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風調雨順是盼望,超前部署才能在鬼門關前阻擋 ── 深訪水土保持局局長李鎮洋

鄭國威
・2020/08/05 ・7903字 ・閱讀時間約 16 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

行政院農業委員會水土保持局。
圖/wikipedia

中興新村我熟得很,週末若想出門散心又不知去哪,住在臺中近南投的我,十之七八會帶著家人開著車,到這個被暫停的時空,貪婪地享受陽光下綠得刺眼的樹木跟草地,到麵館吃碗外省口味牛肉麵、吞一盤滷牛腱,再數數靜巷裡有多少貓主子。

縱使來過中興新村多次,我卻不知也沒注意到,原來農委會水土保持局(以下簡稱水保局)就在這。外觀不起眼的水保局建築只有兩層樓,中間有個大大的中庭,牆上貼著紅底黑字的春聯,「風調雨順」四個字掛在這再中肯不過了。看見牆上的壁掛式電風扇、四周的綠植盆栽,感覺像是到了農村四合院與小學的綜合體。這次公部門 X 科學傳播專題,我們來到中興新村請教水保局的李鎮洋局長,在面對大大小小的災害、形形色色的開發,身為臺灣 74% 土地總面積,也就是所有山坡地的重要管理機關,覺得該怎樣做科學傳播、與民溝通?

水保局局長李鎮洋接受泛科學專訪

「以前讀科學的,或是像我們這種水跟土加起來是泥巴的,所謂的工程人員,都比較踏實樸實,有什麼說什麼,比較不會包裝,但跟大眾溝通不得不做調整。」畢業於臺灣大學土木工程學研究所的李鎮洋,自 104 年起擔任局長,雖然以工程人員自稱,但受訪時語速不低,最近還在水保局官方 Instagram 開張的影片裡現身,戴著粉紅色口罩跟小編(應該是局裡的同事)用輕鬆的方式介紹水保局如何做防災整備。

李鎮洋說,水保局起初的任務就是負責平衡山坡地範圍內的開發跟保育。民國 83 年水土保持法誕生後,則更偏向保育。然而,此前山坡地上早已處處開發,有壓力,也有各方勢力。「對水保局來講,我們希望(山坡地)合法開發利用。合法包含土地的合法、程序的合法,不會造成保育的壓力,也就不會造成災害,造成下游的損失等等。」他說。

理想是這樣,但做得到嗎?

李鎮洋表示,在開發過程中,水保局扮演整合協調者,所以開發案成不成功的壓力不會落在水保局上,但水保局的確面臨來自環保團體的壓力。「比如我們為了要保護環境,可能不得不去做一些野溪整治或邊坡處裡。(環保團體)常常會覺得我們在破壞。」

野溪整治的 101 道難題

難道不是破壞嗎?我自己屢屢親眼或在臉書上看到被「整治」的野溪照片,都心疼到有點麻木。

然而李鎮洋覺得這是欠缺溝通跟對野溪不夠理解。「什麼叫野溪?野溪是平常沒水,只有颱風豪雨才有水,這個時候,你說魚怎麼游上去、怎麼保護那個魚?平常都沒有魚呀。」李鎮洋解釋。

他接著說明野溪裡的確有深潭跟淺灘,深潭裡長年有水,魚在野溪有水時可能會往上游,所以會保留深潭,淺灘則盡量。但其他部分若不施作保護,山坡一崩滑,土方就會將深潭覆蓋,結果更糟。

「(環保團體認為野溪)本來看起來非常自然,那你現在把它變成有護岸、中間有攔沙壩等等,他覺得這個動物上不去。這個其實我們各分局也跟環保團體溝通,溝通的結果是,他們也能體諒我們不得不做,有一些還是很堅持,這個持續溝通。」李鎮洋表示所謂的破壞,事實上是為了保護而不能免的措施,而且實施時間很短,通常半年、一年內就完成,對動植物來說衝擊的時間很短,一個工程做完之後不到三個月,全部都恢復。

真的嗎?李鎮洋表示許多環保人士不相信,水保局便請生態專家調查,結果的確如此。「過程最重要的就是建立信任感,我們的數據他信不信任?我們的說法他信不信任?我們說不會破壞或者破壞是有限的,他信不信任?有些人可以接受我們的說法、有些人不能接受,我們要持續地建立信任感,一直提出不間斷的科學證據或科學調查。」(註:我無法為水保局背書,但在這次專訪盡所能忠實呈現局長觀點。後續會收集各方觀點,也歡迎大家提供意見。)

「當同仁到現場接受立法委員、地方民代、縣市政府或是民眾建議,說有崩塌或崩塌風險,要趕快執行工程,我們憑什麼說這個案子可不可以做、會不會影響生態、有沒有什麼動植物以這裡為重要棲地,是不能碰的?以前沒有人知道,只有做了。後來環保團體出來了,已經來不及了。也許真的做錯了,因為我們不知道,他也認為『你怎麼不知道,你政府耶!政府應該是萬能的。』」李鎮洋表示,以前的確許多時候是不知道。

於是水保局不斷擴大建立生態檢核系統。從民國 96 年開始,先就石門水庫集水區內的工程做生態檢核,累積成果後,持續增加涵蓋範圍。民國 103 年底,水保局制定了「環境友善措施標準作業書」,將生態檢核納入工務流程,2,000 萬元以上且位於高度敏感區的工程為主要適用範圍。接著,行政院公共工程委員會則於民國 106 年訂定「公共工程生態檢核機制」,要求新建公共工程都需要辦理生態檢核(除了災後緊急處理、搶修、原地復建等)。

然而水保工程每年大大小小超過 2,000 件,分佈全臺、工期較短,生態團隊也看顧不來,李鎮洋為了讓同仁清楚工程對生態的影響,於前年(107)建立了「集水區友善環境生態資料庫」,收集來自林務局、特有生物保育中心,以及國內研究學者的發表,把生態跟重要生物的範圍標註起來,「再來是環保團體曾經關注的、媒體報導過的,只要是能收集得到的,我們就放在圖說裡面。」

「集水區友善環境生態資料庫」示意圖。
圖/「集水區友善環境生態資料庫」系統(民眾版)

(可參見 109 年 3 月 農委會出版《農政與農情》期刊之〈掌握生態情報,強化生態檢核〉)

李鎮洋表示,該資料庫現已收集超過 20 萬筆,為全臺灣最大的生態資料庫,讓同仁避免踩到地雷,衝突情形就慢慢越來越少,「除非什麼東西是沒有人看過、沒有人知道,那當然我們也不知道,那就沒辦法。」綜整各方情報分析之後,水保局區分出一級跟二級檢核區,一級檢核區內的工程由生態團隊全程協助、執行生態評估分析,與工程執行機關、設計監造、施工單位密切討論方案後才執行,確保棲地不受過度干擾、能迅速恢復;一級以外皆屬於二級,由工程單位按照資料庫的生態情報研擬生態友善對策。若你有興趣,可以到「坡地環境共同服務平臺」看看,點選地圖的不同圖層。

