2017年8月25日

全球稀有的大面積藻礁地形-桃園藻礁生態特性與保育

作者/劉靜榆,行政院農業委員會特有生物研究保育中心副研究員。



聽到藻礁,我們會聯想到礁岩上長滿了藻類,但是如果這些藻類不鈣化的話,其實並不會造礁,因此真正的藻礁是指可以鈣化的石灰藻經年累月堆積形成的礁體。可鈣化的石灰藻在海洋裡面並不罕見,但是現生由可鈣化的石灰藻建造成大面積藻礁地形,在全世界就相當稀少。臺灣的東南海岸有著蜿蜒的珊瑚礁地形,而臺灣的西岸,一般的認知就是綿延的沙丘交錯河口的泥灘地,這是兩種完全不同的生態系。然而在臺灣的西北海岸,同樣有著發達的沙丘地形,卻連結者藻礁海岸,這是一個奇特的生態系,混合有著沙灘和礁岸兩種截然不同的生物群聚。

桃園藻礁形成
生物礁泛指可鈣化生物所累積的礁體,包括我們熟知珊瑚建造成珊瑚礁,或是石灰藻建造成藻礁,當然有些多毛類的石灰質棲管可以累積成管蟲礁,牡蠣殼也可以累積成牡蠣礁,這些生物礁都是生物將海洋裡面的鈣透過各種生理的機制累積在體內,形成固態的碳酸鈣,其中紅藻門(Rhodophyta)的殼狀珊瑚藻(crustose coralline algae)不但可以留下石灰質,還可以將海洋中碎屑的石灰塊膠結在一起。


造礁的先決條件就是要有硬的底質,才可以讓這些造礁生物附著生長,臺灣西海岸綿延的沙質灘地上,卻在桃園一帶有古石門沖積礫石層,因此造礁生物可以在這裡生長,桃園地區算沙丘地形的最北端,所以積沙的情形還在這些造礁生物的生長容許範圍內,相對的在苗栗海岸,雖有礫石灘,卻因漂沙覆蓋週期過長,礁體累積不足,無法成礁。

根據歷史紀錄「臺灣西部之重砂礦牀」調查報告提及,觀音海水浴場附近的白玉海岸有石灰藻類及貝殼與小礫等混結而成之珊瑚層(coralline bed),是最早提到臺灣石灰藻類造礁的資料( 陳培源,1953)。1986年德國學者賴內克(Reineck)與鄭穎敏教授以德文發表一篇有關藻礁剖面的學術報告,所調查的區域包括桃園內海,位於新街溪口至老街溪口之間,報告中並將內海的藻礁繪成剖面圖。回溯最後一次冰河融解,海平面上升,臺灣海峽才被海水淹沒,在數千年前,有著礫石底層的桃園海岸,逐漸形成藻礁海岸。在一層一層的藻礁中,偶可看到夾雜著珊瑚,即使純藻類膠結的部分,也有些層鬆散、有些層緊密,可由這些剖面來研究海岸或是氣候的變遷。

臺灣大面積的藻礁海岸,主要分布在桃園,累計約有27 公里,從一些施工過程所挖掘出來的生物礁塊以及鑽探結果,可以推論出桃園海岸擁有厚度4~6 公尺的生物礁,而海岸廣闊的藻礁,也被證實延伸至海岸的沙丘下方(王士偉等,2009、劉靜榆,2013),甚至在逐漸退縮的新屋溪河床上可看到厚實的藻礁層。

桃園海岸潮間帶露出來的平均寬度約500 公尺,正常海浪經過如此長距離的消能,到岸邊時破壞力已大幅減弱,多孔隙的礁體對於消減波浪能量有極大的貢獻,比起水泥消波塊的平滑構面,消能效果更佳,而且藻礁是一體成型、大面積膠結,因此不會像消波塊一顆顆,隨著浪滾到外海或沈入沙中。

由於桃園海岸生物礁分布範圍沒有斷層或褶皺等構造線,推論礁體的發育過程可能是處於地體構造較為穩定的狀態,特別是在礁體下方之古石門沖積扇礫岩層中,並沒有任何無脊椎動物殼體(陳文政,1990、王士偉等,2009、劉靜榆,2012),因此推測在最後一期礫岩的沉積之後,才開始有生物礁的發育,桃園地區生物礁的發育可能是古海水面相對快速上升的結果(許民陽,1993、王士偉等,2009)。地質學者陸續透過測量動植物組織中碳–14 同位素存在的量,利用碳–14 會因衰變而減少的原理,配合已知年代的資料進行定年,來證明桃園海岸生物礁生長時間,桃園海岸在7500 年前生物礁即開始生長,於4500 年前,造礁藻類在桃園海岸逐漸取得生長優勢(許民陽,1993、許民陽,2010、王士偉等,2009、戴昌鳳等,2009)。



