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若大禹再世(五):大地之腎 濕地也能減洪喔!

李柏昱
・2014/12/20 ・2918字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 529 ・七年級

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本文由科技部補助,泛科學獨立製作

濕地除淨化水質外,更能有效發揮減洪的功能,圖為新海人工濕地。(圖片來源:Wikimedia Commons 作者:Lenovo-lin)
濕地除淨化水質外,更能有效發揮減洪的功能,圖為新海人工濕地。(圖片來源:Wikimedia Commons 作者:Lenovo-lin)

 

李柏昱 | 國立臺灣大學 地理環境資源學系

濕地作為水陸交界帶,能緩解雙方對彼此造成的衝擊,一方面淨化陸地汙染物,另一方面則減緩洪水與海浪對陸地的災害。目前臺灣對濕地的了解多側重於淨化能力,本專訪邀請長年投入濕地保育研究的國立臺灣師範大學方偉達教授,介紹濕地另一大被忽略的功能:「減洪防災」,並分享濕地的復育經驗,從終歸納展望未來臺灣社會如何與濕地共存共容。

大地之腎,淨化還能減洪

各國因各地國情不同,對濕地有不同的界定標準,依據1971年聯合國《拉姆薩濕地公約》中,各國共同對濕地作出比較明確的定義:「濕地是指沼澤(marsh)、泥沼地(fen)、泥煤地(peatland)或水域所構成之地區,無論是天然或人為、永久或暫時、靜止或流動的、淡水、鹹水或兩者混和,其水深在低潮位時不超過6公尺者。」目前臺灣一共有82處的國家重要濕地,保護著臺灣各地水與土的交界地帶。

過去,濕地由於其強大的淨水功能而被國人所熟知,並被賦予「大地之腎」的美稱。不過濕地還有另一項較少被提及與重視的功能:減洪(flood mitigation)。濕地由於是水與土之間的緩衝,對於臺灣的強降雨事件,造成河川水位亟漲,山洪暴發時,能發揮相當良好的滯洪功用,減少洪水的洪峰流量,讓水得以在此入注、下滲涵養地下水層,如果洪水水量超過濕地可容納量,濕地中的草叢、樹木,也能減緩水流,減弱洪水的破壞力。

在沿海地區,海岸濕地對陸地的保護效果也相當明顯。濕地如紅樹林在大浪來襲時,可以產生碎波效應,減少巨浪對陸地的沖蝕;此外,颱風來臨時也能預防海水倒灌,可以說是一道綠色長城,也不為過。世界上很多國家從過去人工大量營造防波堤、消波塊,改進為利用自然的紅樹林攔阻洪水,就是看上濕地對於減洪的卓越功能。

依據長期觀察之觀點而言,濕地做為自然且富有生命力的自然堤防,最大的優勢在於不會像人工堤防、水壩、抽水站等硬體工程,會隨歲月流逝而淤積、折損及毀壞,不需要投入大量人力與經費進行維護。復育濕地基本上是更聰明且永續的作法。目前臺灣各都市積極建設滯洪池,方教授認為也可改善其功能成為人工濕地,讓滯洪池吸水功能更佳,不僅僅是蓄水池,栽種植物之後,也能扮演都市中珍貴的綠色生態廊道的角色。

不過,方教授說「濕地固然可以起到相當程度的防洪作用,但是一定要搭配其他生態工程進行整體規劃及營造」,單靠濕地無法百分之百的杜絕洪水,但濕地如和其他的防洪設計能相輔相成,濕地數量越多,越能減少洪水的發生機率,例如桃園臺地有三千多個埤塘,就能有效分散颱風來襲造成洪水的風險。

濕地復育,必須因地制宜

濕地復育是長時間投入,且必須耐心耕耘的過程。第一階段必須恢復濕地的物理功能,例如在已荒漠化的土地上重新引進流水、進行土壤的改良;第二是引入生物的功能,包含植物的栽培,逐步由下而上建立生態金字塔,最終能吸引鳥類或其他較大型動物。方教授說:「復育是需要時間的仿自然推演,任何的復育工作都不能操之過急;以人為方式進行復育,絕不是立竿見影之事。」

儘管濕地有眾多優點,復育更需要較長時間和經費的付出,但是方偉達教授提醒,濕地的復育必須因地制宜,一旦在錯誤的地點進行復育,反而會弄巧成拙,濕地反而變成阻擋水流的障礙。例如關渡自然保留區的濕地本來的植物是蘆葦和茳茳鹹草,不會阻擋水流,但是過去當地地層下陷造成土壤鹽化,加上1964年,政府為了排洪的原因,炸掉了關渡獅子頭隘口,結果漲潮時的潮水帶來的海水倒灌的問題,水筆仔大量生長之後,阻擋水流反而不利於基隆河疏洪。此外,新竹的白地粉社區也有類似問題,在河道引進水筆仔之後,因為剛好是種在河口處,之後因為灌排不易的問題,反而開始發生淹水的問題。