「坡地環境共同服務平臺」示意圖。
圖/「坡地環境共同服務平臺」

水保局平時也會上網蒐集輿情,若是發表在臉書上的批評,水保局通常會主動留言,說明工程的理由跟考慮。「如果做不夠好,我們也會改進。比如說也許可以採取更好的方式,我們去問他建議用什麼樣的方式,如果方式還不錯,這個個案可以馬上改,我們就改了。如果不能改,我們下次在別的案子裡面當作案例。」李鎮洋說水保局的治理組專門負責到六個分局宣導案例、網友批評的意見、以及未來該怎麼做。(我發現最近臺東就有個案例

有批評檢討,也有自豪案例。納入生態檢核十多年來,水保局在阿里山鄉的「頓阿巴娜野溪整治五期工程」、臺中東勢區的「四角林野溪整治工程」分別得過國家永續發展獎跟公共工程品質金質獎。大家不妨搜尋看看相關資訊,或是親自前往踏查一番,我自己就打算有空去看看。

若要舉一個面臨各方需求跟壓力,最終達成多贏的案例,李鎮洋認為大肚山上的中部科學園區算是。他表示當初中央希望在山坡地上大規模的開發,因此依照水土保持法,要設多座能防洪的滯洪沉砂池,才能在颱風豪雨時調節流量,蓄積雨水再安全排放至下游。不過臺中市政府考量園區鄰近市區,因此要求大幅提高滯洪設施的規格,隨之加大了量體;與此同時,當地居民則希望滯洪沉砂池能作為運動休閒公園,業主則通常不希望能用的土地因此縮減,環保團體也有許多意見……。

「還好那案子算成功,因為開發業者是科技部的中科管理局,中央政府比較好談,做個調整,把滯洪沉砂池變大、變緩和一點,上面就可以設運動設施、網球場、羽球場等。」水保局為此修正了相關規範,李鎮洋說,既然這樣做,固定設施也得盡量減少,讓水、砂可以很快消退恢復,也不會造成災害往下沖,需要相關配套,整合於水保計畫審查過程裡。後來各方都同意,如今八座滯洪公園被譽為水保示範工地,成了地方社區、園區員工舒展身心的樂園,豐富的濕地生態還讓台積電的員工成立生態保育團體,紀錄出沒的鳥類有哪些。

李鎮洋說:「我們不像環境影響評估可以直接駁掉(開發),因為水土保持計畫審核已經是在整個過程的後面了。前面都許可,環境影響評估都過了,最後才是(水土保持計畫審核)。我們怎麼再去駁掉前面的?只能盡量減少衝擊,用工程、植栽、園藝等各種方法,讓大家的利益整合。」

「以前老師跟我們講:『知道水土保持學系是什麼嗎?你們是醫生知道嗎?』」李鎮洋表示,如何讓河川溪流不氾濫,山坡地不崩塌,就像維持身體血管組織健康一樣,因此水保人員一直自許為大地的醫生。就如現在醫生會遇到病人、家屬、藥廠、老齡少子化、健保核刪、醫院內政治、或突如其來的疫情等各式各樣的挑戰,在開發與保育、工程技術與網路輿論之間,大地醫生也必須時刻警醒、應變,對多變的環境保持謙遜。

水保防災意識的超前植入

大地醫生可不能只等疾患纏身才治病。為了讓全民更了解水土保持的目的跟重要性,水保局大力投入宣導。從印書、發摺頁,話劇演講、徵文徵圖,再到現在的 AR/VR。「你可以從老鷹的視角去看為什麼會崩塌,可能是因為被違法開發、沒做水土保持,體感座椅會跟著動,如同自己正在飛。」李鎮洋很驕傲地說水保局將 VR 結合宣導是全臺第一,學生很好奇也很喜歡,坐一次不夠還要坐第二次。

為了扎根,水保局針對小學生製作的內容還分為低中高年級、有/無注音版、書還做成立體書,每週兩次透過行動書車送到偏鄉學校,用夜市會有的簡單遊戲如套圈圈來寓教於樂。「我們現在建立了 102 個水土保持酷學校,提供很多水土保持教具圖書,當學校的環境教育教材,然後把附近學校、社區也能納進來。」李鎮洋說。

想要成為酷學校也不容易,水保局接到學校申請後,會評估學校是否能融入課程、老師是否做足準備讓學生參與。李鎮洋以新竹關西東光國小為績優典範,該校校長積極規劃,與水保局長期合作,加上位在山區,學生家可能就位於開發的山坡地,家長也可能從事相關行業,更需要面對水保議題。聽了局長描述,聽得讓我也想去參觀拜訪。

不過校園宣導好像都針對國中小,高中呢?李鎮洋局長坦白說:「高中生有升學壓力,不考試是不會看的啦!」

針對成人的部分,水保局除了提供一般的科普資訊跟防災訊息,李鎮洋表示「土石流防災專員」的招募與培訓特別關鍵。

防災專員?老實說要不是來採訪前做了一些研究,之前我從沒聽過。李鎮洋話說從頭:早期雨量測站大部分屬於氣象局,一部份則屬於臺電或水利署,大多位於平地,理由是平地人口多,但容易有土石流災害的山區反而少有測站。「這個社區在這裡,但監測站在那裡,太遠,這邊有下雨,那邊沒下雨,發布警訊就會不精準。」李鎮洋說。

為了改善這種狀況,水保局便將簡易雨量筒提供給山區的村里長,教他們觀測跟回報。不久後敏督利颱風(民國 93 年)來襲,造成中臺灣嚴重災情,尤其是大甲溪沿岸的松鶴部落。事後調查發現儘管當地發生嚴重土石流,六十戶受災,卻只有一人死亡,雖然不幸,卻也是大幸。當地居民在調查訪問時表示,就是因為一個多月前水保局同仁帶著雨量筒請村里長幫忙監測雨量、溝通自主疏散避難,讓他們對雨量產生警覺,才會在政府發出警報之前就行動,保住了大多數人生命。

是痛定思痛,也為了超前部署,從隔年起,水保局開始招募跟訓練防災專員,至今已達 3132 人(歷年總培訓人數)。招募對象以土石流防災保全區裡的村里長優先,有興趣者也都歡迎,經過訓練跟檢定,就會被授予資格。由於防災專員需要協助公務,面臨風雨衝擊、得上山下谷,水保局也提供保險跟裝備,並開發系統,讓他們利用手機簡訊、LINE 通訊軟體及土石流防災資訊網 APP 傳送雨量資料、通報災情及接收土石流警戒訊息。

李鎮洋接連說了多個防災專員即時撤離住戶,救了許多人性命的案例,不免激動。

「防災專員第一是幫我們觀測傳遞雨量。第二是當發布黃色警戒、紅色警戒,幫我們傳遞給當地人。第三,如果發生災害要通報我們。第四,要幫助疏散避難,協助鄉鎮公所或軍方警察消防,跟我們保持密切聯繫。」李鎮洋表示,這樣的社區叫做自主防災社區,平時有輔導團隊協助辨識社區風險,例如環境裡哪些地方可能崩塌、發生土石流、多少戶有危險、高風險的有幾個人、他們的姓名電話住址……並提供資料跟教學,將居民統合為自主防災組織。「例如你年輕有車,接到警訊要疏散,你就載你的阿公阿嬤叔叔伯伯,你顧誰、顧幾個、車怎麼走哪條路安全,哪裡是庇護所……大部分是活動中心、消防所或者學校的禮堂。」

