藍血裡的祕密-鱟的地理親緣與遺傳多樣性的保育 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

藍血裡的祕密-鱟的地理親緣與遺傳多樣性的保育

建立於 2007/11/19
作者:楊明哲(中央研究院生物多樣性研究中心、台灣大學海洋所博士班)

有著活化石之稱的鱟。圖片來源:我們的島
有著活化石之稱的鱟。圖片來源:我們的島

「庫悠庫悠(kuyu kuyu)!?」當台灣東北季風寒意已至,而印尼蘇拉威西遲來的雨季來臨之前,赤道度不遠處的潮濕空氣混雜在豔陽下,同樣來自印尼但不同大島的爪哇嚮導在漁港邊拿著鱟的圖片,滿頭大汗又嘰哩咕嚕地向口音更重的當地漁民詢問「咪咪(mimi)」的所在,卻得到另一個怪異的回應。印尼是個多島型的國家,爪哇島人稱鱟為mimi,但是在不同的大島,鱟就有其他相當不同的稱呼,像是在另一個大島婆羅洲還有「belangkas」的稱呼。又近如台灣與香港,兩地也使用相似的文字,對於鱟的名稱卻也有相當的不同;在台灣通稱的鱟,在香港則稱之為「馬蹄蟹」(從英文名稱horseshoe crab直譯而來)。除了稱呼上的差異,不同地理環境的鱟,藍色的血液裡也流著各自不同的祕密。

第一次遇到鱟,是在大學期間到澎湖水族館的暑期實習,睜大眼睛看到水缸裡的到處爬的多腳生物,「真是隻不折不扣的怪東西!簡直像隻外星生物。」這是對鱟引起好奇心的平地一聲響雷。幾年後,我跟著陳章波老師的海洋底棲實驗室在金門、布袋、澎湖、通霄潮間帶跟鱟作最天然的接觸,玩泥巴作棲地調查,了解保育鱟更是保育棲地的生物多樣性,尋找稚鱟「川」字形的足跡和建築鱟的洞房(人工產卵場);跟在地居民聊天,悠游在俗語中、古典裡、門楣上鱟與人之間的老故事。

已有四億年歷史活化石

在台灣一提到鱟,大家可能常會想到金門海岸受到過去戰地管禁、另類保護而留存下來的怪異生物,實際上,台灣西海岸也都曾有過大量鱟的足跡。目前世界上共有四種現生種的鱟,一種分佈在北美東岸,其他三種則分佈在東亞海域。而其中台灣海域擁有的三棘鱟(Tachypleus tridentatus)則是分布北至日本南至印尼,為最為廣泛的一種。

鱟悠游在地球海裡已經有四億年歷史,且在恐龍出現之前與滅絕至今的兩億年來,外表形態卻改變不了多少,是相當聞名的「活化石」。雖然從外表來看似改變不多,但是近年在蛋白質或是DNA的遺傳研究上,卻發現有著如同在稱呼上的地理差異。例如早在1970年代就發現美洲鱟在美國東岸與墨西哥灣內的族群有明顯的差異,就跟其他海洋物種如牡蠣等,有著共同的北美重要地理區域分化特徵。

遺傳多樣性流失的危機

嘉義布袋過去是知名的鹽場,不過不多人知的是,如今廢棄的鹽田在每年秋冬倒是引來不少種類的水鳥棲息,貴如黑面琵鷺也常會拜訪。而更少人知的是,布袋好美寮也有鱟,不幸的是正面臨著和整個台灣西岸的鱟相同的危機。台灣西部海岸每年夏季當滿月或是新月大潮時,成鱟會成對成群爬上沙灘產卵,而這些畫面如今僅僅留存在老漁夫二、三十年前斑駁的記憶裡了。

