翠峰湖外來魚類處理與棲地復育計畫

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計畫名稱	翠峰湖外來魚類處理與棲地復育計畫
研究類別	委託研究
計畫年度	95年
受委託機關	國立宜蘭大學負責人：江彰吉校長
計畫主持人	毛俊傑
計畫執行時間	95年12月-96年12月
研究經費	780仟元

計畫目標：
翠峰湖具有周期性的水位上下劇烈的波動，並造成湖域周邊動、植物周期性的演替與變動，為了能更清楚的了解湖域周邊的變化狀態，並針對湖中的引入種魚類處理及湖域後續變化的監測，提供適當的參考與建議，本計畫針對植物及動物進行調查研究。
翠峰湖域水中有無原生魚類分布，無從得知，但就現有的調查資料顯示，共有鯽魚、鯉魚、草魚及鲶魚四種，均為自湖域以外放入的引入種，由於鯽魚、鯉魚目前列名全球百大入侵物種之列，並且在入侵後的水域環境中，會以直接（取食大型水生植物或其他水生生物體及卵）或間接（增加湖水的濁度、減少水中生物躲藏的庇護所）的影響來改變環境降低水域中的生物多樣性（Zambrano and Hinojosa, 1999）。但翠峰湖為一不具明顯地面流出口的封閉湖泊，湖水主要經由降雨補注，以蒸散作用及部分地點的岩層下滲造成水位的下降，湖域水位的上漲與退縮影響年內的周邊生態資源的波動，同時湖中生物亦無法如同其他有出水口的高山湖泊般，可隨著水流遷入湖域或轉向其他相連的水系拓展生存領域，因而形成此一對全水棲生物具有明顯地理隔離的湖域景觀。由於早期湖域周邊曾進行大規模的森林生產與造林，並將伐採的原木暫時堆置於湖中，造成大量有機酸的生成，使得過去湖水呈現中酸性（pH 4.68；陳鎮東、王冰潔，1997），此種曾經經過大規模干擾的環境，是否會有原生生物出現其中，在王穎、孫元勳（1991）的文獻中已提及湖域中有鯉魚出現，在此之前並無未放入引入種魚類前的資料及文獻可供參考，至此湖域及周邊生態環境的改變肇因於過去的大規模森林生產，或是後來人為的魚類引入，無從得知，但若與環境近似的嘉羅湖群相比，兩地湖域周邊過去同樣歷經大規模的森林生產、造林，但翠峰湖除了林業施作之外另有引入魚種的棲息，而嘉羅湖並無引入的鯉科魚類出現與棲息，兩地湖域及周邊環境卻呈現相似的景像，但若與其他相近海拔高度，但周邊林相完整未受干擾，且湖中同樣有引入種鯉科魚類出現的鴛鴦湖相比之後，我們認為翠峰湖目前的狀況是處於過去大規模的森林生產改變生態系後，目前尚未完整恢復原有森林生態系完整功能，因此研究與操作的邏輯，朝向生態復舊（ecological restoration）的角度進行。自前一年的調查過程中我們發現，湖水已經呈微酸性到中性之間（pH 5.8-7），顯示人為引入的魚類進入後，開始生成氮化物，並大量消耗了過去因湖域做為伐木儲木池時所堆積的酸性物質，並逐漸改變湖水的酸鹼度，同時我們也發現湖域的水文周期以水位的漲退形式所展現，此一漲退過程的規律過程，形成高山濕地生態系統發展的一個類型，並操控著水線（shore line）上下的動、植物資源與動態，此一影響遠超過人為引入魚種所造成的干擾。
濕地生態之系統發展，受到濕地水文影響甚深，水文狀況可說是維持濕地生態系統結構與功能的最重要因素之一（Mitsch and Gosselink, 2000）。水文狀況影響了許多非生物因子，如土壤的厭氧與好氧狀態、養分的可利用性，進而影響了生物的發展。因此水文狀態的季節變化或是各年之間的變化，是所謂的「水文期」（hydro-period），也成為濕地生態系統的重要特徵。不同類型的濕地，往往有不同的水文期模式特徵。水文期的特徵，如同植物群落與動物群聚類型，也成為辨識不同類型濕地依據之一。
水文週期是濕地水位在季節上的變化情形，不同的濕地或湖泊水位的變動，影響了湖岸及沉水植群的組成與分佈。生長在水位變動範圍中的植物，在長期受到年週期或年間週期水位的變化影響下，會表現出不同的忍受方式，因此在水位變化的不同季節，便可以觀察到許多不同的植物社會階段及不同的植物分布。在過去的湖泊報告（Chapman et al., 1971），也指出有年度變化的湖泊，水生植物會受到季節性水位的影響，同時水位的高度和頻度會影響水生植物的分布，並在湖濱水位（water table）漲退的區域，形成Watt（1947）所稱的循環式改變或演替（cyclic change；cyclic succession）；也就是在湖域邊的植物由於湖水浸淹的水伐（water logging）所形成的濕地環境篩網（wetland environmental sieve），篩選掉不適合的濕生植物，使得植物大量減少，到了隔年水位下降後，這些植物由原先區域留存的種子庫或殘存的散殖體，或外面進入的種子或散殖體慢慢恢復回來；到了夏季或秋季植物生長量增加，開花、結果而完成生活史後，留存種子或散殖體於土中，到了秋季或冬季水位高漲後植物地上部乾枯死亡，物種數量又再次減少，形成年度內的循環（Riis and Hawes, 2001、2002； van der Valk, 1981）；由於這種循環的演替類似於適應這種水位漲退的一群濕地物種之群聚（assemblage），所形成的植物社會之年度更新，而比較不像有方向性（dierection）的Clement所稱的傳統演替，因此有以Gleasonian的濕地演替模式稱之（van der Valk, 1981）。