民國 98 年莫拉克來襲,除了小林村的悲劇,當時臺灣中南部、東部也都嚴重受創,但培訓出的防災專員挽救了不少人命。李鎮洋以當時南投水里鄉新山村為例,林美玲村長跟先生黃明達都是防災專員,見雨勢驚人、超過警戒,但很多居民不想離開,兩人便熬夜巡邏到凌晨兩點,發現出入的壽山橋斷了,趕快挨家挨戶敲門警告溪旁的村民,然而 135 位村民中,有 19 人當下不願撤離,村長只好通報消防隊,把人硬拉走,同時也通報水保局的土石流災害緊急應變小組,在清晨 6 點前讓全村都安全撤離。「隔天一看,有二十幾間房子被沖到水裡面去。如果沒叫起來,六十幾個人就走了。」李鎮洋接連說了多個防災專員即時撤離住戶,救了許多人性命的案例,不免激動。

「這些土石流防災專員經過訓練,就會比他的爸爸媽媽有感覺。以前我們在疏散,阿公阿嬤最常罵我們了,說你們年輕人不知道,我們從什麼時候就住在這裡了,你們讀書人不知道,隨便講講的。」然而經過幾次經驗,現在只要一發布警訊,山區居民都會配合撤離。李鎮洋認為防災專員與自主防災社區功不可沒。至今,防災專員疏散超過上萬人次,減少了 2,000 人以上的傷亡。

用科技替臺灣山地聽診把脈

防災專員展現出人的能量跟重要性,但要超前防災減災,更得靠科學研究、善用新科技。

「我想把水土保持局建立成打造『智慧防災坡地環境』的單位。」李鎮洋說,大家不希望有違規開發的情事,但怎麼掌握違規開發的事實?以前靠人現場查報,人情包袱卸不下、山區又遼闊,效果當然不好。從民國 87 年開始,水保局啟用衛星影像主動監測。減少人情世故、而且速度飛快。監測頻率則從先前每兩個月一次,今年開始改成一個月一次。「怪手開挖兩個月跟一個月差很多」,這樣就能及早阻止破壞,李鎮洋說。

由於雜訊、雲霧遮蔽、圖層位移等狀況,在電腦判釋之外,水保局也加入人工檢核,若發現違法開發,水保局就會把衛星影像結合地籍系統,發到縣市政府鄉鎮公所,再到現場拍照調查,加快處分。

除了違規開發,氣候變遷造成的超集中雨量也是水保局關注焦點。下一個可能發生小林村事件的地方在哪裡?能不能先找出來呢?水保局為了降低類似的大規模崩塌危害,利用經濟部中央地質調查所對全臺的光達(Lidar)掃描資料,製作出極為精準的地形圖,再請地質專家判斷高風險地點,確認周遭有沒有居民與聚落。

李鎮洋表示水保局積極利用科技打造山地防災減災網絡,努力的成果與經驗已經能夠外銷,傳授給同樣面對類似風險的國家。

「從 106 年開始,我們開始第一期的大規模崩塌防減災計畫。全臺灣可能發生大規模崩塌的,大概有一萬多處,但有保全對象的,目前篩選出來 186 處。我們再做風險評估,大規模崩塌指面積要達到十公頃,深度要十公尺,土方要十萬立方公尺,其中滿足一個條件,就列為大規模崩塌的潛在區域。比較危險的是 34 個。」李鎮洋說,這項計畫的第一期經費是 34 億元,而明年即將開始第二期的計畫經費為 50 億元。若完成後,可以大幅提高防護能力,降低至少 200 億元農損。

為了要了解一塊潛在崩塌地、地滑地目前的危險性,如崩塌大概多深、範圍多大,得找出滑動面,為此則要鑽探以監測地下水位、目前滑動量和速度等等基礎調查數據。然而,「這麼多資料,用什麼基準做為未來防災標準?如果要啟動預警疏散避難,要用什麼基準?是水位高、還是滑動距離?這要找專家來討論,因為全世界目前沒有像臺灣做這麼快。」

李鎮洋表示他蒐集全世界各地針對大規模崩塌的觀測資料,而且後來真的發生崩塌的可驗證案例,至今只找到義大利瓦伊昂大壩 1963 年的案例

「水越過壩頂,拱壩新蓋好,很堅固,壩沒壞,水往下游沖,七個村莊兩千人全都不見了。義大利政府就為了七個村莊蓋紀念館,我去參觀這個紀念館買了影片、書,看到書裡有監測資料,我覺得這資料很珍貴,目前也只收集到這個。」李鎮洋說。

儘管數據還不足,臺灣也不能等著災害發生。李鎮洋知道,任何預測都可能太保守或太樂觀,但他決定先請學者根據現有資料建立模型,如雨量,滑動速度跟加速度,加上現場觀測跟即時儀器監測,訂出應變啟動標準。

「鑽探很花錢、觀測儀器很花錢,觀測儀器還必須隨時都 ready,不能要用的時候沒電、故障。」李鎮洋回想起自己還是學生的時候,是以月為週期被老師吩咐去拿監測結果,但根本緩不濟急,因此要求水保局做到即時觀測、即時傳回,即時分析、即時反應,這樣才有用。目前水保局已建置了 21 座固定式、3 座行動式(全球首創),以及 17 座簡易式土石流觀測站,配有 CCD 攝影機、雨量計、水位計、土壤含水量感測器、鋼索檢知器及地聲檢知器,透過穩定的衛星訊號傳輸,即時傳入土石流防災資訊網,供防災人員跟我們所有人查詢。

大規模的研究計畫,水保局無法只靠自己,因此委託了臺大、成大、中興、屏科大等多所學校共同參與。目前在宜蘭大同鄉,水保局也正在進行「蘭台大規模崩塌潛勢示範區觀測科技整合研究」,由暨南國際大學團隊帶隊,結合更多研究單位,包括中央研究院。

「這個出來老實說,全世界第一套,最 top 的,日本都還沒這樣做。」李鎮洋很有自信地說:「因為臺灣人不能等,政治反應非常快速,就像你說的『有壓力』,讓我們要用更有效的方式。」

這個「更有效的方式」,甚至還能外銷。李鎮洋說水保局已經開始輸出臺灣經驗到東南亞,亦透過國合會等管道初步接觸非洲跟中南美洲。以泰國為例,透過臺泰農業合作會議的平台,水保局將水土保持教室整套帶到泰國,提供當地農業主管機關與農民友善環境、減災防災的開發方式。臺灣也與越南透過第三方簽訂合作備忘錄,傳授監測土石流的技術,協助分析資料,還提供軟硬體。

一個插曲或許展示了為何臺灣經驗適合移植。李鎮洋說前陣子越南方回報莫名的資料遺失問題,水保局馬上請他們派人到現場巡邏,看是否被偷接電。而結果的確如此。「因為他們山區比較偏遠,有電很不容易,百姓就自己偷接了。我們為什麼會知道?就是臺灣曾經發生過。」李鎮洋笑說,日本等國的方案太先進了,需要很多基礎建設,但我們這條路剛走過,所以可以一步一步幫助越南等國向前走,面對各階段的壓力測試。

就跟臺灣這片土地面臨板塊擠壓、颱風侵襲、旱澇交替,進行了百萬年的壓力測試一樣,21 世紀的水保局為了負起保育國土的責任,也面對各種壓力,但我想局長與水保局的同仁大概會說工程人員扛習慣了,是吧?

