天然與人工海岸生物群聚及生態系之比較研究

過去許多研究報告皆有提到海岸人工化後，可能會潛在的造成生物組成的改變。但就目前為止，並無研究計畫有深入研究海岸人工化後與原始的自然海岸生物組成的差異。本計畫共分成七個部份，包括微藻、大型藻類、軟體動物、無脊椎底棲動物(珊瑚、藤壺與牡蠣)、甲殼類、魚類群聚調查統計分析及資料庫之整合等。第一年著重在台灣北部貢寮(澳底小港、觀光坪與核四旁)與南部恆春(海口港與紅柴坑漁港)兩地的生物類聚組成比較。第二年除延續第一年的調查之外，另增加了東部(台東小港與花蓮石梯坪)與西部(桃園觀音與苗栗白沙屯)四個樣區。現將已經完成的調查初步結果，包括台灣北部與南部樣區三次調查、東部西部一次調查的資料，依不同生物類群與樣區類型分述如下： 1. 微藻：根據實驗的結果顯示，附生微藻有東西部的差異，亦有天然與人工基質的差異。但是西部的藻種組成較類似，東部的差異則較大，東西部地理位置的差異較基質間的差異大。就本年度的結果而言，附生微藻單位面積Chlorophyll a的含量在人工基質高於天然基質，顯示在人工基質有較高的附生藻生物量。就藻類群集結構而言，藻類在天然海岸之歧異度(diversity)高且種豐度(species richness)高，在人工海岸則是個體豐度高(abundance)歧異度低的現象。 2. 大型藻類：台灣南部與東北部的調查結果中，除紅柴坑的人工海岸未發現有海藻附著外，其餘各調查地點的平均海藻覆蓋率，人工海岸的海藻覆蓋率為0-51.13%，以四月的觀光坪測站最高，而海口與紅柴測站則於第二次的調查中，並未發現有任何海藻附著於消波塊上；天然海岸的海藻覆蓋率則介於3.28-56.20%，以十月海口測站最高。調查結果亦顯示各測站人工海岸與天然海岸的海藻種類，除石碇溪口受到淡水流入的影響，海藻的種類較貧乏外，其餘各測站則隨季節不同，呈現的海藻種類與覆蓋情況亦有不同。而台灣西部與東部海岸雖受到海藻季節性分布的影響，但仍有明顯的不同。其中人工海岸除台東小港以表覆型之殼狀珊瑚藻為覆蓋之藻種外，桃園觀音、苗栗白沙屯與花蓮石梯坪等樣點，均未發現任何大型海藻的生長；而天然海岸則除苗栗白沙屯外，其餘三採樣點之大型海藻覆蓋率在3.38-23.03%。 3. 軟體動物：由物種及個體數累加圖顯示，人工海岸物種較少但是個體累積趨勢快，顯示天然海岸有較高的歧異度及均勻度，而人工海岸有優勢物種出現為顆粒玉黍螺，本種與其他玉黍螺都是同時分佈於人工海岸及天然海岸廣佈種。棲地人工化所伴隨的棲地單一化，提供可棲息的狹縫孔隙變小，可能提供棲息生物體型變少及變小，而直接影響到群聚結構。同時肉食性及食蟲性物種減少，代表著能量位階下降，食物鏈中僅剩營養位階較低植食性或濾食性的物種。礁體的建構歷史來比較生物量的變化，以建構歷史較短的人工海岸如紅柴及澳底的生物量高於建構歷史較久的觀光坪及海口，這個現象可能由於新的棲地完成後物種開始拓殖而達到高峰，隨著群聚的達到平衡後，而下降達到穩定狀態。 4. 底棲無脊椎動物：北部與南部結果顯示，附著生物數量均有天然基質高於人工基質的趨勢，且南部海岸的附著生物數量，無論天然、或人工基質均高於北部海岸。而東部與西部結果顯示，附著生物數量亦均有天然基質高於人工基質的趨勢，且東部海岸的附著生物數量，無論天然、或人工基質均高於西部海岸。 5. 大型底棲生物：大型底棲生物研究於本年度開始進行，在東、西、南與北部各個樣區各執行一次資料蒐集。在東海岸石梯坪，美麗笠藤壺在人工和天然沿岸有不同之群落結構。