【水下新知】珊瑚大量產卵的壯麗景象之外 在東北角的多起新發現 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

【水下新知】珊瑚大量產卵的壯麗景象之外 在東北角的多起新發現

2018年03月14日
作者:陳倢蓁(台灣海洋大學博士後研究員)

編按:珊瑚礁同步產卵的壯觀畫面,只要見過,便讓人難忘。台灣之前的相關研究多聚焦南部墾丁等地,陳倢蓁在海洋大學海洋研究所博士班期間,啟動了東北角的珊瑚研究,不僅補上了很重要的一處研究缺口,也陸續有不少重要發現,以下便由珊瑚婦產科醫生來聊東北角。

珊瑚礁每年最活躍盛行的大事,就是珊瑚產卵。

最早在1980年在大堡礁發現了珊瑚會同步產卵,隨後各國的學者在不同海域的珊瑚礁陸續投入此項研究。台灣也不例外,在1992年戴昌鳯、樊同雲及宋克義教授發表了墾丁的珊瑚在四月及五月時有大量同步產卵的記錄,因而引發媒體於每年的四、五月間熱烈報導墾丁珊瑚大量產卵的訊息。

除了珊瑚同步大量產卵的壯麗景象外,真正吸引眾多學者通宵徹夜去研究珊瑚產卵的動機,係因當珊瑚產卵且成功受精後,就能補充及維持族群數量,對珊瑚保育是很重要的一環。

珊瑚有性別嗎?如何判定預產期?

珊瑚的性別很多樣,其生殖方式可分為無性及有性生殖。珊瑚全年都在行無性生殖,有包括斷裂及出芽生殖,無性生殖的好處是可以快速增加當地的珊瑚族群量,缺點卻是無法提高族群的基因歧異度。而有性生殖則是藉由精子與卵子結合產生後代,珊瑚的性別可分為雌雄同體(雌雄同體的珊瑚個體具有發育卵細胞及精細胞的能力)及雌雄異體(雌雄異體的珊瑚個體只能發育卵細胞或精細胞),依受精方式又可分為排放配子型(體外受精)及孵育型(體內受精)。排放配子型珊瑚將成熟精、卵排出體外到海水中進行受精;孵育型珊瑚則只排放出精子,精子會尋找到同種珊瑚的珊瑚蟲、進入其體內,與其成熟卵子結合進而受精,受精卵成熟後再排出體外。進行有性生殖的好處是基因可以互相交換,因而提高珊瑚族群內基因的歧異度。

如前所述,珊瑚除了產卵,也會釋出精子,那要如何判定珊瑚將要產出精卵,也就是人類所謂的預產期呢?我們利用組織切片方式,初步檢驗珊瑚的生殖腺發育狀況,一旦發現珊瑚生殖腺飽滿,可供研判即將排放精卵了。


圖片提供:陳倢蓁。

補上研究的缺口,啟動東北角珊瑚研究

為什麼需要研究台灣東北角的珊瑚呢?東北角位於亞熱帶,分布於東北角的石珊瑚是屬於邊緣珊瑚群聚,在全球暖化之下,可能是海溫升高之後的避難所,並且處於邊緣珊瑚群聚在冬天時溫度最低可到13度,此外我們也還未知東北角珊瑚生態是否受到暖化的影響,所以更需要建立東北角珊瑚的各項生態資料。

2013年到2016年,為期四年期間,在許多人幫忙之下,筆者到鼻頭角公園進行珊瑚生殖生態的研究。其中第一年的研究是最辛苦也是最讓人害怕的,因為當時我只有四次休閒夜潛的經驗,以前在中研院共事的藍家宏學弟熱心陪我,為了要瞭解珊瑚排放精卵的時間,兩人從晚上六點開始夜潛,下水觀察30分鐘後,上岸躲在廟裡避風休息30分鐘,以這樣的方式反覆一直持續到晚上12點,連續觀察了8天,終於在滿月後的第三天看到珊瑚釋放精卵包。在2013年的初步調查,證實了鼻頭角公園的珊瑚確實會排放精卵。