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鄭國威
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是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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陽明山的地下世界:暗無天日的洞穴生態系
活躍星系核
・2020/03/10 ・7157字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

  • 文/曾威捷

去陽明山踏青時,我們看見的多半是山上豐富的動植物生態,以及火山噴氣口、溫泉等特殊地形。然而,陽明山還有個不為人知的生態世界,那就是伸手不見五指的黑暗洞穴。

你知道陽明山有這樣的洞穴環境嗎?攝/作者

陽明山國家公園位處臺北盆地北緣,是臺灣最北的國家公園。整座國家公園東起磺嘴山、五指山東側,西至向天山、面天山西麓,北迄竹子山、土地公嶺,南迨紗帽山南麓,面積約 11,338 公頃,海拔高度自 200~1,120 公尺不等,此範圍包含以大屯山及七星山為中心的大屯火山群,其火山口、噴氣孔、溫泉、堰塞湖等火山地形為陽明山國家公園的特色,並以此聞名,另外溪流、瀑布及山峰等地形也相當引人入勝。

陽明山國家公園因受緯度及海拔影響,氣候分屬亞熱帶氣候區與暖溫帶氣候區,季風型氣候也極為明顯。隨著背風面、迎風面、地形和海拔變化的不同,孕育出豐富的動植物生態。

在維管束植物中,部份栽培的馴化種多達 1,359 種,且由於冬季低溫高溼的特質,部份原本棲生於 2,000 公尺的中海拔植物,如臺灣龍膽、昆欄樹,在此有海拔分布的「北降現象1」;而動物部分,至少有哺乳動物 34 種、鳥類 123 種、兩棲類 22 種、爬蟲類 53 種、魚類 22 種、昆蟲類 662 種,以及其他多種無脊椎動物。

在陽明山國家公園如此豐富的地形及生態之中,仍有鮮為人知的部分,那就是洞穴環境洞穴生態系

洞穴的形成與生態

洞穴泛指於地表開口且內部中空的空間。洞穴的形成通常需經過長時間的地質作用,包含化學作用、水的侵蝕、大地構造作用力、微生物、地質壓力及天候影響等。天然洞穴依照形成的原因,可區分為石灰岩洞、熔岩洞、海蝕洞、風化洞、冰河洞、裂隙洞及岩棚等。

在洞穴中生存的生物就稱為洞穴生物,一般可分為三類:真洞穴生物(Troglobite)、半洞穴生物(Troglophiles)、客居洞穴生物(Trogloxenes),由於洞穴大多是微光或黑暗環境,因此植物甚少被洞穴生物學(Biospeleology)探究,目前較常受洞穴生物學家討論的生物類群多半為動物界的生物。

研究人員於洞穴中進行蝙蝠監測工作。攝/作者

真洞穴生物

真洞穴生物是指整個生命週期都在洞穴內渡過的物種,牠們只能存在於洞穴環境內,離開洞穴即無法生存。這類動物通常代謝較慢、能量消耗較低及食物利用效率較佳,眼睛通常退化或消失、缺乏色素或透明、繁殖能力不佳,取而代之的是,許多物種演化出觸角或附肢來活動或接收環境刺激,並且相當長壽。

由於牠們無法離開各自的洞穴環境,因此這些物種多半是該洞穴系統的特有種,代表性的例子包含某些渦蟲、腹足綱、櫛蠶、蛛形綱、多足類、甲殼綱、昆蟲綱、盲魚、洞穴蠑螈等。

半洞穴生物

半洞穴生物可在洞穴內完成生命週期,但也可以在洞外黑暗潮溼的環境生活。這類動物通常有特化的聽覺、觸覺和嗅覺,也一樣多半缺乏色素及視覺,代表性物種包含腹足綱、甲殼綱、擬蠍、盲蛛、蜘蛛、多足類、昆蟲及蠑螈,其中半洞穴的昆蟲大多無翅且有較長的附肢。

客居洞穴生物

客居洞穴生物是指稱那些暫居或季節性於洞穴生活的動物。牠們多半利用洞穴作為度冬或避難場所,也有部分動物會利用洞穴作為日間棲息處。這一類動物的生命週期必須離開洞穴(通常是為了覓食),包含蛛形綱、昆蟲、爬蟲類、蝙蝠、老鼠及其他食肉目動物,甚至是史前時代的人類等。

陽明山的洞穴及生態

陽明山國家公園的洞穴多半不具知名度,筆者有幸於 2012~2014 年協助臺灣大學生態演化所野生動物研究室的穴居蝙蝠調查而探訪其中,這些洞穴大致可分為人工洞穴及天然洞穴兩類。

陽明山人工洞穴又可分為廢棄建築及人為坑道等,廢棄建築多半為前總統蔣中正接待賓客和避暑的中興賓館及其附屬建築、哨所等;人為坑道則可能為採礦、早期軍事需求所開鑿。至於陽明山的天然洞穴,其形成原因尚未有文獻進行探討,筆者推測這些洞穴可能是早期火山活動的熔岩管,或上層火山鬆軟地質被植被固定後,下層遭水流掏空所致。

人為開鑿的坑道形成了人工洞穴環境。攝/作者

臺灣的洞穴物種報導或研究文獻並不多,僅有翼手目蝙蝠有較多調查紀錄且為人所知,實際上臺灣的洞穴生物還包含無脊椎甲殼綱、唇足綱、蛛形綱及昆蟲綱,脊椎動物則包含兩生綱、爬蟲綱、鳥綱及哺乳綱,目前已知的物種皆為半洞穴生物或客居洞穴生物 。陽明山由於火山地質多孔隙的特性,多數洞穴無法形成水域,因此僅有陸生動物的紀錄,以下列舉數種常見於陽明山洞穴的物種。

1. 蚰蜒

蚰蜒是節肢動物門唇足綱的動物,成體約有 15 對非常長的附肢,爬行速度非常快速,以毒牙掠食蜘蛛、蟑螂、白蟻或衣魚等節肢動物。蚰蜒喜歡棲息在陰暗潮溼的地方,例如浴室或地下室,而野外則以洞穴及廢棄建築是牠們最喜愛的環境,在陽明山幾乎所有洞穴都會見到牠的蹤跡,夜晚也可能在潮溼的步道旁見到牠移動覓食。

蚰蜒雖然具有捕食用毒牙,但毒牙太過短小,很難穿透人類皮膚,對人的毒性也不高。筆者曾試著讓牠爬到手上,感覺就像被頭髮掃過一般相當輕柔,讓我相當驚奇。

陽明山洞穴中的蚰蜒。攝/作者

2. 白額高腳蛛

白額高腳蛛有另一個廣為人知的名字——旯犽(ㄌㄚˊ ㄧ ㄚˊ)。雖然蜘蛛的形象經常讓人感到害怕,但經過推廣教育,已經越來越多人了解牠是會捕食蟑螂的益蟲。白額高腳蛛成體展開寬可超過 10 公分,喜歡陰暗潮溼的地方,除了洞穴,也經常出沒於家中掠食居家害蟲。

白額高腳蛛與一般常見蜘蛛不同,屬於徘徊性蜘蛛,也就是主動追擊獵物,不結網埋伏的蜘蛛。牠們在繁殖時,會將吐絲結成的卵囊隨身攜帶,直到卵孵化後,小蜘蛛仍會在卵囊中待一段時間。筆者的老師就曾嘗試打開卵囊,結果造成小蜘蛛滿地跑的悲劇!建議大家縱使害怕蜘蛛,也不要傷害這種益蟲。保持環境整潔,減少牠的食物來源,自然就不會在家中與牠相見囉!

