【研究成果】利用有孔蟲分析水質 FI Index在珊瑚礁保育的應用

by Yang-Kuang Chao
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撰稿  /  黃曉君 (科學推展中心特約編輯)


圖一、研究團隊在刁曼島東西岸根據人類活動以及開發程度,設立了共10個有孔蟲樣本採集地。(圖片來源:參考文獻[4])

珊瑚礁為海洋生物提供棲地及食物,支持多樣性高的生態系統,因而非常珍貴。可是,氣候變化和人類活動讓珊瑚礁的數目一直減少;因此,追蹤珊瑚礁的健康狀態,避免牠們的數量繼續減少至為重要。

 

甚麼是FI Index?

Foraminifera in Reef Assessment and Monitoring (FORAM) Index (FI Index) 正是一個用來監測珊瑚礁健康狀態的工具,它利用底棲有孔蟲的不同分類群的分佈作為指標,來分析水質是否適合珊瑚礁的生長及復原。有孔蟲對海洋沉積物、重金屬污染物、有機物及水質都非常敏感,某些類群對水質的要求跟珊瑚礁很相似,而且在珊瑚礁的生態系統中多樣性高,數量也多,因此很適合用來監測珊瑚礁的生長[1]。除此以外,這個指標可靠性高且測量方法簡單便宜,已經在澳洲大堡礁和巴西等地廣泛應用[2, 3]。

刁曼島(Pulau Tioman)海域的有孔蟲調查

在2021年,海洋大學地球所的潘惠娟助理研究員與馬來西亞登嘉樓大學地質研究團隊合作發表了一篇研究,他們在馬來西亞東岸,刁曼島的周圍海域進行了有孔蟲的樣本採集,以調查該處的有孔蟲分佈是否可以用作水質及珊瑚礁成長的指標[4]。

他們在刁曼島的東西岸根據不同的人類活動和開發程度一共挑選了10個採集地,一共採集了30個標本。分析結果顯示大部分的採集地點的FI值都大於5,表示水質條件適合珊瑚礁的成長和康復。可是有3個地點的FI值分別是2.8、3.0和3.6,其中包括在海洋國家公園及碼頭附近,和在浮潛和潛水的遊客勝地Tekek Bay附近的採集點;這些地方的水質只能勉強支持珊瑚礁的生長,但不適合牠們的復原。

圖二、掃描電子顯微鏡下的有孔蟲,1.h及1.i為有共生體的Calcarina有孔蟲,2.a、2.b及2.e分別為伺機性和耐受性高的Ammonia、Elphidium及Bolivina有孔蟲。(圖片來源:參考文獻[4])

 

有孔蟲與環境因素的關聯

在主成分分析中,FI Index被證實可以用作水質是否適合珊瑚礁生長的指標。FI Index與溶氧的含量、酸鹼度、含鹽度以及水溫有正相關,與有機物含量、細沙粒及泥漿含量則呈負相關。在典型相關分析中,也反映溶氧的濃度、酸鹼度、含鹽度和有機物含量對刁曼島的底棲有孔蟲的分佈影響最大。

不同生態區位的有孔蟲的數量會在不一樣的水質中增長:伺機性和對環境壓力耐受性高的有孔蟲分類群,如Ammonia, ElphidiumBolivina會在受污染、有機物含量高而溶氧量低的地方大幅增加數量;而有共生體的有孔蟲,如Calcarina的數量與溶氧量、含鹽度以及酸鹼度是有正相關的,因此會在水質良好的地方大量繁殖。而且,在Calcarina數量較多的Salang Bay也發現有較大片的珊瑚礁生長[5],由此也可以證明有孔蟲的分佈與水質是否適合珊瑚生存息息相關。

FI Index的應用

大部分在刁曼島的採集點的FI Index都高於4,反映水質適合珊瑚生長與復原,在東岸的採集點的FI Index更是大於5,代表在未來的白化事件中,這些珊瑚礁很可能存活下來並康復。

可是,在西岸測量到的FI Index比較低,死掉的珊瑚的比例也比較高[5],顯示刁曼島西面的水質受到海岸的開發、旅遊業和水上交通的負面影響。3個FI Index低於4的採集點都是著名的潛水地,可見這些活動增加了水中的有機物含量,令環境不適合有共生體的有孔蟲生存,而讓耐受性高的類群的數量增加。

FI Index的分析結果反映旅遊業對於水質的影響深遠,刁曼島海洋國家公園的管理人員需要密切監測水質較差的地點,重新考慮生態系統可以承受的遊客數目,以確保不會進一步損害到珊瑚礁的健康。

從這次的研究中也證實FI Index的應用便宜而且與水質有明顯相關,有助於珊瑚礁生長區域的水質分析,在未來可以跟珊瑚礁健康生態指標一起應用,以持續監測刁曼島珊瑚礁的健康狀況。這些指標也同樣可以用於其他在馬來西亞附近的珊瑚礁生態系統,以有效地保護珊瑚礁的生長。

 


參考文獻

[1] Hallock, P., et al., Foraminifera as bioindicators in coral reef assessment and monitoring: the FORAM index. Environmental monitoring and assessment, 2003. 81(1): p. 221-238.

[2] Schueth, J.D. and T.D. Frank, Reef foraminifera as bioindicators of coral reef health: Low Isles Reef, northern Great Barrier Reef, Australia. The Journal of Foraminiferal Research, 2008. 38(1): p. 11-22.

[3] Barbosa, C.F., et al., Foraminiferal assemblage and reef check census in coral reef health monitoring of East Brazilian margin. Marine Micropaleontology, 2009. 73(1-2): p. 62-69.

[4] A’ziz, A.N.A., et al., Reef foraminifera as bioindicators of coral reef health in southern South China Sea. Scientific reports, 2021. 11(1): p. 1-13.

[5] Shahbudin, S., et al., Current status of coral reefs in Tioman Island, Peninsular Malaysia. Turkish Journal of Zoology, 2017. 41(2): p. 294-305.

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