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2018-10-01以大數據分析 揭開臺灣海洋生態面紗
586 期
Author 作者
方力行／正修科技大學講座教授。 周偉融／國立海洋生物博物館技正。
有些真相的出現，並非由於對已知的執著，而是出自對未知的好奇。
聯合國為今年世界海洋日設定的主題項目之一是「瞭解海洋」，國家新設的海洋委員會則肩負著未來海洋永續發展的任務，但是回歸根本，我們對臺灣周遭海洋的瞭解有多少？
過去幾十年來，以基因為主的分子生物研究，一直是生物學的聖杯，可見的未來它仍然將引領風騷。雖說生態學從來不是主流，但諷刺的是：任何生物都得生活在生態系中，沒有完好的生態系，再厲害的基因也將面臨消失或冬眠的命運，所以雖然筆者的研究專長是海洋生物生理及生物化學，但一談到複雜又牽扯眾多生、地、化因素的生態領域時，總認為傳統的觀察、描述、簡單連結和質性推論，做科普推廣固然有餘，要更上層樓是不夠的；若政府再據此制定生態管理的政策，更可能因誤判情勢，影響深遠。
可是這個問題要如何解決呢？沒有偷懶的方法，一定要有長期、完整、大量的數據收集，專業跨域的生態素養，再加上強大有效的分析方法，或許還要有接納不同想法的寬闊心胸，才有接近真相的可能。
表面黑水，實則生機無限
約莫1980 年代中期筆者參與臺灣環 境監測作業開始，每個計畫結束後，都會將數據小心保存，並持續在覺得重要的地區自力收集採樣，以累積足夠的資訊。這樣做有什麼好處，其實筆者並不清楚，只是覺得投身科學本就該「明其道不計其功」，行有餘力時，理應該多做些事而已。直到周偉融進入實驗室後，因為師生有同樣興 趣，就一起開始持續了20幾年的「臺灣水域生態大數據分析」之旅。
研究初期，我們先將實驗室累積多年的南部海域生態調查資料做全面的整合分析比較，看看各地區的生態特性是什麼，許多結果頗為出人意料，其 中之一就是在90年代汙染極為嚴重， 看似一灘黑水的高雄港區內生態系結構，比高雄鄰近海域看似風和日麗，但拖網漁船在海底掃來掃去的生態系 結構還要穩定，而且組成和相隔50 公里外完全沒有工業開發，在外觀和地理連接上都風馬牛不相及的臺南七股潟湖甚為類似，兩者皆生機滿眼、洋洋大觀。這個發現發表後，直接燃起了社會對高雄港海洋生態可以復甦的希望，也促成了後來各項整治、保護及觀光旅遊的政策方向。
爐石海拋竟成人工魚礁？
之後我們又收集了10 年，將中鋼數 百萬噸煉鋼後產生的爐渣石海洋拋置區裡各種生物監測資料做了細緻的數理檢視，結果同樣曲折離奇。之前環保界及學者都一致預測：如此大量的爐石海拋一定會造成海底棲地掩埋、海水汙染、生物死亡、漁業減產等，但採樣所得卻是每年都物種增加、個體數量提高，周邊的漁獲也增加，連 10 年的最終平均數也是如此。那麼 海拋是有利生態的嗎？我們的時間序列分析卻發現沒有這麼簡單，生物種類和數量在第七年有一個急遽降低，之後海拋區群聚的組成與豐度特性和原先的對照區比較，就一去不回頭了（圖一）。
原本沒人能回溯這幾百呎的水下，在過去的年份中所發生的事，但利用不同物種和獨特棲地結合的特性及適當的統計程式做探針，我們卻重現了一個水下故事：海底堆的像小山一樣的 爐石碎塊（約 10~30 公分）在單調 的沙泥地形成了「人工魚礁效應」，礁岩生態系的特性讓魚種、數量都大量增加，而且因為海拋區禁止拖網漁船進入作業，甚至形成保護區的效果，養護了魚源並造成外溢，增加周邊的漁獲。
用數據，說明真相
然而，第七年時碰到一個超大型的颱風「葛樂禮」直接襲擊這片海域，特大的海浪打散了海底一座座結構並不穩定的爐石山。當時其實已有許多柳珊瑚、海綿、藤壺、牡蠣長在爐石上，並逐漸開始生物膠合（圖二），坍塌後的爐石在海底流的推送下，就像陸上的土石流一樣，橫掃了底棲性的海洋生物群聚，如蝦、蟹等，造成慘重傷亡，但是對魚類的影響則相對較小，因此從一般以魚為主的生態資料分析上來看，雖有波動，看起來好像也沒什麼大事。
這個案例給我們的啟示是：改變環境不見得一定不好，要是能依照如棲地、物種、穩定度、自然災害、干擾強度與頻率、預期變遷等的巨觀生態運作原理先做好規劃設計，就有可能造就多贏局面。......【更多內容請閱讀科學月刊第586期】