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Flash 動畫: 櫻花鉤吻鮭
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武陵長期生態監測對台灣櫻花鉤吻鮭保育的啟示
作者:林幸助(國立中興大學生命科學系)

雪霸國家公園位於臺灣中北部,生物與自然資源豐富。園區中以大甲溪上游武陵地區的臺灣櫻花鉤吻鮭(Oncorhynchus masou formosanus)最為大家所知。臺灣櫻花鉤吻鮭為冰河時期的孑遺生物,屬於陸封型的寒帶鮭鱒魚類,然其卻能存活於地處熱帶與亞熱帶的臺灣,為全球分布最南端的鮭魚之一,是生物地理學上一重大發現。大約在50年前,整個大甲溪流域上游的六條支流均可見到鮭魚的蹤影。之後因為農業開發、攔砂壩阻隔、颱風洪水等諸多因素衝擊,造成棲地環境劇烈的變化,而今分布範圍僅在七家灣溪、高山溪、桃山西溪與桃山北溪,生存嚴重受威脅。

 
 
 
在2004年,由國立中興大學生命科學系林幸助教授籌組「武陵長期生態監測暨生態模式建構(WLTERM)」研究團隊,邀請包括中興大學生命科學系、中央研究院生物多樣性研究中心與環境變遷中心、中興大學昆蟲系、中興大學土壤環境科學系、清華大學生命科學系、國立屏東科技大學野生動物保育所、私立逢甲大學水利工程與資源保育學系、私立環球技術學院環境資源管理系、明志科技大學環境與安全衛生工程系等研究單位,共12位計畫主持人,跨學門跨領域,依食物網結構具體整合七家灣溪相關研究題目,於共同測站與共同時間進行採樣,開始監測包括水溫、流量、物理棲地、水質、藻類、沿岸植被、陸棲與水生昆蟲、兩生爬蟲哺乳類、魚類與鳥類等時空動態變化,並擬定長期目標從小到大建構不同尺度之生態模式。該計畫開始建立當地物種組成與豐度變化等基礎量化資料,也同時進行濱岸農業活動、棲地與水質環境的監測。2006年WLTERM計畫持續進行武陵地區長期生態監測,用以建立中海拔高山溪流生態監測模式,並彙整過去近20年台灣櫻花鉤吻鮭監測資料,完成了族群尺度的台灣櫻花鉤吻鮭年齡群矩陣模式。2007年WLTERM計畫擴大尺度整合溪流中其他水生生物前兩年所累積量化資料,完成武陵地區溪流水域生態系食物網模式以及食物鏈能量流營養階層傳輸與呼吸模式,並開始探討颱風洪水對於棲地與水生生物的衝擊。該計畫利用模式估算出武陵地區台灣櫻花鉤吻鮭目前生態承載量約為4,600尾,與2008年所觀測到之台灣櫻花鉤吻鮭族群數量之歷史新高5,321尾相近。該計畫同時發現七家灣溪之支流高山溪拆除攔砂壩後對台灣櫻花鈎鉤吻鮭,因為棲地的改善而有正面的效應。此項發現因為有實際數據當佐証,在國際間亦是非常難得的資料,榮膺當期Zoological Studies的封面文章。2008年除持續進行生態監測外,我們更進一步完成:
2. 整合分析各子計畫從2005~2008年所累積溪流生物與環境因子資料,以了解影響溪流生態系統變化的驅動力。
3. 透過不同的資料導向型模式-棲地評估程序及資料群集處理技術演算法,描述台灣櫻花鉤吻鮭幼魚與影響因子間的關係,並以不同類型之迴歸方法及倒傳遞類神經網路進行組合預測。
4. 建構武陵地區生態資料庫。
 
在農藥、壬基苯酚及重金屬汞檢測方面,我們發現台灣櫻花鉤吻鮭及鯝魚之魚肉組織及肝臟皆無法偵測出目前衛生署已公告之195項目之農藥殘留。台灣櫻花鉤吻鮭及鯝魚之魚肉組織及肝臟亦無法偵測出壬基苯酚(NP)與壬基苯酚環氧化物(NPEO)的殘留,其偵測極限分別是10 ppm與20 ppm。台灣櫻花鉤吻鮭體內汞之殘留濃度亦很低,在魚肉為0.062 ppm;在卵巢也只有0.066。
 