另外相反的情況是,復育的濕地因為地點過於低漥,颱風來襲之後,栽種的植物幼苗被山洪沖刷殆盡,復育必須重頭開始。這些案例顯示,在人工濕地復育之前,當地的水質和水文(例如說,河川流速、颱風時的水位高度)都要調查清楚之後,才能動工。復育地區地勢太高,濕地植物會有缺水的現象;如果太低漥,颱風來臨之後,人工栽種的植物又會被沖走。如果地點選擇適當,濕地本身便具備自我復元的功能,莫拉克颱風高屏溪沿岸被沖走的濕地植物,現在又長回來了,新海人工濕地植物雖然被沖走,經過補植之後,現在也恢復了。

現代都市如何與濕地共存共榮?

隨著臺灣經濟快速發展,都市快速擴張,過去被認為會滋生蚊蠅、雜草叢生的濕地,由於沒有開發利用的價值,幾乎都被填平、排乾另作他用,例如過去桃園臺地有11.8%的面積是埤塘,但現在只剩下3.8%。如此一來,都市與水之間就失去了原本存在的緩衝地帶,洪水得以直逼人類為自我保護,所築起的堤防,這些高強度保護的城市,不淹則已,一旦潰堤,就是場大災難。

因此,在2014年6月通過的濕地法,引進國外共營共榮的概念,希望能促進臺灣濕地的復育。其中關鍵的「自主治理」理念來自美國印第安納大學諾貝爾經濟學獎得主歐斯壯(Elinor Ostrom)女士,她認為什麼都管的大政府,最後會變成什麼都管不好,不如由在地的社區民眾自己組織起來治理所身處的環境,能發揮比政府介入更強大的力量。因此,臺灣的濕地復育,必須先向下扎根,透過環境教育讓民眾知道濕地並不骯髒,健康的濕地有清淨流水、不會孳生蚊蟲。有關單位應讓民眾體認濕地的重要性與價值感,由下而上開始進行濕地保育工作。

方偉達教授感嘆,人的天性本身就喜歡玩水,但曾幾何時,人類不再親近水,反而開始害怕水,看到濕地就嫌它髒、想將它填平,並築起高牆(心牆),遠遠地離開河流。要避免現代人跟自然越來越疏離,我們更應該在都市中營造自然環境,暫且不管減洪淨化等遠大目標,從個人層次來說,當人們心情煩悶時,看到濕地平靜的池水,何嘗不是種心靈的療癒良方呢? (本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「專題報導」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

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李柏昱
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成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。

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保留海洋中的絢麗色彩——海科館陳麗淑博士專訪
科學月刊_96
・2021/09/30 ・5111字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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本文由海洋保育署廣告企劃,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 作者:採訪撰稿 ∕ 謝育哲 ∕ 本刊主編

大海中美麗的珊瑚礁是許多海洋生物的棲地,但由於海洋環境汙染及氣候變遷等問題,珊瑚的生存不斷受到壓迫,珊瑚白化問題更是屢見不鮮。為了讓一般大眾也能保育珊瑚,由海科館陳麗淑博士帶領的團隊從澳洲引進「珊瑚觀測」,用簡單色卡上的顏色與觀測珊瑚進行比對,就能評估該珊瑚的健康狀況。此外,海科館及海保署也進行更多的計畫與推廣,讓全民一起守護海底美麗的珊瑚。

圖/Pexels

海中有著形形色色的生物,如果要挑選出一種外觀最令人印象深刻的,肯定是色彩斑斕綺麗的珊瑚了!許多人常會誤認珊瑚是一種植物,但牠其實是不折不扣的動物。事實上,珊瑚是由許許多多的珊瑚蟲(coral polyps)所形成的群體。目前全世界共有超過 800 多種的珊瑚,而由珊瑚組成的珊瑚礁(coral reef)更是許多海洋魚類生存的家園。

但由於珊瑚生長速度極慢,且十分脆弱,近年來又因氣候變遷與海洋汙染等問題,造成珊瑚的生存出現危機。因此,保護珊瑚人人有責,但身為一般人的我們又該如何保育這些美麗又珍貴的海洋生物呢?本次《科學月刊》專訪了國立海洋科技博物館(以下簡稱海科館)的研究員陳麗淑博士,看看有哪些保護珊瑚的方式,以及介紹從澳洲引進的珊瑚觀測(coral watch)方法吧!

珊瑚遇到了什麼危機?

關於珊瑚,我們最常聽到的是「珊瑚白化」(coral bleaching)。但珊瑚白化代表什麼?又是什麼造成了珊瑚白化呢?