但是因長時間負重脊椎神經受到壓迫,一度想放棄觀察研究,在2014年時一直猶豫要否繼續累積資料,幸好陳玄洲教練介紹達克潛水店的吳承達教練,他幫我拿重裝放到水下,我則在水下著裝,接續有許多熱心的曾國賓教練及李奕宏教練加上許多志工的幫忙,才讓我終於完成2014年及2016年的夜潛觀察。有趣的是,在2016年夜潛時我的裝備突然壞掉,我和蘇建彰教練共用一支氣瓶夜潛,那夜還採集了超過50株產精卵的珊瑚。

在七月及八月,每天待在水下長達三個小時觀察的結果,珊瑚在滿月後開始產精卵,但是所觀察的規模並不如墾丁珊瑚產卵的壯觀。在2014年13天夜潛中,共觀察到43株21種珊瑚;但在2015年11天夜潛中,只觀察到20株8種珊瑚,主要是菊珊瑚及棘葉珊瑚;意外的是,在2016年16天夜潛中,觀察到至少29種300株珊瑚產精卵,其中包括菊珊瑚、棘葉珊瑚、蕈珊瑚、靈芝珊瑚及微孔珊瑚。

同一株珊瑚會分次釋放精卵,可達七次之多

此外,在2013到2015年的觀察過程中,有了令人意外的發現;原以為一株珊瑚的所有珊瑚蟲會同時排放精卵,但是觀察結果卻是一株珊瑚中,只有部份珊瑚蟲同步釋放精卵,所以我推測一株珊瑚的珊瑚蟲並不同步產精卵。

為了證明我的推論,我在2016年設計了一項實驗,標定三十株較大的珊瑚以確保為成熟的個體進行定時觀察,標定珊瑚的四角釘上釘子,並且設計配子收集器,配子收集器為長寬各為30公分的白色透明內裡布,布的中心挖洞並綁著50 ml離心管,浮球綁著離心管以保持正浮力,浮球上再插上瑩光棒以方便尋找,布的四角則是用長尾夾夾住釘子,每天在黃昏時將配子收集器固定在釘子上,因精卵包為正浮力,所以排放出的精卵包會集中在離心管內。因此以離心管內是否有精卵包判定珊瑚是否排放精卵,同時也觀察標定珊瑚其中未被配子收集器蓋住的珊瑚蟲是否也有產精卵,隨後在當天珊瑚產卵完後再將配子收集器取下,讓珊瑚在白天時仍有新鮮的水流通過。經此實驗方式,證明了珊瑚會分次釋放精卵,可達七次之多。而珊瑚分次排放精卵的模式,在大堡礁、紅海及日本的珊瑚也有此現象。


珊瑚產卵圖。陳倢蓁提供。

 因為我們的研究方式是在夜潛時隨機觀察採集樣本,每年觀察到產精卵的珊瑚數量變動似乎很大,為了更精準地證實我們所觀察的現象,並且記錄每一株珊瑚年間的變化,我們希望可以長期追踨同一個體,但是東北角的珊瑚生長在岩礁上,並不是珊瑚礁,其岩石的底質比珊瑚礁更硬,所以很難將釘子釘在岩石上,所以我們才會在不得已的情況下在珊瑚上固定釘子作標記。希望大家能夠諒解並且支持本研究,而本研究已建立的生殖生態資料,可以作為未來珊瑚保育的基礎資料。

東北角珊瑚,提供暖化後的避難所

台灣約有317種石珊瑚,綜合先前發表的文獻,只知道分布於墾丁、綠島及澎湖一共56種珊瑚產卵的季節與時間,再加上在東北角調查的結果,目前增加至84種珊瑚。此外,研究結果顯示,東北角珊瑚的有性生殖可能可以自己產生後代並且散播到其它海域,此一發現對於未來西太平洋珊瑚的族群遺傳研究是很有幫助的,並且東北角未來可能是海溫升高之後的避難所,因此本實驗成果貢獻了東北角邊緣珊瑚群聚重要的生殖生態資料。

※ 本文與 行政院農業委員會 林務局  合作刊登