2021年9月6日 星期一

用科學研究幫助淡水魚復育

臺灣石𩼧


/ 王玠文海生館出版中心

/ 朱育民海生館產學合作中心主任


        臺灣四面環海、氣候溫暖,擁有許多的高山與溪流,這些多元的條件讓生物們可以在這座島嶼上找到適合自己的安身之處,並各自發展出獨特且多變的生物樣貌,而豐富的溪流與湖泊生態系,也孕育出多樣的淡水魚,目前已被發現且記錄的臺灣淡水魚種約有兩百七十種之多。然而這幾十年來隨著工業發展、城市開發與環境變遷,自然環境也遭受到破壞,不若以往和諧,古早時期去溪邊抓魚、釣青蛙、人與自然共存的景象也不復見。近幾年來保育意識甦醒,我們開始關注人類與自然環境間的關係,包括與山林、溪流間的生態平衡。只是,在人類多年的肆意妄為之下,環境已受到相當多傷害。生態保育一直是相當複雜的議題,若未妥善處理將會危害本就脆弱的環境,在這篇文章中,我們訪問了海生館研究淡水魚的專家朱育民博士,與我們談談淡水魚以及牠們的保育問題。

 

        淡水魚一般可分為初級淡水魚、次級淡水魚與周緣性淡水魚,初級淡水魚牠們一生只在陸地的淡水河川中生活,如臺灣石魚賓、溪哥(馬口鱲)、馬口魚(縱紋鱲)等。次級淡水魚牠們大部分的時間都在淡水水域,但有時可以到河口或近海處的海水中生活,如大肚魚、吳郭魚。周緣性淡水魚牠們的生命週期中必須要回到大海一段時間,如鰕虎魚、鰻魚、鮭魚等。周緣性淡水魚又有分為三種洄游形態,一個是「溯河洄游」,比如鮭魚,牠的一生大部分都在大海,但是要繁殖下一代時(生命結束前)會回到淡水繁殖,後再回到大海生活。「降海洄游」則是反過來,比如鰻魚,牠的一生多在淡水,但要繁殖下一代前會到大海,在大海誕生的幼苗之後再回到淡水河川生活。最後一種是「兩域洄游」,比如鰕虎魚類,一生大部分都在淡水河川生活,成魚在河川產卵孵化成幼魚苗後會被沖到大海或河口處,然後可能會在海水域的環境待幾個星期到幾個月不等的時間,成長至具有游泳能力的幼魚後,再溯河洄游到河川。

 

    「當我們討論保育,要從物種及其遺傳訊息的問題開始。」朱育民老師這麼說。

 

       很多人會覺得放生會讓這條溪流的魚種變多就可以增加物種多樣性,但其實並不是這樣的,比如以臺灣石魚賓魚來說,這個物種早期並不存在恆春半島,但近年這種魚出現的越來越多,牠們就會壓縮到當地魚種的生活空間。」朱老師跟我們分享,一般說到「外來種」的時候,我們通常想到從國外移入的物種,比如琵琶鼠、吳郭魚等,但其實外來種是一個相對的定義問題。臺灣每條河川都是各自獨立的,幾萬年來物種在各個地理河系已演化成適應各自生態的特性,即使是相同的物種,北部與南部可能已不盡相同。「比如今天有一物種,牠的棲地在臺灣西部,但被引到東部去,那對東部當地生物來講這就是外來種,我們一般稱為『異地引入種。』朱老師說,「我舉個例子,花蓮的白鮑溪,當地已被引入太多的西部魚類物種,比如馬口魚和臺灣石魚賓等魚類,這些雖然都是臺灣原生物種,但是卻不是白鮑溪當地的原有物種。東部那邊有很多鰕虎魚類的分布,例如日本禿頭鯊(日本瓢鰭鰕虎)、枝牙鰕虎等。當牠們剛溯河游回河川時多數鰕虎幼魚的體型還很小,當這些鰕虎幼魚游回來剛好成為大體型馬口魚或臺灣石成魚的食物。這樣的結果就會變成當地的原有物種一直減少,但外來種一直在增大。

 

朱老師到野外進行研究樣本採集

細斑吻鰕虎


        物種保育的問題非常細緻,即使是同一種生物,不當的引入也會對物種造成傷害。「不是說把不同來源的同種生物放到同一個環境就會沒事。我們打個比方,鯝魚(臺灣鏟頷魚)在新竹與臺東都有分布,但因臺灣東部與西部有中央山脈阻隔,鯝魚在新竹的族群與臺東族群已經演化成適應各自棲地環境的特性(基因序列有所差異)。那麼若是我們隨意幫生物搬家,把牠從新竹移到臺東,那麼這就會造成兩個結果:第一是牠有可能無法適應當地的棲地環境,進而將弱化基因遺傳給當地的同種生物,造成這個物種在當地有滅絕的風險。第二是牠有可能在當地變成強勢物種,進而影響原棲地的其他原生物種。

 