白化的軸孔珊瑚(Acropora spp.)與背景中的健康軸孔珊瑚形成對比。圖/WIKIPEDIA

由於珊瑚對於生存環境的溫度十分敏感,一般來說,對珊瑚而言最自在的水溫環境為 23~28℃,而生存的極限溫度範圍則為 18~32℃,若超過這個溫度區間,對珊瑚來說即為太冷或太熱的環境。陳麗淑表示,一但海水溫度超過 32℃,珊瑚就會出現白化現象。當然不是所有的珊瑚都會同時白化,各種珊瑚因生長速度不同,白化現象發生的情形也會有所差異。一般來說,生長速度較快的枝狀珊瑚比較容易白化,而團塊狀珊瑚則比較有抵抗力。

不過珊瑚到底是怎麼「變白」的?其實珊瑚白化詳細原因,是因為當環境溫度出現劇烈變化時,珊瑚內部的共生藻數量就會下降。由於共生藻是珊瑚繽紛色彩的來源,因此在珊瑚內部的共生藻數量多時,顏色就會飽滿鮮豔,而當共生藻離開珊瑚後,珊瑚的顏色便會越變越淡,最後白化,若後續沒有適當保護與處置,珊瑚就可能會因而死亡。所幸珊瑚白化並不是不可逆的,只要海水溫度回到適合珊瑚生存的溫度,珊瑚就會逐漸穿上牠美麗的彩衣,恢復原本繽紛的色彩。

過去臺灣周遭海域曾出現過多次珊瑚大量白化的現象,陳麗淑表示,珊瑚大規模的白化的情形主要集中發生在夏季,甚至在去(2020)年夏季就曾發生珊瑚大量白化的現象,由於當時的海水溫度偏高,且維持時間較長,使得臺灣各地出現珊瑚白化的情形。不過好消息是,根據調查,今(2021)年還未發生大規模的珊瑚白化,且時節已進入秋季,海水溫度下降,至少目前珊瑚不會面臨溫度升高的生存壓力。不過,陳麗淑也語重心長地提醒:「近年來海水溫度過高的發生頻率相較以往提高了不少。」令人擔心的是,若海水溫度升高頻繁,將可能嚴重衝擊珊瑚的生存。因此,我們必須想辦法保護珊瑚。

圖/Pexels

一般人該怎麼保護珊瑚?平易近人的「珊瑚觀測」

對一般大眾來說,並不是所有人都具備珊瑚的相關知識,對此,陳麗淑一直在思考該用什麼方法,才能讓沒有專業知識背景的大眾能參與保育珊瑚的活動呢?在公民科學領域中,有個名為「珊瑚礁體檢」(reef check)的珊瑚監測計畫。但由於珊瑚礁體檢的入門門檻較高,需要先經過一定時數的課程訓練,且所費不貲,因此這並不是一項適合所有人的方法。

這時陳麗淑想到了「珊瑚觀測」。事實上,珊瑚觀測約莫在 2009 年就已有人引進臺灣,但當時並未受到大量關注。直到 2018 年,陳麗淑帶領的團隊開始重新研究珊瑚觀測的方式,發現其背後的科學大有學問,也可簡化成任何人都能理解並運用的珊瑚監測方式。

珊瑚觀測主要是透過一張卡片,上頭有 4 種由淺至深的色調。陳麗淑表示,這些色調涵蓋了約 70~80% 的珊瑚種類,即使無法囊括其他特殊顏色的珊瑚,但卡片上的設計對普通人來說已是綽綽有餘。而觀測方法也很簡單,任何人只要帶著這張卡片潛水至珊瑚旁,將卡片上的顏色與想觀察的珊瑚顏色進行比對與拍照即可。如果是前往水深 6 公尺以上的區域,則建議觀測時攜帶光源,以避免色差造成的誤判。前文有提到,珊瑚的顏色代表其內部共生藻的數量,當共生藻數量越多,珊瑚顏色越深,也就代表越健康;反之,若顏色越淡則代表珊瑚的健康可能出現狀況了。

因藻類過度生長而造成的珊瑚白化 。圖/WIKIPEDIA

陳麗淑說明,珊瑚觀測背後的科學基礎十分紮實。這套由澳洲昆士蘭大學(The University of Queensland)學者馬歇爾(Justin Marshall)等人組成的團隊研發設計。團隊將珊瑚搬至實驗室中進行一系列實驗,觀察在各溫度區段中,不同溫度會如何影響珊瑚中的共生藻數量,並記錄珊瑚的顏色變化。在經過嚴謹的科學實驗後,馬歇爾團隊將其簡化並歸納成珊瑚觀測的色卡。陳麗淑表示,這套化繁為簡的觀測方式在經過推廣後,許多保育團體對於珊瑚觀測的接受度都非常高,能進而達到推廣珊瑚保育目的。