洞穴中的白額高腳蛛。攝/作者

3. 灶馬

灶馬是一種外觀介於螽蟴和蟋蟀之間的昆蟲,因後腿粗壯如馬腿而得名,牠在國外被稱為斑點洞穴蟋蟀(Spotted Cave Cricket),分類為穴螽科,不論中文名稱或英文名稱皆可看出牠棲息於陰暗環境如爐灶、洞穴的特性。在韓國電影《寄生上流》中,主角一家人生活的半地下室常見的就是這種昆蟲。而成語「蛛絲馬跡」中的「馬跡」也是指這種小昆蟲走過遺留的細微痕跡。

陽明山的幾乎每個洞穴都可見到灶馬的蹤跡,夜晚也有機會在野外見到牠。

洞穴中的灶馬。攝/作者

4. 龜殼花

蝮蛇科的龜殼花可說是臺灣最常見的毒蛇之一,三角形的頭部及背部斑點狀的斑紋是牠的主要特徵。蝮蛇科蛇類具有頰窩的構造,能讓牠感應環境中的熱源。在陽明山的洞穴中,牠也是常見的住戶,通常會利用體色隱身在洞穴邊緣或角落的石頭縫中,因此在洞穴工作時必須特別注意,避免踩到牠或過於靠近,引起牠的攻擊。筆者早期使用探照燈工作時,曾引起龜殼花空咬燈光熱源,可見牠們相當敏感。

棲息於洞穴角落的龜殼花。攝/作者

5. 黑眉錦蛇

黑眉錦蛇是另一種洞穴常見的蛇類,體型可長到非常大。由於欖黃色的體色及前段菱形黑斑、後段黃色縱紋,被稱為臺灣美蛇之一;也因為以老鼠為食而經常出沒於住家附近,又被稱為家蛇或視為土地公的化身,在陽明山洞穴中偶爾可以遇到牠們。

筆者曾在洞穴中聽到蝙蝠發出人耳可聽見的尖銳叫聲,才發現是黑眉錦蛇爬到高處掠食臺灣葉鼻蝠。在我試著觸摸蛇尾巴後,當天我就遺失了身邊的配件,直到三天後才在洞穴附近明顯的地方找回,從此我就對牠多了一分敬重之心。

洞穴高處的黑眉錦蛇。攝/作者

6. 臺灣紫嘯鶇

臺灣紫嘯鶇是臺灣少數可在洞穴中記錄到的鳥類,全身帶有藍紫色的光澤,相當美麗。牠的叫聲適應了溪流環境,顯得較為尖銳,有些人形容像車子的剎車聲。牠們經常在尚未天亮的凌晨時分就開始鳴唱求偶,歌聲悅耳但非常大聲,在陽明山常見於溪流附近及鄰近洞穴。

雖然紫嘯鶇喜歡溪流環境,但筆者不只一次在洞穴環境遇見牠,推測可能是為了利用洞穴的岩壁縫隙築巢而來。有時我們人類準備進入洞穴調查前,就會先看見一道藍紫色身影飛出,那伴隨著身影的尖叫聲非常容易分辨。

洞穴中遺留的紫嘯鶇羽毛,以及疑似食餘的蝸牛殼。攝/作者

7. 臺灣大蹄鼻蝠

臺灣大蹄鼻蝠是臺灣唯一一種獨居型洞穴蝙蝠,通常一個洞穴只會有一隻個體,也由於獨居的習性,在洞穴中算是可遇不可求的特殊蝙蝠。牠們在陽明山國家公園並不少見,幾乎較大的洞穴或廢棄建築物中都有機會遇到,只是數量稀少必須仔細搜索才能找到。

臺灣大蹄鼻蝠也是臺灣唯一休息時會用翼膜包覆臉部全身的蝙蝠。或許是這個原因,牠也是筆者見過最會睡的蝙蝠,還記得有次調查,我們進出洞穴時都與某隻個體擦身而過,而那位大蹄鼻蝠從頭睡到尾完全沒有被吵醒。附帶一提,如果將深度沉眠的蝙蝠吵醒,可能會使牠代謝異常,造成死亡喔!

休息中的臺灣大蹄鼻蝠會用翅膀包覆臉部。攝/作者

8. 臺灣小蹄鼻蝠

臺灣小蹄鼻蝠是臺灣洞穴中最常見的一種蝙蝠,在許多廢棄隧道、坑道及建築中都有機會見到。由於體型小、代謝快,白天休息時經常在洞穴擠成一團停棲,多的時候甚至可達上千隻。

牠們有時會與其他種類的蝙蝠共用洞穴,但會各自成群。在陽明山較大的洞穴中經常可一次見到上百隻群聚。臺灣小蹄鼻蝠生性敏感,容易受到驚擾,經常在我們進入洞穴調查時,立刻察覺我們的行蹤並且驚飛。假如有幸遇到牠們,務必保持距離遠觀降低干擾。

洞穴中小群聚集休息的臺灣小蹄鼻蝠。攝/作者

9. 臺灣葉鼻蝠

臺灣葉鼻蝠是臺灣體型最大的食蟲性蝙蝠,也是洞穴環境常見的蝙蝠種類。臺灣葉鼻蝠對於廢棄建築物的接受度也相當高,例如在中興賓館週遭的廢棄附屬建物中相當常見,在陽明山國家公園中,必須在較大型的洞穴或建築才有機會見到牠。

臺灣葉鼻蝠雖與臺灣小蹄鼻蝠同樣會群居,但與其他蝙蝠不同的是,牠們停棲時,彼此會間隔一定的距離。如果兩隻個體靠得太近,甚至會打架爭執。臺灣葉鼻蝠因為體型較大,飛行時的振翅聲也非常大聲。筆者曾經在狹窄洞穴中不幸和牠相撞,感覺就像是被躲避球擊中一般的沉重,所幸我們一人一蝠都沒有大礙。

陽明山洞穴中的臺灣葉鼻蝠。攝/作者

10. 東亞摺翅蝠

臺灣東北角頗負盛名的瑞芳蝙蝠洞中,主要棲息的物種就是東亞摺翅蝠。每年夏季,摺翅蝠會自南方飛回瑞芳蝙蝠洞繁殖育幼,數量最多可達數十萬隻!陽明山地區的東亞摺翅蝠族群並不穩定,通常夏季才有機會在大型洞穴中見到。

東亞摺翅蝠的名字來自牠特別長的第三指指骨,停棲時第二及第一指骨會反摺於翅膀內,因此也被稱為長指蝠或長翼蝠。牠經常與臺灣葉鼻蝠或臺灣小蹄鼻蝠共用洞穴,若有機會在洞穴環境或夜空中見到不同於其他蝙蝠,展翅特別細長,或許就是東亞摺翅蝠正在飛行覓食喔!