藻礁的造礁速率到底有多快?這是很多人都想要知道的,然而速率的計算非常困難,若礁體有被侵蝕的狀況,就更沒有辦法準確估計,所以只能依據現有的資料抓個大略。國外的文獻提到地中海的礁體發育速率為每年0.67 毫米(0.67 mm/yr)(Titschack,2008),而王士偉博士則將桃園採得礁體之最頂部設為基準年代0 BP(before present),基準年代相當於1950 年,假設桃園海岸生物礁的向上增積速率穩定,利用礁體厚度與定年資料,計算礁體的向上增長速率為0.24~1.21 mm/yr, 這樣的造礁速率顯然比珊瑚礁慢很多。野外觀察現生珊瑚藻,在生長末期可以看到藻體周圍逐漸鈣化成白色,每層殼狀珊瑚藻鈣化的厚度為0.1 公分以下,若水質狀況不佳,殼狀珊瑚藻覆蓋率低,或鈣化後被波浪及其他生物作用所消耗,大概就僅剩一半或更少。雖然珊瑚藻在強浪下仍可生存,只是藻類造礁速率很慢,所以富貴角向東延伸至東北角也有藻類造礁,但波浪強度太大的海岸,例如老梅石槽,要累積足夠的殼狀珊瑚藻,來建造大面積藻礁,機會不大。

另一重點是,無論造礁條件多好,礁體厚度累積速率還是受到平均海水高度的限制,不會無限向上增長,即使是抬昇型海岸,藻礁也會因為抬昇作用成為高潮線的化石,這在屏東風吹砂、旭海及阿朗壹附近可以看到。當然也不會無限向下延伸,殼狀珊瑚藻生長需行光合作用,陽光足以穿透到的深度,才有足夠的光可進行光合作用。

綜上所述,有硬底質可造礁的海域,若適合珊瑚生長,因為珊瑚造礁速度較快,就會是珊瑚礁,當珊瑚被各種因素限制生長時,才有機會形成藻礁海岸。攤開地圖看看臺灣符合這些條件的地方有哪些?其實就是桃園而已,北海岸的西側勉強符合這個條件,那裡的珊瑚比例大約佔5 成,北海岸的東側往東北角一路下到臺灣的東海岸,珊瑚的比例更是高達9 成。


桃園藻礁生態特性
臺灣北海岸至桃園一帶冬季受到大陸閩浙沿岸冷水流(China Coastal Water)南下影響,這與臺灣東岸受黑潮暖流(Kuroshio Current)北上影響的東部海域,生態特性大不相同。洋流中海藻的孢子或動物的幼生,隨著洋流被帶到潮間帶,造成臺灣西北及東南兩側造礁生物不同、礁體結構不同、棲息在礁體內的生物也迥異。殼狀珊瑚藻在臺灣許多海岸都可以零星發現,典型的藻礁海岸只出現在桃園,雖說往南可延伸至新竹新豐,往北可至新北市富貴角,然而新豐為礁沙各半交錯,富貴角以西則屬於藻礁與珊瑚混合型。此外,屏東風吹砂、旭海及阿朗壹多是早期造礁,現為高潮線的化石,低潮線以下仍為珊瑚優勢。若將藻礁分布區與臺灣海岸棲地比較,會發現藻礁區周邊通常有大小不一的沙丘。就是因為海裡本來就有較高的含沙量,才會在高潮處形成沙丘,這片海域勢必較為混濁,多數珊瑚無法生存,生命力強韌的殼狀珊瑚藻順勢取得優勢。

東北季風盛行的季節,海中的沙會向內陸移動,沙丘高度大增,沙積在高潮處,海水會變清澈,這時沿岸冷水流南下,營造藻類大量繁生、快速增長的環境,因此冬春季是主要的造礁期。隨著季節的變化,進入了夏季,風向轉為西南氣流,陸地上的沙再度的回到海中,海裡的沉積物明顯增多,而沉積物會讓藻礁增長停頓,殼狀珊瑚藻蟄伏在這些泥砂下,等待著颱風的來臨,風浪可以將藻礁表面覆沙暫時帶走,幾天露臉,可保持不死之軀,撐到中秋節後,下一道冷鋒到來,將沙源帶回陸上,再次繁生,如此年年循環,累積數千年。......【更多內容請閱讀科學月刊第573期】

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