張水鍇、邱峋文、陳映竹、劉莉蓮/小琉球肚仔坪潮間帶已成為台灣第一個「海膽荒礁」 | 環境資訊中心

張水鍇、邱峋文、陳映竹、劉莉蓮/小琉球肚仔坪潮間帶已成為台灣第一個「海膽荒礁」

2021年02月18日
文:張水鍇(國立中山大學海洋事務研究所教授)、邱峋文(國立中山大學海洋事務所研究助理)、陳映竹(國立中山大學海洋事務所研究助理)、劉莉蓮(國立中山大學海洋科學系教授)
編按:屏東小琉球近年成為國人熱門旅遊地點,但爆滿的人潮也影響海洋生態。2019年「肚仔坪潮間帶」曾一度被考慮劃設為保育示範區,全年禁止進入,卻因缺乏研究數據與部分民眾反對卡關。屏東縣政府於是委託中山大學研究團隊調查,近期出爐的結果卻顯示,全台第一個因海膽數量過多形成的「海膽荒礁」可能已在此出現。
此事在媒體大量報導下引發關注,本文作者群為研究團隊成員、執行小琉球主要潮間帶底棲生物的生態調查,透過投書細說海膽荒礁的可能肇因,並提出研究者的建言。

2020年8月,中時新聞報導:「海膽入侵小琉球,海底滿是海膽,幾無立足之地」(聯合新聞網,2020;中時新聞網,2020),照片中密密麻麻滿是海膽,引起了社會大眾的高度關注。

無獨有偶,中山大學研究團隊經過一年的調查,除了看到小琉球肚仔坪潮間帶生物密度比過去大幅減少,更發現台灣第一個「海膽荒礁」(sea urchin barren)[1][2] 可能已經在此出現,在潮間帶礁台上放眼望去都是一顆顆的海膽和被啃食得遍體鱗傷的岩礁坑洞。

肚仔坪潮間帶因擁有豐富的海洋生物及獨特的珊瑚礁岩景觀,而在2000及2015年分別被劃設為琉球漁業資源保育區及自然人文生態景觀區,這裡是海洋底棲生物的重要保育所在地,也是潮間帶導覽員帶領遊客認識潮間帶生物的熱門解說處。

這個潮間帶在2019年曾被考慮要劃設為保育示範區,讓它成為全年禁止進入的種源保護區[3],但在需有研究數據作為管理依據的要求下而暫緩。屏東縣政府遂透過海委會的補助,於2020年請中山大學研究團隊進行小琉球主要潮間帶底棲生物調查與管理措施規劃協商,同時邀請自然科學博物館研究員趙世民擔任海膽議題之顧問。

肚仔坪潮間帶棲地劣化

依據當地導覽員早期拍攝的照片及在地居民之描述,早年肚仔坪的礁石平台上有著良好的底質,並有大片泰來草(學名:Thalassia hemprichii)形成的海草床,裡面有相當多的生物;然而對照2003年7月及2021年1月的照片,17年間,潮間帶礁台環境明顯改變,泰來草叢現在只是零星可見,取而代之的是凹凸不平、外形嶙峋的裸露礁石,以及數量龐大、會持續啃食礁岩的海膽,整個生態及環境品質明顯衰退。

肚仔坪生態環境改變,泰來草海草床已被佈滿坑洞的礁岩取代。上圖攝於2003年7月,王添正提供;下圖攝於2021年1月,中山團隊提供。

不僅如此,將底棲生物密度與5年前在同一範圍的調查結果作比較,出現同體型(>2 cm)底棲無脊椎動物的密度(隻數/平方公尺)從95.5(n=9,2013及2014年)降到19.4(n=4,2020年),減少了將近80%的現象,同時物種豐富度指數也減少了89%。