在洞穴中密集聚集的東亞摺翅蝠。攝/作者

11. 刺鼠

刺鼠是臺灣低中海拔山區較常見的齧齒動物。刺鼠之名是來自牠身上的柔毛雜有硬棘剛毛,若能近距離觀察,就可看出牠與其他老鼠的明顯分別。

在陽明山的洞穴中,由於石塊較多,因此不容易見到本尊,但經常可發現牠從洞外帶入植物葉片、樹枝所構築的碗狀巢穴。刺鼠的攀爬能力很強,筆者曾在洞穴中見過刺鼠沿洞穴岩壁跳躍而上,也有紀錄顯示牠擅長爬樹,動作相當靈敏。

洞穴岩壁上的刺鼠。攝/作者

12. 白鼻心

白鼻心又名果子狸,擅長爬樹,主要以水果為食,但也會獵捕昆蟲、蜥蜴或老鼠,在臺灣從平地到 2000 公尺的山區都有觀察紀錄。最大的特徵是鼻端到兩耳間的白色縱帶,以及末端黑色不蓬鬆的尾巴。在陽明山國家公園的洞穴環境裡偶爾可見牠的排遺,但實際進入洞穴是為了覓食或作為休息空間,仍不得而知。

白鼻心經常被誤認為鼬獾,兩者的差別在於鼬獾鼻頭的白斑並不連續,且尾巴末端為白色,如松鼠一般蓬鬆。

在陽明山洞穴中,被自動照相機拍攝到的白鼻心。圖/作者

結語

自然環境中的洞穴,對許多動物來說是遮風避雨的良好棲息處,根據前人的調查與文獻紀錄,光是陸生脊椎動物就有 4 綱 36 種動物曾出現於洞穴或棲息於洞穴中,但由於臺灣尚未有針對洞穴環境的長期監測,因此實際上應有更多未知的物種有待研究者發掘。目前國外已建立專門的洞穴生態學門,針對洞穴進行研究探討,期望能透過這些研究拓展人類未知的環境。

不過,洞穴探勘及洞穴生態研究其實是一門需要相當專業性且帶有危險的工作。不論是不穩定的地質或潛在的毒氣、病菌,甚至毒蛇、毒蜂等,都可能對洞穴探勘者造成威脅。

洞穴環境的地質並不穩定,研究人員必須面對洞穴隨時可能崩落及出入口狹小的危險。攝/作者
洞穴中的真菌是可能影響洞穴探勘者健康的一大隱憂。攝/作者
遭到真菌完全寄生的蜘蛛。攝/作者

另一方面,近期有某些報導指出,在國際上沸沸揚揚的新型冠狀病毒源頭來自蝙蝠,然而事實上,臺灣在經歷 SARS、狂犬病及禽流感等疫情後,已經建立相關的野生動物監測機制,在近五年的監測中,未曾在蝙蝠體內發現狂犬病毒或人畜共通的冠狀病毒。全世界 1411 種蝙蝠之中,僅有三種食血性蝙蝠會直接傳染狂犬病毒,但臺灣並沒有任何食血性蝙蝠,因此除非主動接觸蝙蝠,不然牠們並不會主動攻擊人類。

只要遵守不接觸、不干擾的守則,就不需擔心從蝙蝠身上感染疾病,也無需主動驅趕蝙蝠,如同面對洞穴中的其他生物一樣。為了避免自身危險並保護洞穴內的生物免受干擾,不建議一般民眾任意進入不熟悉的洞穴中。

註解:

  1. 北降現象是指植物受到冬季降溫或緯度升高的影響,分布在比原棲生海拔更低的地方。

參考文獻:

本文亦刊登於臺灣國家公園生物多樣性資料庫

  • 責任編輯/竹蜻蜓
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跨國遷徙的動物該如何研究及保育?從八色鳥、鸕鶿與青斑蝶的故事談起
活躍星系核
・2020/01/25 ・4044字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 570 ・九年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

  • 文/彭維維

進行動物保育時,除了設立保護區外,對區內的動物進行長期生態監測,更深入的研究牠們才是根本之道。然而,如果要監測的動物會遷徙,總是跨國飛來飛去,那該怎麼辦呢?快來看看專家到底用了哪些方法突破困境!

臺灣野生動植物資源豐富,為保存珍稀物種或特殊地質景觀與環境,棲地保育是最常見的手段之一。臺灣目前有許多根據不同法源而設立的保護區,例如依據國家公園法設立的國家公園、國家自然公園,依文化資產保存法設立的自然保留區,依野生動物保育法成立的野生動物保護區、野生動物重要棲息環境,依據森林法劃設的自然保護區,以及依溼地保育法成立的國家重要溼地等。

各類自然保護區域劃設後,後續必須進行長期生態監測工作,才能掌握當地的生態狀態,釐清這些保護區是否遭受潛在的威脅,危害到區內的生物多樣性。研究人員與管理人員可藉由分析這些監測資料與趨勢變化,做出適當的檢討,以改善自然保護區的狀態。

生態監測的重點項目,其中之一是針對特有、稀有性物種或保育類動物,調查牠們出現的數量和空間分布位置。進行這些生物資源監測時,往往必須先了解特定物種的基本生態習性,例如食性、生活範圍、棲地特徵、繁殖特性等。在估算物種族群數量時,由於遷徙性物種會大範圍遷徙,時空變化複雜,所以估算工作也較複雜,需要投入更多心力,設計出一套適用且完善的調查方式。

本文將介紹三種遷徙性物種,以及臺灣的研究人員過去如何針對這些物種的生態習性,設計出適合的研究方法,來了解特定的保育問題。

從八色鳥看遷徙性物種的調查困境

八色鳥(Pitta nympha)是東亞遷徙性鳥種,在臺灣為夏候鳥,也是珍貴稀有保育類。臺灣是八色鳥的重要繁殖地之一,每年約四五月抵達臺灣進行繁殖,其他已知的繁殖地為中國東南方、日本、南韓本島和濟州島等,九十月遷離臺灣再次前往度冬地婆羅洲,也是目前已知唯一的度冬地。

八色鳥棲息於低海拔闊葉林,體色共有八色,鮮豔繽紛。數量稀少,全世界族群量只有大約一萬隻,是全球性易危(Vulnerable)鳥種。攝/張俊德

八色鳥是臺灣少數具有較完整族群監測資料的物種,自 2001 年開始至 2017 年,特有生物研究保育中心使用定點調查法(point count)與回播反應法(playback),在八色鳥對叫聲反應最高的四月底及五月間進行八色鳥全臺數量普查。

根據族群趨勢分析結果,八色鳥 2001~2017 年間在臺繁殖族群整體數量呈現下降趨勢,約下降了 30~40%。若將臺灣本島分為四區(北部、中部、西南部、東部)來看,分區呈現的趨勢各不相同,其中以北部下降程度最明顯,2001~2017 年的族群量下降了約 70%4

