撰稿 / 黃愷翊 (科學推展中心特約編輯)
審訂 / 何珮綺 助理教授 (國立臺灣大學海洋研究所 海洋生物與漁業組)
海洋生態系中，單細胞海洋生物是海洋食物網與生物循環系統的基礎。各種單細胞海洋生物具有不同的光合速率、養分利用率，會影響到生物多樣性和生產關係，因此單細胞海洋生物聚落的空間分佈與群集動態對初級及次級食物網能量傳遞與生產力有顯著的影響。
東海為西太平洋地區高漁業生產力的邊緣海域，以中國沿岸流、台灣暖流與黑潮為主要的營養來源。在多個洋流影響下，東海內的營養系統在時間與空間上有很大的變化。在氣候變遷下，食物網底層微型與小型浮游動物隨環境改變壓力的變化將影響魚類生產力，然而東海地區跨越足夠空間分布與時間尺度的調查研究目前仍有不足。
臺大海洋所團隊進行44次巡航，探索東海浮游生物群體時空變化
國立臺灣大學海洋研究所助理教授何珮綺、特聘教授謝志豪與陳家婷博士共同分析東海區域採集的微型與小型浮游動物的群集組成，旨在研究台灣北部東海區域微型（<50 μm）與小型（20-200 μm）浮游生物的時空變化，以及浮游生物群集對長期氣候變遷的反應。研究團隊從2009至2021年間，進行44次研究巡航，從東海204個站點採集了樣本。以FlowCAM分析有光層微型與小型浮游生物之影像，測量其種類組成與細胞大小的時空變化，並與海域內環境因子與氣候指數連結，探討營養供應、溫度和光強度對東海浮游生物動態的影響，研究成果已發表於《Progress in Oceanography》。
圖1. 用於拍攝與測量浮游生物影像的器材FlowCAM。（何珮綺助理教授提供）
圖2. 本研究於東海採樣地點分佈圖。藍色圓形表示2009-2021年的採樣點；紅色圓圈代表位於東海南部橫斷面，進行環境變數與季節性調查；而黑色三角形符號代表2017年的夏季巡航採樣點，探索東海浮游生物空間分佈與變化。然而由於氣候或時間限制，不是每次巡航都能拜訪每個採樣點。
大規模氣候變遷影響東海浮游植物群體消長
以時間維度來看，東海區域於此十年期間海表溫度明顯上升，且氮、磷、矽營養鹽減少，使無殼類纖毛蟲與鏈狀矽藻群體減少。此外，這些營養鹽濃度與太平洋十年震盪指數（Pacific decadal oscillation, PDO）呈正相關，而矽藻與渦鞭毛藻比例與PDO指數呈負相關。太平洋十年震盪指數是約以10年為週期的太平洋氣候變化現象，由此可知，長期大規模溫度變化是東海浮游植物群集的主要影響因素。
圖3. 東海區域主要微型與小型浮游生物於2009至2021年間的生物量變化。
浮游生物群體空間分佈受營養鹽分佈與洋流影響
空間分布變化上，本研究以Normalized Biomass Size Spectrum （NBSS）斜率測量浮游生物群集內的個體體型大小分布，反映了海洋生態系統中營養與能量的轉移動態。較陡的NBSS斜率反映了在營養受限的條件下，生態系統以較小、營養效率更高的浮游生物為主。相反，較緩的NBSS斜率表明自食物鏈階層由上而下的控制，有外在干預力量讓較小浮游生物的數量減少，並使得較大的生物佔據主導地位。
研究結果顯示，高鹽分離岸地區矽藻與纖毛蟲相對生物量較高，使NBSS斜率較緩，而冬季高營養鹽濃度區較陡的NBSS 斜率較陡，顯示微型浮游生物的相對生物量高，可能是水層強烈混和使得光線不足，以及浮游動物捕食壓力使細胞較大的浮游植物減少。
除此之外，本研究透過2017年的夏季巡航也確定了浮游生物聚落的空間分佈受到三個不同洋流的影響。中國沿岸流影響區域以渦鞭毛藻為主要物種，台灣暖流 （Taiwan Warm Current）與黑潮（Kuroshio Current）影響區則是矽藻佔優勢。
圖4. 夏季東海區域中國沿岸流（Cluster 1）、台灣暖流（Cluster 2）、黑潮（Cluster 3）影響區域小型浮游生物組成。
此研究不僅觀測東海地區浮游生物於氣候與環境變遷下的時空分布變化，讓我們更加了解長期環境因子對塑造浮游生物群集的重要性，以及浮游生物群體如何應對氣候變遷與人類活動。在研究方法上，本研究也顯示如何使用半自動影像分析儀器FlowCAM增加長期浮游生物觀測資料收集的效率。
參考資料
[1] Chen, C. T., Ho, P. C., Lin, F. S., Wong, E., Shiah, F. K., Gong, G. C., & Hsieh, C. H. (2025). Spatiotemporal variation in marine plankton communities driven by environmental changes in the East China sea. Progress in Oceanography, 103434.
[2] 東海地區微型與小型浮游生物長期變遷（2025，5月14日）。國立臺灣大學海洋研究所。https://www.oc.ntu.edu.tw/news/36036/
