚進行爾後海灣移植,也減少對野外族群的依賴及破壞。
 
陸上珊瑚種苗培育情形,可見共生藻族群慢慢恢復而回復正常的顏色。
▲陸上珊瑚種苗培育情形,可見共生藻族群慢慢恢復而回復正常的顏色。

由潛水員把小珊瑚從實驗室裡移植到海底,期望能重現「祕密花園」的榮景。
▲由潛水員把小珊瑚從實驗室裡移植到海底,期望能重現「祕密花園」的榮景。
 
控制二氧化碳排放量

在所有的生態系中,最先直接受到氣候變遷衝擊的就是珊瑚礁。溫室效應造成海水溫度逐漸升高,影響珊瑚體內共生藻類的生理。在高溫下,共生藻會因為光合作用的機制受到破壞而停止運作,甚而排出珊瑚體外。當藻類色素降低或共生藻密度減少到某一程度後,珊瑚呈現白色的骨骼,這就是「珊瑚白化」現象。

珊瑚白化是珊瑚面對逆境的反應之一,如果高溫的因子去除,共生藻族群會慢慢恢復而回復正常的顏色。但是,當高溫持續超過珊瑚和共生藻可忍受的極限時,會出現大規模的死亡。例如,1998年海水溫度異常地高(聖嬰現象),就造成全球約30%的珊瑚礁消失。

Hoegh-Guldberg教授等多位科學家在2007年《科學》雜誌上所發表的研究報告顯示,一萬年前的地球表面二氧化碳濃度約為280 ppm,自1750年工業革命開始以來,二氧化碳濃度增加到現今的390 ppm,地球溫度已升高攝氏0.6度,海水酸鹼度下降0.2。今天看到許多珊瑚白化死亡,就是生長環境改變的徵兆。

根據這些資料預測,如果本世紀中二氧化碳濃度持續增加到450 ppm,珊瑚的造骨生理作用會因為水中碳酸鈣的減少而停止作用,加上溫度升高,珊瑚白化的發生頻率也會增加。到本世紀末如果二氧化碳濃度增加到超過550 ppm,海洋中會完全失去珊瑚造礁的能力,進而影響整體海洋生態的運作。因此,如何使二氧化碳控制在350 ppm以下,對珊瑚礁與地球生命的延續非常重要。

危機就是轉機

在氣候變遷的衝擊下,生物必須尋求出路來適應。台灣地區的珊瑚礁隨著水溫升高而逐漸北移,在北部和東北角海域建立繁盛的群聚。關於珊瑚礁的保育,不外是汙染防治、立法、執法、資源復育。最重要的是起而實行,做好珊瑚礁的汙染防治和環境資源保護工作,重新檢討沿岸土地利用的政策,加強海洋汙染防治的執法。透過政府和民間的積極參與,提供較佳的棲息環境以供資源復育,才能使台灣沿海的珊瑚礁延續發展。

生態復育是條漫長且艱辛的路,但正如證嚴法師所云:「想要解決問題,首先要面對問題,了解問題,解決問題,放下問題。」尋求志同道合的伙伴,為下一代保育生態資源努力是我輩職責所在,做對的事永遠不嫌晚。

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