2017年8月25日

跟著科學家一起探索藻礁-藻礁觀察與研究

作者/李坤璋,東海大學生命科學系研究助理。林惠真,東海大學生命科學系特聘教授。

臺灣是一個島嶼型國家,四周都被海洋包圍,到海邊玩水是多數人夏天一定要有的行程。到了海邊除了玩水、看風景外,你有注意過海邊還有許多有趣的事情正在發生嗎?

我們先從海岸的環境來看,臺灣海岸可以依底質的不同分成軟底質及硬底質。軟底質的海岸是指沙灘或是泥灘,就像是大家常去賞夕陽的高美濕地以及體驗採蚵文化的芳苑海岸;硬底質海岸是指由岩石或珊瑚礁所構成的,看日出的七星潭及墾丁珊瑚礁就是顯而易見的例子。仔細觀察會發現不同底質上棲息著不一樣的生物,這個現象是由生物跟環境間互動所產生,有可能是生物找到適合的環境才棲息在此,也有可能是生物體適應了環境 。

沙岸、泥岸、岩岸及珊瑚礁是主要組成臺灣海岸的底質,其中「藻礁」是比較少人注意到的。藻礁跟珊瑚礁一樣是由生物所形成的礁石,在臺灣只有在桃園的分佈比較完整。藻礁是一個不常見的生態系統,不同於珊瑚礁區域的清澈海水,藻礁存在的地方通常海水比較混濁。雖然環境看起來比較惡劣,但仔細觀察可以發現礁體上佈滿了許多大大小小的孔隙,這些孔隙的表面長著許多的藻類。靜靜蹲著不動會發現許多小小螃蟹邊吃著藻類、邊從小孔隙走出來,酋婦蟹及方蟹等體型較大的蟹類會從大孔隙出現,穿梭在礁岩間,寄居蟹則是經常聚集在礁岩上。潮池周圍有藻類生長的地方,吸引梭子蟹和蝦子在這裡覓食,池子邊緣可以發現石斑魚及許多魚類悠游其中,裸胸鯙則躲在潮池裡的縫隙中。翻開礁石會發現扇蟹和岩瓷蟹躲在下面,也會發現一些螺貝類。


做為一個研究生物的科學家,需要先了解什麼是科學方法。簡單來說,科學方法就是一套回答問題的流程,透過整個流程能夠讓你更精確的找出答案。這流程包含了觀察、提出問題、提出假說、設計實驗、進行實驗、結果分析以及確認假說等7 個步驟。看起來很複雜其實一點都不難懂,首先你需要觀察到一個現象,這樣觀察能來自於野外觀察或是文獻閱讀。接著就會根據這個現象提出問題,當有了問題你需要先預想一下這個問題的結果是什麼,這就會是你的假說。再來就要根據這個問題設計實驗,進行實驗,在將結果進行統計分析,再回頭檢視是不是符合一開始提出來的假說。本篇文章將依作者在潮間帶的觀察,提出一些問題,這些問題可能有答案也可能沒有答案。藻礁生態系在臺灣的相關研究屈指可數,讓我們成為藻礁科學家一同發現藻礁的奧秘吧!

生物住哪裡?
觀察到藻礁裡有這麼多種生物後,身為一個科學家接下來就要開始發現問題了。藻礁裡有這麼多不同類群的生物,這些生物是隨機的出現在某些地方嗎?還是會固定聚集在某些區域呢?首先我們需要先了解整個環境的概況,藻礁位於潮間帶感潮區,漲潮的時候礁體會被海水完全覆蓋,退潮時整個環境暴露在空氣中,每天都會面臨兩次漲退潮的環境改變。然而因為潮位的不同,每個潮汐週期暴露出空氣的時間也不盡相同,地勢較高的高潮位地區,幾乎每天都會暴露在空氣中,地勢較低的低潮位地區暴露在空氣中的時間可能只有2、3 天。同樣的礁體浸沒在海水時間裡的多寡,是不是會造成物種分布的差異呢?接著設計一個觀察實驗來回答這個問題,拉垂直於海岸線的穿越線,分別在高潮位以及低潮位調查固定面積的物種種類,利用統計方法計算出否有差異。接著你可能會繼續問,不同類群的生物會有一樣的現象嗎?那你可以調查三種類群以上的生物來回答這個問題。

除了潮位的變化外,在藻礁區域也可以觀察到許多的潮池,這些潮池的大小深度都不一樣。潮池是不是也會造成物種分布的差異?我們可以比較同樣潮位的潮池跟裸露出礁岩上的生物,也可以比較不同大小的潮池裡生物,即可得知。

潮間帶的生物因為每天都會遇到兩次的漲退潮,每個潮汐週期不同潮位暴露在空氣中的時間也不一樣。因此水分及鹽分可能是影響這些生物分布的重要因子,是不是生物體內的生理調節機制不一樣,才造成這樣的結果?我們可以藉由比較同一類群的生物,但棲息於不同潮位的種類來進行生理學研究,探討離子調節的能力是不是造成物種分布的因子。


藻礁孔隙可能的作用
藻礁上有許多大小不一的孔隙,當你一走進藻礁時,一隻生物都看不到。但當你蹲下來過了10 分鐘後,會發現許多小螃蟹一一的冒出來,牠們的體型很小,體色及型態都跟礁體很相似。同樣的在潮池周圍,也可以看到跟背景融為一體的小魚小蝦。如果想看體型較大的螃蟹就要往大的縫隙裡尋找,大一點的魚蝦在深一點的潮池裡可以被發現。這樣的現象是不是代表藻礁生態系裡的礁體縫隙是生物的庇護所?
......【更多內容請閱讀科學月刊第573期】

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