在人工消波塊中，T. formosana出現3個世代群(cohort) (A、B及C)在天然沿岸中缺少了世代群B及C。在小港，美麗笠藤壺及太平洋笠藤壺在天然岩岸及人工消波塊中亦有不同之群落結構。在天然岩岸中，美麗笠藤壺有4個世代群而在人工消波塊中則只有3個世代群出現。在西海岸觀音藻礁，在人工消波塊中，牡蠣(Crassostrea ariakensis)出現4個世代群(A、B、C及D)而在天然沿岸中則出現5個世代群。白沙屯人工消波塊中則出現35個世代群(A、B及D)。人工消波塊及天然岩岸明顯地呈現出不同之群群入添結構。同時也顯示大型底棲生物在天然及人工海岸有著不同之繁殖週期，包括不同程度之幼體附著及稚生之入添。所以當海岸水泥化後，物理環境也隨之改變，並導致同種生物出現不同之群落生態。未來進一步之研究可專注於天然及人工海岸之長時間群落動態上，以更清楚地瞭解物種在不同季節之群落生態。 6. 甲殼類：北部與南部三季共觀察及採獲到99種1471隻個體數。第三季的採樣，在南部紅柴坑人工站點由於採樣時天候不佳，故潮下作業困難;而潮上作業在以往採樣中會發現寄居蟹，但此次卻無發現，只發現藏匿性較高的螃蟹，而緊鄰的天然岩礁潮上處寄居蟹也較以往少。與天然岩礁比較，在南北部採樣點的人工岩礁發現，多為瘤突斜紋蟹、白紋方蟹及裸掌盾牌蟹，故人工岩礁的採獲個體數高，但種類數及歧異度較低。大多甲殼類易藏匿於礁石內，一些體型較小的物種則不易被發現，因此推測在天然岩礁中，實際分佈的甲殼類種類及個體數可能比採獲的數目更高。東部與西部一季的採樣調查，由於西部天然採樣點多為底質單純的沙岸，因此僅採獲1科2屬2種的甲殼類，相較於人工海岸所捕獲的5科8屬8種72隻個體數，在種類數、個體數及歧異度上都較少。而在東部的花蓮石梯坪天然海岸採獲9科15屬31種，人工則為5科8屬11種；而台東小港天然海岸採獲10科22屬38種，人工則為7科9屬12種，明顯可知在天然岩礁所發現的種類數高於人工岩礁，且在個體數及歧異度亦為相同趨勢。 7. 魚類：台灣北部與南部樣區經過3次採樣的結果顯示，人工海岸與天然海岸魚類組成有顯著的差別。但是在種類或數量上，並沒有在哪個地點上有顯著的多寡。台灣南北部海岸的人工化對於魚類群聚部分雖然不如底棲無脊椎動物或藻類這麼明顯，但是仍有一定程度之影響，未來將需要更深入一步的研究與探討。而第二年在台灣東部與西部經過一次採樣的結果顯示，西部海岸天然與人工海岸在魚種數、尾數與重量上皆無差異，不過由於僅一次調查資料，也可能是採樣誤差的問題，因此未來應該增加努力量，以釐清此問題。在魚類組成上，天然與人工海岸則略有不同，此現象尤以白沙屯最為明顯;東部海岸以目前初步的結果，並未看出人工海岸與天然海岸的差別，未來將需要更深入的研究與探討。 8. 資料庫：各子計畫調查所得之種類組成、豐度或覆蓋度之資料，均轉換成通用格式，接著再上傳至資料庫，目前資料已經累積413物種，共1166筆記錄。已架設網頁提供查詢瀏覽，網址為http://coast.sinica.edu.tw/。目前網頁結構包括：本計畫之簡介、調查點資訊、調查記錄、物種、查詢功能等。本計畫之計畫書、成果、及歷次工作檢討會之紀錄亦建檔保存。綜合而言，各類生物在人工或天然海岸皆有不同的群聚組成或是種類數及個體數。環境棲地的改變及人工化所帶來的負面影響由初步結果看來是無庸置疑。除物種多樣性減損外，更詳細深入之研究，如食物鏈、生態系營養層級、族群之年齡結構及族群顛峰之組成及到達時間等均值得再做深入之探討。