我們同時整合分析2005~2008年在武陵溪流5個長期固定測站,包括桃山西溪、一號壩、養殖場、高山溪與有勝溪等測站,不同魚種(台灣櫻花鉤吻鮭與台灣鏟頜魚)及體型(成魚、亞成魚、仔魚)的時空分布與環境因子以及其他生物因子之關係。我們以直接梯度分析方法中之重疊分析(Redundancy analysis,RDA)分析,結果前二軸特徵值分別為0.342及0.092,共解釋魚類族群所有變異量約44%,而環境及其他生物因子則可解釋當中約84%之變異。其中以附生藻生物量、硫酸鹽濃度(SO4-2)、碎石比例及水溫四項因子之對不同魚種及體型分布變異之解釋度最佳。
 
我們的結果發現台灣櫻花鉤吻鮭數量,不管是成鮭、亞成鮭與幼鮭,皆與水棲昆蟲數量、硫酸鹽濃度與導電度呈現負相關,但是與鳥類數量、深瀨比例以及大小礫石比例呈現正相關。深瀨比例以及大小礫石比例高是長期固定測站桃山西溪及一號壩的棲地特徵。而鯝魚數量,不管是成魚、亞成魚與幼魚,皆與水溫、碎石比例、附生藻類生物量以及氮營養鹽濃度(NO2+ NO3)呈現正相關,但與卵粗石與流比例以及生化需氧量濃度(BOD)呈現負相關。水溫高、碎石比例高、附生藻類生物量多以及氮營養鹽濃度高是長期固定測站有勝溪的棲地特徵。
 
HEP及GMDH演算法預測模式,透過倒傳遞類神經網路進行組合預測模式,其結果篩選出對能預測夏季幼鮭數量的因子有:台灣鏟頷魚數量、水棲昆蟲數量、導電度、生化需氧量濃度、硫酸鹽濃度、有機碳濃度、氮營養鹽濃度(NO2+ NO3)、氯離子濃度、水溫、碎石比例、粗石比例、小礫石比例、前一年冬天成鮭數量。由結果可發現,對預測夏季幼鮭數量影響較大的因子為生化需氧量濃度、有機碳濃度、氮營養鹽濃度、碎石比例及前一年冬天成鮭數量。對冬季幼鮭數量有影響的因子有:pH、導電度、生化需氧量濃度、硫酸鹽濃度、有機碳濃度、水溫、流速、碎石比例、卵石比例、粗石比例、小礫石比例、大礫石比例、緩流、淺瀨與深瀨。由結果亦可發現,pH、有機碳濃度、碎石比例、大礫石比例及深瀨比例對預測冬季幼鮭數量有較高的敏感度。與夏季幼鮭預測模式作比較,可發現棲地因子中大礫石比例在冬天對於預測幼鮭數量的影響程度大幅增加。因為夏秋季的颱風洪水是造成幼鮭存活的關鍵因素,因此或許大礫石能提供幼鮭庇護,抵抗洪水的衝擊。
 
總而過去四年研究成果,該整合計畫已確立中海拔高山溪流各項生態監測方法,並發展此區溪流監測系統,包括附生藻類TDI及DAIpo兩種矽藻指數、水棲昆蟲指標與水質指標WWQI (Wuling Water Quality Index: 以導電度、濁度、生化需氧量、總磷、氨氮為監測因子)三項生物監測系統,未來可以進一步發展成以本土物種研究為基礎的整合生態指標。同時清楚掌握濱岸土地利用之農業活動、颱風洪水及水溫對溪流生物的影響,建立族群與水域食物網不同尺度之生態模式,並已陸續發表多篇SCI學術期刊論文。該計畫所建立武陵生態資料庫,已收集15綱99目363科670種55608筆生物資料,217筆水質資料,401筆藻類與有機碎屑資料,9136筆溫度監測資料,以及1369流量模擬資料(http://wlterm.biodiv.sinica.edu.tw)。
 
因此,以科學數據為根基的武陵生態經營管理方式,我們建議:
1.農藥及壬基苯酚顯非影響台灣櫻花鉤吻鮭族群數量之主要因子,應將監測項目著重在棲地環境因子的改變。
2.綜合各項統計分析,發現影響台灣櫻花鉤吻鮭族群數量的主要因子為水溫、流量、底質粒徑、棲地型態與水質,需設立全流域監測系統進行長期生態監測。
3.應積極復育濱岸植被,可協助有效降低升溫效應,減緩暴雨逕流與過濾濱岸營養鹽與有機碳的輸入。

4.底質粒徑之大礫石比例對於預測冬天幼鮭數量的影響較預測夏季幼鮭數量重要,顯示大礫石扮演重要角色,能提供幼鮭庇護場所,抵抗夏秋季的颱風洪水。因此大礫石之底質粒徑為改善台灣櫻花鉤吻鮭棲地考量重點之一。

撰稿日期:2009.05

 

 

最後更新日期:2016-05-12 資料負責單位:保育研究課
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