臺灣八色鳥歷年族群指標值變化圖。圖/參考資料 4

八色鳥在臺灣數量的下降,引發了許多的疑問。明明八色鳥在臺灣的棲地狀態變化並不多,為什麼在這種情況下,八色鳥的數量會有如此明顯的下降趨勢呢?這就要從八色鳥的度冬地談起。

我們對候鳥做族群數量監測研究時,必須考慮此物種的遷徙連結度(migratory connectivity)。遷徙連結度是指物種從同一繁殖地遷往相同度冬地的程度,繁殖地的好壞決定當年物種的繁殖率,度冬地則是決定物種的生存率。八色鳥會在年間循環時遷徙往返兩地,因此想了解八色鳥的數量變化,必定得考慮度冬地及繁殖地的情況。

目前已知的度冬地點是婆羅洲,屬印尼、馬來西亞和汶萊的領土。印尼和馬來西亞近三十年來引入了油棕(Elaeis guineensis)作為經濟作物,主要用來生產棕櫚油。為了種植油棕,砍伐了大面積原始森林,造成八色鳥度冬棲地熱帶森林面積下降。研究推測,這也許是影響八色鳥在臺灣繁殖數量減少的原因之一。

馬來西亞和印尼是全球最主要種植油棕並出口棕櫚油的地方。為了大規模種植油棕,許多業者開墾了熱帶森林,也摧毀了許多野生動物的家。圖/wikimedia commons

近年來因氣候變遷,已有候鳥遷徙路徑改變的案例,八色鳥也有可能選擇遷至更高緯度的國家或更高海拔地區以適應環境。就八色鳥的繁殖地來說,比臺灣緯度更高的國家有日本、南韓、中國東部等地區,由於這些地區缺乏監測資料,目前還無法了解八色鳥出現在這些地區的個體是否增加。

目前研究推論,八色鳥族群數量下降與度冬地遭受破壞的可能性較大。八色鳥已知主要分布於婆羅洲沙巴、沙勞越兩地,近年全球油棕樹的收穫面積呈現逐年遞增走勢。2000~2001 年間,全球油棕樹的收穫面積為 1007.1 萬公頃,至 2017~2018 年時,面積增至 2262.8 萬公頃,增幅達 125%,同一時間,原始森林遭到大量砍伐,棲地減少對八色鳥造成威脅。

推測八色鳥的族群動態時,掌握八色鳥的遷徙路徑,才能確認是否因度冬棲地遭受破壞而影響數量變化,常見方法分為直接連結研究法(如:衛星定位法)或間接研究法(如:穩定性同位素、遺傳標誌)。

目前在八色鳥研究上,最大的困境在於缺乏度冬地的證據。

被認為最有可能為度冬地的範圍,皆因當地缺乏研究觀測紀錄而無法釐清,而八色鳥其他繁殖地也因沒有正式的合作聯繫平臺,除了小規模的研究室間討論交流外,缺乏跨國性的整合機制,許多疑問仍待解決。

間接研究法與跨國研究:以金門國家公園鸕鶿調查為例

在探尋候鳥遷徙路徑的難題上,金門國家公園曾藉由大範圍比對各棲息地的鸕鶿(Phalacrocorax carbo)的羽毛穩定同位素(stable isotopes),累積了成功的經驗。

穩定同位素是一種天然標記物,是目前追蹤候鳥路徑時常用的方式之一。相較於衛星定位法,其優點在於較便宜、技術已發展相對成熟,但也會受某些環境條件影響準確度。穩定同位素在 1993 年首次應用於雪雁冬季棲地研究,現今已應用在許多鳥類研究中。

金門國家公園位於東亞候鳥遷移路徑上,每年皆記錄到許多候鳥及過境鳥,為推動保育研究、環境解說教育及環境生態監測等目的,過去研究人員曾對金門地區鸕鶿的生態習性進行研究。

鸕鶿又稱魚鷹,每年十月下旬會南下飛到長江以南的湖泊和金門度冬,直到隔年三四月再遷徙到北方繁殖。攝/張添財

鸕鶿於每年約十月至隔年四月間至金門度冬,因為在不同棲地間進行遷徙時(如繁殖地與度冬地),食物來源不同,鸕鶿體內組織中的穩定同位素特徵也不盡相同。當遷移到當下棲地時,動物一方面攝取新棲地的食物穩定同位素,另一方面原棲地食物的穩定同位素特徵仍會在體內維持一段時間,因此,動物體內的穩定同位素組成會呈現動態漸變的過程,比較不同棲地鸕鶿的這個漸變過程,就可了解鸕鶿的活動範圍及遷徙路徑。

研究人員藉由偵測鸕鶿體內的穩定同位素,得以推測這些鸕鶿的繁殖地。

此方法需要各地區鸕鶿的血液、羽毛樣本來進行穩定同位素數值比對。研究人員於 2006 年七八月期間前往中國黑龍江省札龍自然保護區、洪河自然保護區、三江自然保護區、烏蘇里江流域、興凱湖自然保護區、內蒙古自治區呼倫湖、青海省青海湖自然保護區、鄂陵湖,以及日本等地進行採集,終於獲得較充足的數據,釐清金門的鸕鶿遷徙路徑。

穩定同位素分析技術已逐漸成熟,目前有多國研究都採用這個方法,但在材料取得時常面臨困境,如血液樣本、羽毛樣本,往往需仰賴繫放團隊自行收集,或需透過跨國合作關係,從各地儲存的標本中獲取,如博物館、各研究室等。因此,在遷徙性物種研究上,需增加跨國合作的計畫,才得以促進輔佐資料的搜集。

鸕鶿通常成群結隊遷徙。夏季繁殖期間,鸕鶿的頭頸部會換上白色絲狀繁殖羽,下脅部會出現大白斑。攝/劉其祥

臺灣與日本跨國合作進行青斑蝶標放

每年春末於陽明山國家公園大屯山區,可觀察到青斑蝶(Parantica sita niphonica)有大發生(outbreak)和島內移動行為。為了研究青斑蝶生態習性,以及與日本之間是否有青斑蝶族群交流的現象發生,從 1997 年開始,臺灣蝴蝶研究人員與日本專家合作,利用青斑蝶的標識再捕法(Mark-Release-Recapture)進行研究。

青斑蝶會隨著季風移動,每年春夏季隨西南季風朝北飛,秋冬季則利用東北季風往南飛。一開始由於資料不多,科學家無法確定這兩群蝴蝶是否為同一族群。經過多年標記研究後,目前已有多筆臺灣地區標放個體在日本被發現,在日本的標放個體也有在臺灣再補獲的紀錄,可以確認青斑蝶確實在兩國之間有遷移擴散的情形。

青斑蝶又稱大絹斑蝶,具有長距離遷徙能力。攝/林家弘

自 2003 年起,每年五六月間,陽明山國家公園管理處都會舉辦蝴蝶季活動,帶動相關觀光與環境教育,與日本之間也因資訊交流頻繁快速,不僅提升學術進步,對青斑蝶的行蹤也更加了解。

目前已知青斑蝶主要分布於臺灣、日本、中國沿海、泰國及韓國等地。藉由遺傳差異分析,可得知臺灣的遺傳標記組成和日本的相似,而和中國則有很大的差異。這種擴大地區的合作,可以更清楚釐清青斑蝶的遷移動態和生態資訊。

