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- 573期－藻礁（9月號）
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2017-09-01跟著科學家一起探索藻礁－藻礁觀察與研究
573 期
Author 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。
潮池
潮水退去後，部分的海水仍留在潮間帶低窪地區，形成一個暫時的水池，稱之為「潮池」。潮池的大小會依著地形而異，在下次潮水來臨前，潮池裡的水分會隨著時間減少，鹽分也會隨之增加。
藻礁生態系介於沙灘以及海水之間。（李坤璋攝影）
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？
桃園地區的藻礁，南北端以及高潮位的地區都是沙灘地形。沙灘的環境比較單純，除去沙灘上的海洋廢棄物，只會剩下一片平坦的灘地。灘地上會有許多沙蟹科的螃蟹棲息於地下洞穴中，沙子裡會有一些大型底棲生物，但比較少觀察到魚類。藻礁區域的狀況跟沙灘不太相同，在潮池裡經常可以看到小魚小蝦，且白天跟晚上看到的物種也不太相同，晚上可以觀察到更多生物。當漲潮時，多孔隙的礁體
佇立於毫無遮蔽物的沙地上，提供生物一個空間躲避。依常理推測魚蝦可以在這裡躲避天敵，小魚小蝦會在這度過幼齡時期。該怎麼回答這個問題，孔隙較多的礁體和孔隙較少的礁體裡頭的生物體型，還是跟周圍生態系比較呢？你可以分別尋找穿梭或棲息於藻礁及沙灘的生物，比較兩個環境的體型大小。結果若發現在藻礁區域的體型比較小，而在沙灘地區體型比較大，就可以說明藻礁是該生物的育幼的場所。
藻礁有許多縫隙，可以讓許多生物躲藏。（李坤璋攝影）
翻開石頭可以發現岩瓷蟹躲在下面。（李坤璋攝影）
食物從哪來？
藻礁生態系可以有這麼多生物在此棲息，那這些生物的食物來源是什麼？紅樹林及海草生態系的落葉或植物其他部位分解後形成碎屑，可以作為養分來源。珊瑚礁生態系裡珊瑚礁分泌的黏液上附著了許多浮游生物及懸浮粒子，使細菌能在此大量生長，作為其他生物的養分來源。
藻礁區域除了造礁的殼狀珊瑚藻覆蓋之外，大多數的區域上面都有大型藻類生長，仔細觀察可以發現許多螃蟹、蝦子及小魚在藻類周圍覓食。他們的食物是什麼？是直接食用藻類嗎？還是吃卡在藻類縫隙的有機碎屑？那藻類分解後是不是會成為其他生物的養分？這些問題的答案還有待大家發掘。可以利用收集一些在藻類周圍覓食的生物以及環境沉積物，利用專業儀器分析胃內含物及環境中的脂肪酸，因不同類群生物有不同形式的脂肪酸，這樣我們可以知道這些生物吃了哪些東西，進而了解藻礁生態系的食物網。
生態系間的關聯
不同生態系間是有關連的，彼此間會互相影響。過去的研究指出從潟湖生態系流出的海水，是可以作為珊瑚礁生態系養分來源之一。陸域生態系裡在海岸林生活的陸蟹，繁殖時會走到岸邊，將卵釋放到海裡，等到浮游期結束變成幼蟹再上岸回到海岸林裡棲息，也曾經發現有些魚類會穿梭在珊瑚礁生態系及紅樹林生態系間覓食。那藻礁生態系跟周圍生態系如何互動呢？
要到藻礁區域觀察，我們會先經過一片海岸林，接著走過沙灘，才會到有礁體的區域，過了礁體是人類比較難到達的水下環境。海岸林或沙灘是不是有陸蟹棲息？如果有是不是會走到藻礁區域釋幼，這些剛下水幼體會不會是藻礁生態系的養分來源？沙灘上飄移的沙子，對藻礁區域的生物會有什麼影響？是將沙子間的有機物帶進水體裡嗎？在海裡沉降的沙子對藻類有影響嗎？在珊瑚礁生態系裡，珊瑚會分泌黏液將沙子排出，在藻礁地區的其他生物有一樣的排沙機制嗎？藻礁生態系對於海域的生物扮演什麼樣的角色？這些都是有趣的問題，目前
都還沒有一個明確的答案。
釋幼
螃蟹生活史的一個過程，當抱在腹甲中的受精卵成熟時，螃蟹會將這些卵釋放到海水中，卵一碰到海水就會馬上孵化成幼體。將卵釋放到海水中的過程稱之為「釋幼」。
躲在縫隙旁的兇猛酋婦蟹。（李坤璋攝影）
藻礁裡有趣的問題 等你來探索
生物學的研究最重要的就是野外觀察以及文獻探索，因為藻礁生態系是位於潮間帶低潮位，且這裡的潮汐是混合潮，也就是說當天兩次的低潮（及滿潮）的潮水高度不一樣，想要看低潮為區域的藻礁一個月只有2、3天的機會。過去的工業發展導致海岸環境改變，加上殼狀珊瑚藻多在東北季風猛烈的冬天出現，因為觀察困難及人為干擾，導致藻礁生態系被許多人忽略，近來因為工業開發而再次受到大眾的注目。回顧臺灣目前藻礁相關的研究，包含了地質學以及生物學的初步研究。地質學告訴了我們藻礁生長的年代，以及過去的生長狀況。在生物部分，科學家們大略的掌握物種的種類，其中包含了保育類的生物。整個藻礁生態系的物種分布狀況、食物網以及和周遭生態系的關聯等，還有許多未解的謎團，等待大家來發掘。