透過布袋好美寮的14隻三棘鱟(Tachypleus tridentatus)DNA樣本採集,經過分析發現所有個體的DNA粒線體控制區(mitochondrial control region)竟僅存著共有的單一基因型;換句話說,這整個族群的遺傳多樣性就是等於零了。這樣的分析說明布袋附近海域能提供遺傳多樣性來源的成鱟族群量,已經達到相當小的地步,不足以維持布袋更多基因型的輸入。此結果將導致好美寮的鱟族群也將極易遭受地方性滅絕的危機。實際上,在過去一年多的野外調查,不管是捕獲的成鱟或是泥灘地上的稚鱟,的確也已經越來越不易被發現。造成台灣西岸鱟的消失,不管是因為族群遭到過去過度捕撈的結果而大量衰退,還是鄰近的棲地因為開發造成的破碎化甚至消失,我們錯過時機也已經無法回到過去檢驗。

受困魚網的公鱟。圖片來源:我們的島但是根據日本長達三十年在其瀨戶內海的歷史空照圖對照野外調查發現,由於填海造陸、港埠興建等海岸開發使沙灘消失,鱟的產卵場已經大為衰退。美洲鱟則因漁業和醫藥產業受到大量採捕,而當美國東岸的學者驚覺候鳥紅腹濱鷸(Calidris canutus)的數量已減少了1/3,是由於北遷路上所需的重要主食-鱟卵已經大量減少。此外,以鱟卵為食的鳥類更還有二十多種,這才喚起了更多愛鳥、生態喜好人士以及學者對於鱟的減捕和劃區保護棲地的推動。鱟成為泥沙灘生態系保育上的旗艦物種(flag species)和生物指標,當遺傳多樣性的流失成了喪鐘的第一響,希望能敲醒我們:台灣的鱟,其遠親和近鄰是由於什麼原因的消失,什麼又將會或已經是下一個受害者。

親緣地理分析v.s.海洋保護區

生物多樣性在「生物多樣性公約」裡分成三個重要的層次:生態多樣性、物種多樣性、遺傳多樣性。其中遺傳多樣性越高時,越能提供物種在面對多變環境的適應能力。看似大海一家親的海洋生物,事實上常常會受到各種古今環境的影響,而造成各地遺傳上的差異,例如緯度(溫度)、海流、地理屏障(如陸塊)等,各物種也會因為自身的行為模式、生殖策略而使得同一環境不同物種有不同的結果。所謂「地理親緣學」(phylogeography),就是先採集不同地理區的生物個體之肌肉或血液等微量組織(傷害性較低,生物仍可存活),萃取出組織內的遺傳物質DNA,再選擇DNA其中片段作為分子遺傳標誌。然後用分子遺傳分析的方法,比較不同族群DNA的差異程度,配合環境和生物特性,來探討親緣親疏關係、族群動態與物種在地理和時間的演化歷程等問題,同時也常常用作在保育策略上的重要工具。

海洋生物常常會根據本身的擴散能力、環境的助力或阻力,而決定其子孫綿延的距離;但是傳統標定生物幼生十分不容易,因此分子遺傳為基礎的地理親緣學,可協助解決此類問題。當我們把尺度放大到整個中國大陸海岸和台灣海峽海域的地理規模時,比較分布在大陸南界的北部灣(海南島西部的大海灣)至北界的舟山群島之間各地的幾個三棘鱟族群的DNA,發現鱟群可能從一萬七千多年前的冰河時期結束以來,隨著海水溫度的上升,像「墊腳石」一站站接力由較溫暖的南方向北擴散。且維持兩兩鄰近的鱟群有著最大的遺傳連通性,在大於500公里後會逐漸減弱。因此500公里左右的距離,可以作為設立鱟保護區的間距。當然越密集的保護區,對於鱟和其他海洋生物有更佳的保護效果,然而在現實上是不容易達成的;但是如果有個科學基礎根據,需要多大距離可以讓我們決定在何處設立鱟和其棲地的保護站時,才能夠接續成鱟子鱟孫綿綿不絕的海洋保護區網。