跨域及跨國合作研究的必要

從以上案例可知,由於遷移性物種的跨國性或跨域性(例如紫斑蝶的島內遷徙),均需要有更廣大區域的合作研究,才能更便於了解這些物種的生態,也讓我們更能擁有充分清楚的資訊來保育珍貴的物種多樣性。

參考文獻

  1. 丁宗蘇。2005。鸕鶿生態習性調查。金門國家公園管理處。金門。
  2. 林唯潁。2003。青斑蝶族群遺傳結構之研究。國立臺灣大學。臺北。
  3. 林瑞興。2005。臺灣低海拔地區八色鳥分布及巨觀棲地分析。水利署中區水資源局,臺中。
  4. 林瑞興。2017。湖山水庫及斗六丘陵以外地區八色鳥族群數量調查。特有生物研究保育中心。南投。
  5. 李文玉。2011。八色鳥(Pitta nympha)潛在繁殖地與度冬地分布預測。臺灣大學。臺北。
  6. 唐錦淇。2012。青斑蝶生物學與生殖發育之研究。臺北市立教育大學。臺北。
  7. Bowen, G. J., Wassenaar, L. I., & Hobson, K. A. 2005. Global application of stable hydrogen and oxygen isotopes to wildlife forensics. Oecologia, 143(3), 337-348.
  8. Webster, M. S., et al. 2002. Links between worlds: unraveling migratory connectivity. Trends in Ecology & Evolution, 17(2), 76-83.

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岌岌可危的珊瑚礁生態系(上):認識海洋裡的熱帶雨林
活躍星系核
・2019/12/26 ・1985字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 518 ・六年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

  • 文/吳姿宜

台灣地理面積雖然不大,但海拔高度差異卻相當大,多變的地形結構加上溫暖多雨的氣候,造就了台灣豐富的生態系。大家在探索地平面以上的地理風情時,是否遺忘了那片隱藏在深藍海平面底下的美麗奇景呢?

台灣四面環海,坐落於熱帶與亞熱帶交會處,日照充足,夏季與冬季都有洋流經過,這樣的地理位置使台灣海洋生態相當豐富。台灣面積雖占不到全球的萬分之一,但周圍海域面積廣大,海洋物種數可能高達全球的十分之一。

海洋中的生物千千萬萬,多種魚類及大型海洋動物徜徉其中,在這背後有著多變且色彩鮮豔的珊瑚美景襯托著。形狀多變的珊瑚提供了生物多樣的棲息環境,就像海底下的熱帶雨林,讓魚、蝦、蟹、貝類躲藏和棲息,更與藻類互相共生。

珊瑚礁生態系孕育著豐富的海洋資源,是許多海洋動物的家。圖/Francesco Ungaro from Pexels

珊瑚 vs 珊瑚礁

珊瑚是一種由珊瑚綱物種與其骨骼結構集結而成的群體動物,每一個個體稱為珊瑚蟲。牠們無法移動,在淺海和深海都可以見到。在生長過程中,珊瑚蟲會分泌碳酸鈣組織,隨著時間增長,不斷向外累積外骨骼。當累積碳酸鈣的速度大於被侵蝕的速度時,外骨骼就會逐漸形成壯大的礁體,也就是我們所稱的「珊瑚礁」。

澳洲大堡礁是世界最知名的珊瑚礁。在台灣,我們也可在環島四周發現不少珊瑚礁,例如墾丁和東沙環礁國家公園。圖/wikimedia commons

珊瑚的色澤取決於共生藻的濃度。珊瑚提供了藻類一處棲身之地,藻類就能固定於海洋中不受海流飄移,而藻類進行光合作用所得到的養分也會提供給珊瑚使用,這是一項經典的共生例子。

珊瑚可依外觀型態分為「石珊瑚」及「軟珊瑚」,雖然皆由碳酸鈣骨骼所組成,但不同的是,石珊瑚新分泌出的碳酸鈣組織會與舊的組織相互連接,因此結構和質地較硬,宛如石頭。大部分的珊瑚礁骨架都是由石珊瑚所組成的,也是俗稱的「造礁珊瑚」。

軟珊瑚的新組織不會與舊骨骼相連接,而是形成不連續的小骨針,因此觸感相對較軟。過去科學家曾用「是否會造礁」來區分兩者,但近期研究發現,其實軟珊瑚也會造礁,只是生長速度沒有石珊瑚快,一年只生長 0.3 公分,與石珊瑚每年生長 1 到 20 公分相比,緩慢許多。

珊瑚礁分成哪幾類?

依照礁體與岸線之間的分布關係,我們可以將珊瑚礁分為三種,分別是裙礁(fringing reefs)、堡礁(barrier reefs)和環礁(atolls reefs)。

「裙礁」分布在陸地周圍;「堡礁」分布在陸地的外緣,中間有海域相隔;而「環礁」是由堡礁演變而來,當堡礁中央的陸地完全沉沒,只剩下外圍環狀分布的珊瑚礁時,就稱為環礁。

裙礁、堡礁、環礁示意圖。圖/作者

形成珊瑚礁的環境條件相當嚴苛,海水的年平均溫度必須高於 20℃,且位於淺水域才容易使珊瑚造礁,因此珊瑚礁生態系的分布大部分介於赤道兩側至南北回歸線之間。

在台灣的南部地區,因為有暖洋流——黑潮經過,也少有出海口沖刷造成泥沙量過高,因此台灣的珊瑚礁群落多位於此,例如恆春半島、綠島、蘭嶼等離島地區。雖然台灣珊瑚礁的總面積占不到全世界的千分之一,卻擁有近 300 種造礁珊瑚與近 1500 種珊瑚礁魚類,分別各占全球的三分之一。另外在台灣的東部及東北部地區也有零星珊瑚礁分布。

消失的珊瑚礁

雖然台灣海洋資源相當豐富,生物多樣性很高,但其中許多物種的族群數量正不斷下降。大多位於淺海地區的珊瑚礁所面臨的人為威脅更多,例如盜採、捕撈、遊憩人口眾多、沿岸過度開發、汙染,或是氣候變遷下的全球暖化、聖嬰現象使海水溫度上升造成珊瑚白化等等,種種人類行為及環境變化都造成珊瑚礁生態系持續衰退。

近幾年的研究也確實發現珊瑚已經消失了一大部分或改變,進而造成大型魚類和無脊椎動物的消失。根據 2006 年科學雜誌上的整合分析,全世界只有 18% 的珊瑚礁位於所謂的海洋保護區之內,而只有 1.6% 的珊瑚礁受到適當的保護,僅有 0.1% 不受到人類威脅,可見珊瑚所面臨的困境比想像中還嚴重。

為了拯救台灣的海洋資源、保育珊瑚礁生態系,台灣陸續設立了數個國家公園,許多保育計畫也一一展開。繼續看下集〈岌岌可危的珊瑚礁生態系(下):我們能為珊瑚礁做什麼?〉,看看大家如何貢獻自己的力量來保育珊瑚!

參考資料

本文亦刊登於 臺灣國家公園生物多樣性資料庫

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