By OCAdmin in 研究報導 on

本所生物組魏志潾老師團隊在高屏峽谷海底的密集採樣，輔以物理組內潮模式結果之綜整分析，發現高屏海底峽谷強烈生物和物理耦合現象。自2014年 11月起，魏志潾老師在科技部FATES-HYPER計畫及教育部學生海上實習的支助下，在臺灣西南海域高屏海底峽谷 (Figs. 1a, b) 進行為期一年 (共五航次) 的底棲生態、地質及水文觀測，並透過詹森老師及學門資料庫邱銘達博士發展的內潮模式，比較與分析食物供給及內潮引發的強烈底流對底棲動物群聚結構的影響。研究發現內潮引發的強烈底流不但直接降低生物豐富度、多樣性及改變組成，也掏選有機質較低的粗顆粒泥沙，進而減少食物供給，再間接影響生物豐富度及多樣性(Fig. 1c) 。

Fig.1 (a) 高屏峽谷相對位置； (b) 2014-2015海洋所生物組學生實習航次採樣點；(c) 生物和物理耦合相關係數網路圖。Fig. 1 (c) 中綠線為正相關，紅線為負相關，粗細代表相關係數大小，非顯著相關係數未顯示。紅字標代表內潮相關因子，綠字標代表食物供給因子，黑字標代表底棲群聚結構因子。

全球大約只有120個大型海底峽谷直接連接河川(約佔全球海底峽谷約2.4%)，而高屏峽谷向上連接源自玉山的高屏溪，向下匯至超過五千公尺深的馬尼拉海溝，加上地震、極端降雨頻繁引發的海底濁流，複雜地形引發的強烈內潮，高屏峽谷因此成為國際知名沉積物源匯過程及海底地質災害的自然實驗室。在過去學者的持續努力之下，高屏峽谷特殊的物理、地質，化學環境以及對南海甚至全球碳收支的貢獻也逐漸被揭露。然而由於峽谷地形複雜，傳統生物採樣困難(如底拖網採集)，因此我們過去對臺灣周遭複雜的海底峽谷生態所知甚少。因此魏志潾老師帶領海洋所學生利用海上實習的機會，以海研一號新建置的大型複管式沉積物採集器 (Fig. 2) 採集小型及大型底棲動物 (Fig. 3) ，並利用高屏峽谷的獨特的高能量環境來驗證基礎生態學理論。

此研究由廖健翔博士(現職日本海洋研究開發機構JAMSTEC)負責小型底棲動物以及陳冠銘(本所碩士班學生)負責大型底棲動物，及邱銘達博士負責內潮模式結果分析。此研究為首次針對高輸沙量高山溪流 – 海底峽谷系統 (small mountain river – submarine canyon system) 的生態學研究，也是南海地區的第一個海底峽谷底棲生態研究。此研究推翻了過去認為海底峽谷為底棲生物多樣性和生物量的熱點 ，證明高屏峽谷可能是海底峽谷生態學研究的新範例。證據顯示相對定棲的小型及大型底棲生物顯然受害於強烈內潮及其他地質災害。但誰能從此高能量的環境中受益？過去的研究認為移動能力強的巨型底棲生物 (如甲殼類，頭足類和魚類) 能夠逃離峽谷內的物理擾動，進而獲益於峽谷內較豐富的食物供給。陡峭的高屏峽谷是陸源及海源沉積物的主要通道，向南海海盆輸送大量的有機物質，但深海底棲生物是否能利用這些外來的有機物質仍然不被了解，這些都是未來待研究的課題。在全球氣候變遷之下，新的風暴和降水模式可能影響高山溪流氾濫的頻率和強度，以及其引發的海底地質災害。了解底棲生物群聚在高屏峽谷受到大規模物理擾動下的影響和恢復狀況，將有助於預測氣候變遷或人為活動對深海生態系統的潛在影響。

以上成果由魏志潾老師主導，本所5位同仁共同撰寫於最近出版於海洋跨領域期刊Deep Sea Research Part I. 論文見http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr.2017.05.014：

Liao, J.-X., Chen, G.-M., Chiou, M., Jan, S., Wei, C.-L. (2017) Internal tides affect benthic community structure in an energetic submarine canyon off SW Taiwan. Deep Sea Research Part I. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr.2017.05.014.

(撰稿：魏志潾，2017/5/28)

Fig. 2. 海研一號於高屏峽谷作業 [魏志潾攝影]。圖中儀器為2015年海研一號貴儀中心新購買的深海大型複管式沉積物採集器，每次施放可回收12個長40公分直徑10.5公分的表面沉積物以及長20公分直徑10.5公分的底水。複管式沉積物採集器可採集不受擾動的沉積物樣本及保留完整沉積物及底水介面

Fig. 3. (a) 深海底泥中的海洋線蟲：優勢種 (左上) 、僅存於斜坡的穩定種 (右上及左下) 、峽谷內適應擾動環境的拓殖種 (右下) [廖健翔攝影] 。(b) 深海底泥中的海洋多毛類: 適應高屏峽谷擾動環境的深層底泥攝食者 [照片剪輯自網路來源http://www.invertebase.org; http://personal.cityu.edu.hk; http://www.boldsystems.org]