在物種組成上,與十年前的研究相比,2011年主要的物種為藏匿在凹洞縫隙處的大型蜈蚣櫛蛇尾(學名:Ophiocoma scolopendrina)佔68%,但現今多為小型(<2 cm)的短腕櫛蛇尾(學名:Ophiocoma brevipes),同時原來佔21%的海膽,現在提高到52%,其中梅氏長海膽(學名:Echinometra mathaei)的數量最多,口鰓海膽(學名:Stomopneustes variolaris)次之。另外還有比例相當高的各種海參(39%),這可能是因為海膽多了,其產生的生物碎屑也變多,導致海參食物來源無虞而數量增加。

海膽覓食後的砂狀排泄物,仍含有豐富的有機物,是海參的重要食物資源,圖中的黑海參正以觸手抓取底質上的有機顆粒為食。中山團隊提供,攝於2021‎年‎1‎月。

遍布海膽的海膽荒礁(sea urchin barren)

肚仔坪的海膽有多少?由現場勘查加上當地導覽業者提供之海膽分布資訊,研究團隊先計算中潮帶海膽密集分布區之面積,再透過無人機拍攝影像、分析計算單位面積之海膽數量,據此,初估中潮帶的海膽數量約在80至100萬顆之間(或甚至超過)。

珊瑚礁生態系中的藻類與珊瑚族群存在著棲地競爭的關係,而海膽則扮演草食動物的角色。啃食藻類讓珊瑚可有更多生長空間,因此適量的海膽族群有助於促進珊瑚礁生態系的發展;然而一旦海膽族群擴張失控,原本的海草/大型海藻(seagrass/macro-algae)棲地就會因高密度的海膽啃食而消失。

海草/海藻是熱帶和溫帶水域的重要生產者,這裡也是許多海洋魚類和無脊椎動物育幼、覓食、躲避天敵等的天然棲地,當生態系中的初級生產者及棲地都沒了,仰賴其生存的海洋生物也會隨之消失,到最後只剩下礁岩及海膽,這種狀態在科學界被稱之為「海膽荒礁」 [4][5],若不及時改善,這個棲地就會繼續在海膽的啃食下,衰退到無生氣只有岩礁(rock)的狀態。

現今的肚仔坪,已經是海膽荒礁的狀態了,在中、低潮帶有著數量龐大的海膽。其中最多的梅氏長海膽用牠的口器和棘刺就可以在礁石上挖洞,把自己藏在裡面,以躲避天敵的獵捕,並以海浪沖刷上來的藻類碎片、有機碎屑為食,另外牠們也刮食洞穴壁上的附生藻類,這種經年累月的挖洞及刮食過程,就是造成礁岩結構凹凸不平、外形嶙峋的主要原因。

雖然這些坑坑洞洞也能讓一些小動物有躲藏之處,但礁石被海膽過度侵蝕後也會變得脆弱不堪,更容易被風浪、人為踩踏而崩裂,這也讓海膽自己變得無處可躲,而有大量海膽裸露在礁石外的景象。

現今的肚仔坪潮間帶,在中、低潮帶可觀察到數量龐大的梅氏長海膽。中山團隊提供,攝於2021‎年‎1‎月。

遍布海膽的海膽荒礁。照片中深色黑點都是海膽,還有些海膽藏在礁岩洞穴中。蔡正男提供,2020年11月以無人機拍攝。

海膽荒礁的可能肇因

由於過去肚仔坪的生態調查資料不多、也不完整,因此很難確定造成現況的原因,研究團隊參考國外文獻及與海膽專家及在地業者討論後,認為可能有颱風及氣候變遷的自然因素,也可能有以下的人為因素。

海膽數量失控在全球各處都有案例,科學家認為導致海膽荒礁最主要的原因是過漁造成海膽天敵消失、以及有機營養鹽過量使海膽的食物增生。海膽本身存在不少天敵,包括某些種的龍蝦、螃蟹、魚類(如一些齒魨和鱗魨類、隆頭魚等)和螺類(如萬寶螺和蛙螺等)。

早期以漁業為生的小琉球居民現在仍維持靠海吃海的生活形態,部分居民會在退潮時前往潮間帶採集螺貝類、在岸邊垂釣或捕撈魚類等,這些行為除了間接造成小琉球的海洋生物多樣性日漸枯竭,也使海膽的天敵消失,沒有經濟價值的梅氏長海膽便肆無忌憚地成長並破壞礁台。