目前亞洲的三種鱟在分化歷程、擴散的路徑以致形成現今分布特徵,仍有許多待解之謎;由於鱟的分布範圍涵蓋全球海洋生物多樣性熱點的印尼馬來群島,解開其演化之謎也將有助於了解生物多樣性的產生。雖然目前對於鱟的整體演化研究尚未完成,但是利用環境與物種特性於遺傳多樣性的影響,也是可將之應用於保護區設計等保育策略上。

國際潮流與「藍金」新解

從遺傳的資料告訴我們,同一隻鱟可能會在金門、廈門間游走當隻「金夏一條鱟」,當我們只保護金門的鱟可能還不夠,還需要兩岸的合作。目前台灣方面,由於基礎族群數量資料還不足,三棘鱟尚未列為保育類動物;而大陸方面,雖然將鱟列入國家二級保護動物,浙江、福建、廣東和廣西各省也列入省級保護動物,不過棲地保護仍嫌不足。所幸,目前兩岸的學者和金夏等地方單位對保育鱟的都有一致的共識,只是在足夠的保護區設立,以及執法管理落實之前,保育鱟之路還有很長的一段要走。

ISSCHC的大會標誌-全球四種鱟的外形與地理分布圖。圖片來源:ISSCHC2007年6月在美國紐約舉辦的「第一屆國際鱟科學與保育研討會」(International Symposium for Science and Conservation of Horseshoe Crab, ISSCHC)中,除了交流研究與保育成果,來自全世界的鱟生物學者與保育學者簽名連署,向聯合國教科文組織UNESCO提案將鱟列為「世界襲產物種」(world heritage species)。不只是因為藍色的鱟血「藍金」製成的檢驗試劑在食品、醫藥和人體醫學上,是有無可取代的國際級重要性和其具經濟價值,也代表鱟在漁業資源、科學研究、生物多樣性與人類的社會文化的重要價值。

我在陳昭倫老師實驗室從事鱟分子遺傳的研究,學習試管裡的科技魔術,跑遍東亞採集組織樣本,探索各地的鱟文化。當有令人直冒冷汗的結果,如某些地區稚鱟數量減少、遺傳多樣性低等逐漸浮現時,就會令人聯想一些鱟在直接利用之外的永續價值的消失,例如棲地、生物多樣性與文化面等。生物消失地很快,保育之路就會顯得很漫長;所幸保育鱟從陳章波老師十年前開始以來,在地居民和政府逐漸重視,國際會議上有所共識,熱忱之火可能反而是由此相互維持下去的。

「好好鱟,殺到屎流」是流傳在台澎金馬的的俗諺,說明過去閩南鱟料理文化中,若不會好好料理鱟,剖破了腸子就會臭了整鍋鱟;同時這代表還有更多文化價值包含在其中。如今現代台灣環境再也沒有這麼多鱟可供食用,反倒是鱟及其多樣性豐富的棲地以及相關的人文文化,構成的生態與文化資源,可以創造出另一道「藍金」;如果任其糟蹋消逝,恐怕將會是現代「好好鱟,殺到屎流」的新解了。

【推薦網站】

  • 全球鱟資料最豐富的國際網站(英文版,由國際NGO生態研究與發展團隊ERDG製作)-主要以美洲鱟為主,包含新聞、基礎知識、推廣活動等等相關訊息
  • 適合一般大眾的互動式鱟中文網站(中研院生物多樣性中心海洋底棲生態學研究室製作)-透過有趣的互動界面,介紹鱟的生物學和文化的相關知識  

 【推薦書籍】

 兩億年之鱟

作者:陳章波等著

出版:金門縣政府發行

簡介:第一本也是目前唯一一本完整介紹鱟的中文通俗書籍, 包含鱟相關生物學、生態學、古今文化與保育觀,文字與圖片內容充實且十分平易近人。