        也因此,在保育之前,我們有必要先建立物種的遺傳訊息(DNA定序)。「為什麼建立各地區的物種遺傳資料庫重要呢?因為我們光從外表是無法分辨牠們的來源地,只有建立每個地區物種的基因資料庫,才能分辨這個物種的遺傳地理分佈特性,知道牠是來自臺灣哪裡的地理河系,是來自臺灣本地還是外國。」

 

        建立資料庫聽起來簡單,但其實非常複雜。

 

        第一步,便是找到研究物種,因此研究學者還得兼具抓魚的功夫。抓魚的方式也很多,比如可以用潛水採捕、釣魚方式、用魚網圍捕或撈魚、用麻醉劑或電氣採捕 (需向政府申請許可)…等等,都是採集的方式。「有些人可能會覺得做淡水魚採集可以去爬山玩水很棒,但其實野外採集常常是很累的。首先我們要帶的東西非常多,比如採捕器、漁網撈網、藥劑、樣品保存的容器、冰桶、打氣幫浦、解剖刀剪、潛水衣及器具等等,晴天時還好,但雨季期間也是要進行就很麻煩。」「而且魚會到處游,雖然我們大概會知道牠們在哪裡出沒,但還是會有抓不到的時候,那就無法研究了。像我本來想做彈塗魚,但是因為牠們生活在泥巴裡,看得到卻捉不到。有次在臺南海邊泥灘地採集,我不小心就陷了下去,越陷越深,無法自己爬起,那時的海水漲潮又漲的很快,還好有同行者拿樹枝把我拉起。」回憶起當時的狀況,朱老師仍心有餘悸。

 


日本禿頭鯊(日本瓢鰭鰕虎)

        抓魚還只是第一步,有了樣本之後,還要做物種分析與鑑定。鑑定的第一步,是看生物的外部形態,比如魚身上的鱗片有幾片、牠的背鰭鰭條數有幾條,像鰕虎魚的臉上還有一點點突起的乳突,不同種的鰕虎乳突排列方式也不同。另外,眼睛的間距、吻端到背鰭的距離多少、第一、二背鰭有幾條、多長等,都是研究者判定不同種生物的標準。最後再去取樣本做DNA分析,了解物種間的親緣關係。

 

        透過DNA的分析可以讓我們了解很多事。以原為兩域洄游型的極樂吻鰕虎來說,有些人認為牠已經演化為陸封型的初級淡水魚,因為牠的卵粒偏大,卵數偏少,而棲地幾乎都在水庫上游處,這些都是陸封型魚類的特徵。但是朱老師在研究牠們的粒線體基因時發現,牠們的基因在臺灣所有河川中並沒有分化的現象。朱老師進一步解釋,「臺灣不同地理區河川生態環境有所差異,久了生活在其中的生物也會演化為不同的基因型。但是我發現極樂吻鰕虎基因並沒受到不同河川地理位置的隔離作用影響,呈現出分化現象。也就是說極樂吻鰕虎在臺灣所有的河川中還呈現基因交流(gene flow)的現象,推測極樂吻鰕虎雖有陸封型初級淡水魚的特徵,但也應該還保有降海洄游的特性。」透過DNA分析,也可以提供物種鑑定的依據,並讓牠們擁有自己的姓名。「像溪流細鯽我們以前一直把牠歸為臺灣副細鯽(臺灣白魚)物種,後來經過基因分析,加上形態研究與地理分布特性,發現牠與原以為的臺灣副細鯽有所差異,因此把牠分為新種,重新命名為溪流細鯽。」

 

朱育民實驗室的各式淡水魚標本

        

        「物種與遺傳的基本資料建立好之後,我們才能正確、有效的保育。」朱老師進一步說,「理想狀態我當然希望可以保育所有物種,但是在資源有限的情況下,我們可能需先選定保育的目標物種,並做好完整的研究,來規劃與執行正確的保育。」「現代科學的發展越來越快,早期我們關心的問題可能是哪裡有魚哪裡沒魚,現在我們可以去看生物的基因訊息,來提供保育與復育的規畫參考。例如只分布在花蓮與臺東的細斑吻鰕虎(瀕危物種),根據我的基因研究,在花蓮的水璉溪及花蓮溪,與臺東河系族群已呈現遺傳分化現象,因此未來在進行保育復育時,應避免將已分化族群的基因相互污染。

 


鯝魚(臺灣鏟頷魚)

        朱老師也表示,保育並不是一昧反對建設,而是希望透過科學研究,讓人與自然間能取得平衡。保育與建設這中間會有衝擊,但透過研究的努力,相信人與自然間未來可以共存共榮。最後朱老師跟我們分享某次採集中的故事,「有次我去野外採集,當時天氣相當悶熱,滿身蚊蟲叮咬,作業中突然來了一場大雨,當時身心俱疲,但採集還是要繼續做下去。所幸後來有採到研究樣本,這時雨停了,天空出現彩虹,整個心情也豁然了。做研究就是這樣的,通常不會一帆風順,我們想到問題後就會盡力找出答案,雖然過程辛苦,但我覺得找到答案的成果時心情會很開朗,也希望能透過我們的研究,讓自然界的物種迎來牠們的彩虹。」

        


紫深枝牙鰕虎

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