在觀光旅遊尚未盛行的2008年以前,在東港搭交通船去小琉球的人次大約是每年50萬人次以下,但近幾年觀光盛行,在2019年搭交通船進小琉球的人次大約為150萬(觀光局網站),推算起來觀光人次大約有100萬人,觀光人潮在島上產生的生活廢污水不容小覷。

雖然現在有污水處理設施,但無法涵蓋劇增的所有民宿,因此仍有大量生活廢污水直接排入海裡或潮間帶,造成水域優養化、藻類大量增生及海水酸化,除了會改變周遭水域的生物組成外,同時也會加速海膽侵蝕珊瑚礁的速度。另外,2019年全年進入小琉球杉福、漁埕尾及肚仔坪潮間帶的觀光人次約15萬2000人(屏東縣政府統計),過多的觀光客在潮間帶的踩踏和拿捏行為,也加速海洋生物的消失及脆弱礁台的破壞。

小琉球遊客數逐年攀升,造成海洋生態環境過度承載。上兩張圖為2020年在潮間帶有整包被民眾吃完丟棄的鐘螺及蠑螺殼;下兩張圖是杉福及肚仔坪潮間帶附近的污水漥。劉莉蓮提供

產、官、學攜手合作,共同翻轉「海膽荒礁」

依據目前調查結果,顯然肚仔坪潮間帶的珊瑚礁生態系已逐漸喪失其功能,無法達到「漁業資源保育區」及「自然人文生態景觀區」保護自然景觀和保育生物多樣性的初衷。由於海膽過多並非全然是生態系自然消長造成,很大部分與人為過度干擾有關,包含海膽天敵遭過度採捕、廢污水排放導致優養化及過多觀光客的人為踩踏等,若想改變現況,勢必要有所作為。

本團隊與當地導覽業者共同討論如何翻轉「海膽荒礁」,以下之管理建議供相關單位做參考:

(1)海膽天敵減少問題:建議對當地居民及釣客進行宣導,限制採捕海膽主要天敵,也可考慮將這些物種列入法令禁捕之保育對象。

(2)廢污水排放問題:建議檢視污水下水道系統或污水處理設施,確保廢污水經淨化處理後才排入海洋。

(3)人為踩踏問題:建議限制同時段進入潮間帶人數(例如上限300人),並在肚仔坪潮間帶劃設「核心保育區」,以保護此區域生物不受干擾破壞並進行復育;同時也在此劃設生態導覽路線,以限縮遊客踩踏範圍。

(4)海膽過量問題:建議仿國外作法以人為方式移除海膽。由於國內過去並無相關研究,對於需要移除多少海膽及如何移除,才能有效改善海膽荒礁現象並不瞭解,因此,建議先進行文獻探討及小規模移除測試,監測移除區內生物多樣性及生態系恢復速度,評估其成效,以為翻轉「海膽荒礁」之行動依據。屏東縣政府同意將參酌這些建議,以推動肚仔坪潮間帶的生態恢復。

參考資料

[1] K. Filbee-Dexter, R.E. Scheibling, Sea urchin barrens as alternative stable states of collapsed kelp ecosystems, Mar. Ecol. Prog. Ser. 495 (2014) 1–25. 
[2] D.R. Bellwood, T.P. Hughes, C. Folke, M. Nyström, Confronting the coral reef crisis, Nature. 429 (2004) 827–833. 
[3] 張水鍇、陳映竹,〈遭觀光「踩踏」的小琉球潮間帶,保育區管理體制需強化〉,環境資訊中心(2020年3月29日)。
[4] J. Pearse, C. M.E., D. Leighton, M. C.T., N. W.J., Marine waste disposal and sea urchin ecology, in: W.J. North (Ed.), Kelp Habitat Improvement Project, California Annual Report, 1969 to 1970., California Institute of Technology, Pasadena, CA, 1970: pp. 1–93.
[5] C. Birkeland, The influence of echinoderms on coral-reef communities, Echinoderm Studies. 3 (1989) 1–79.