今年研究將針對相同之樣區進行不同季節之調查，同時並1、繼續整理並完成兩年來所調查的植物與動物相資料；2、探討年度內水位漲退循環變化下，van der Valk 對濕地生態系所提的Gleasonian的演替模式，在水伐的環境篩網下對植群及主要優勢植物的影響；3、評估在未來引入種魚類移除的方案，與湖域復育所可能產生之問題。
研究成果：
翠峰湖的水位變化有明顯的季節性特徵，每年的颱風季節為高水位期，而冬末至初春為低水位期，中間過度時間，為梅雨季水位上昇期，與颱風季後的水位下降期，最高與最低水位差可達四公尺以上，此一年度內據烈上下波動的水文周期與變化，所形成的植群演替方式，為台灣高山湖泊中所罕見。
就目前的證據顯示，翠峰湖的外來種魚類對當地生態造成的影響層面十分有限，主要的影響還是來自於早期的林業生產後，當地森林生態系尚未完全回復完整的功能所致。倘若未來擬規劃進行引入種魚類的移除工作，應把握每年冬末至初春為低水位期進行，但執行過程中必須持續投入龐大的人力與金錢，還需考量水溫與水質、公眾的態度與觀感與考量周邊環境所受到的影響。建議可用來移除這些引入種魚類的方法選項包括：設置水中網牆、毒殺、電氣採捕法等方式。移除過程中建議可針對湖域的植物與植群進行監測。
植物與植群的研究在翠峰湖域共設置13條樣帶，沿樣帶二側進行調查，經六次調查後，共記錄有61科118屬171種維管束植物；以DCA及TWINSPAN等多變量分析結果可將植群型分成1.假柃木－芒型、2.毛地黃－芒型、3.戟葉蓼－七星斑囊果薹型、4.高山通泉草－鼠麴草型、5.細葉雀翹－鼠麴草型、6.錢蒲－鼠麴草型等6型；而外來種共調查到湖域邊有栽植樹木4種；分別為紅檜、台灣杉、柳杉、台灣二葉松及8種外來草本植物，主要有毛地黃、昭和草、鼠麴草、矮菊、龍葵、豆瓣菜、大車前草及毛車前草等外來植物；至於稀有植物上，如小葉四葉葎、細葉雀翹、七星斑囊果薹都屬於稀有或較少於其它生育地出現的植物，其中早期研究報告顯示小葉四葉葎與鴛鴦湖細辛為鴛鴦湖特有的如植物，但本研究中也有調查到這些稀有植物。
季節性的水位變化，對於湖岸的植群影響明顯。這種水位（或環境因子）對於生物的影響，可以用環境篩選理論來解釋。這指出維持水文期特徵，為濕地與湖泊的生態保育的關鍵基礎。水位變化影響不同樣帶間植群的分化與分布，主要的影響是離湖域遠近的高度落差與湖濱地形的差異，而水位的變化則是改變植群分布與面積很重要之因素，尤其是高低草混生區到裸露地，其間有水位變化造成水伐的植群，如芒草等植群會隨著水位的漲退形成年間的循環式演替，其中以芒草在湖濱帶形成類似庭園栽植的短草叢，因這種現象在加羅湖及松蘿湖也有出現，因此芒草可當作水位漲退轉換較慢的循環式演替之指標性植物。至於七星斑囊果薹及細葉雀翹等就類似紐西蘭的LMC植物。
對業務革新、創新之效益：
未來翠峰湖的湖濱應可繼續深入進行植物功能型(plant functional type)的監測或研究，因此為維護湖濱帶的生態演替的完整性應禁止遊客下到湖濱地區，目前翠峰湖有環湖步道及許多的教育解說功能，應可在目前幾個解說點設置解說牌，以說明此等有趣的湖泊理論，也可以以人為解說的方式進行深入淺出的教育解說。至於羅東林區管理處許多未經設置此種永久樣帶的湖泊或濕地，如加羅湖等是否也存在一些生態現象或理論，未來也可參考此種設置永久樣帶的方法進行調查與研究。
為了方便經營管理單位未來持續進行翠峰湖湖岸周邊之快速監測，以下提供委託計畫單位，一個建置翠峰湖岸水位變化與植群空間分布關係之快速取樣調查實際操作範例：
1. 樣線的選擇翠峰湖湖域周遭地貌變化多樣，從平緩至極陡坡皆有。過陡的坡度空間中，每一植群型，於向湖心的軸向之空間範圍較短，而緩坡的植群型，在向湖心的軸向空間範圍較長許多，因此，細微的水位變化之影響，可以較敏感的反應在植群型的空間分佈上，方便進行植群空間分不與水位變化關係間的交叉比對。
2. （二）坡度的測量坡度量測在頻度上，則考慮植群的調查頻度與翠峰湖水位變化的特徵，為高水位與低水位期各一次的調查。坡度量測方式為沿著原有植群樣線位置，由湖域與森林交錯邊界位置，向湖心方向測量，至水邊為止；如此，可以包含年度水位變化的相對最高點與相對最低點。為求較精細的坡度數值，使用經緯儀，而非羅盤儀，並搭配水準尺與皮尺進行垂直高度變化與水平距離測量。並在所有測量的樣點上插上高度為1m的塑膠水管做為標記，以利日後復測與植群長度的測量。
3. 交叉分析測量結果，在x軸以湖岸到湖心的軸向距離表示，而高程為y軸。與距湖岸距離表示。每一植群型將有其空間分佈位置，由高程與水位資料，可以推衍出每一植群型淹水的時期與裸露的時期。

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瀏覽人次:437 最後更新日期:2016-04-29

計畫目標：

研究成果：

對業務革新、創新之效益：