海洋公民科學知識報你知

珊瑚觀測

珊瑚觀測是一項由澳洲昆士蘭大學學者所辦理的非營利全球珊瑚礁監測計畫,將珊瑚的顏色變化標準化後,製作成珊瑚健康色卡,提供一種簡單的方法用以評估珊瑚健康,並為 CoralWatch 的全球數據庫做出貢獻。大家可以使用這些色卡協助科學家收及數據,支持珊瑚礁監測工作。

另外,珊瑚觀察也透過與世界各地的志願者合作,包括了潛水中心、科學家、學校團體、遊客參與其中,讓大眾更加了解珊瑚礁白化、氣候變化對於珊瑚礁的影響。

保育珊瑚面臨哪些困境?

雖然保育珊瑚是許多人的共識,但過程中依然面臨到許多的挑戰及困難。目前最常見的是海洋垃圾問題。由於珊瑚本身不會移動,當海洋垃圾在海中漂浮時不慎卡在珊瑚上,若沒有人為協助清理,則非常有可能造成珊瑚死亡。

圖/Pexels

陳麗淑舉例說明,由於今年 5 月起爆發 2019 冠狀病毒疾病(COVID-19)的本土疫情,位於基隆的潮境公園也為了防疫而禁止一般人下水。但當研究人員下水觀察後發現,因為沒人下水協助清理海洋垃圾,許多卡在珊瑚上的垃圾無法被及時移除,發現的當下已有許多珊瑚出現白化現象,這些珊瑚後續花了約一個月才慢慢恢復正常。

對此,陳麗淑曾與中研院學者邵廣昭等人討論,若保育區都沒有人進入可能並不是件好事,尤其當海洋汙染嚴重,垃圾很多的情況下,還是必須定期有人去協助清理。因此,保育區在人為管理的情況下或許才是保育珊瑚好方法。

你我都可以為珊瑚盡一份心力

我們還有什麼方法可以保護珊瑚呢?陳麗淑表示,如果你是一個會下水觀測的人,使用珊瑚觀測是個好選擇。無須再多帶任何設備,只要準備珊瑚觀測的卡片,攜帶相機與光源,就可以拍攝並記錄珊瑚的健康狀況。不過若是沒有相關潛水經驗或半路出家的遊客,反而可能在潛水的過程中不慎踢到或傷害珊瑚,因此潛水者必須要具備一定的潛水技術。

海洋保育署(以下簡稱海保署)為推廣友善珊瑚礁生態旅遊,提出「珊瑚礁區你該注意的 8 件事」,包含不踩踏、不揚沙、合格玩家、保持適當距離、使用海洋友善防曬、不餵魚、不吃珊瑚礁魚、減塑行動。

即便沒有下水,在岸上也有許多可以保護珊瑚的方法。舉例來說,在我們常用的防曬乳中,多數含有可能傷害珊瑚的成份,因此在選購時可以優先考慮「海洋友善防曬」。此外,由於珊瑚礁魚類可以協助清理珊瑚礁之中的藻類,讓珊瑚順利生長,我們應盡量避免食用珊瑚礁魚類。所以最重要的,是希望大家一起落實節能減碳,全球暖化是影響珊瑚生存的主要原因之一,若減碳能從個人做起,也是保育珊瑚的積極作為。

「海洋友善防曬」 的成分較不會傷害珊瑚。圖/Pexels

出書、展覽、辦活動 海科館邀你一起守護珊瑚

除了上述的個人保育行為外,海科館也辦理了一系列保育珊瑚計畫。陳麗淑表示,海科館的研究人員會定期前往珊瑚礁進行監測,還會前往各地宣傳及教導大家如何使用珊瑚觀測。

至於在珊瑚復育方面,海科館內也有養殖珊瑚,研究人員會把這些珊瑚移植到野外,或是使用不同的材質,測試珊瑚附著生長的情形等。未來希望透過這些方法,協助加速珊瑚的生長。

在教育方面,去年海科館與行政院環境保護署及科技部等單位,共同主辦的「2020 海洋公民科學家行動計畫」中,包含了「珊瑚保育監測」的主題。對此,海科館團隊舉辦了一系列的「針織珊瑚」活動。「針織珊瑚」主要是前往各地的小學,除了教導珊瑚的知識,以及倡導珊瑚保育外,讓小朋友們藉由織毛線的方式,訴說一則關於珊瑚的故事。每所國小的作品都有自己的主題,也讓小朋友在織毛線的過程中,思考珊瑚對於生態的重要性,從小扎根珊瑚保育知識。並在後續收集作品後,舉辦「陸上造礁——針織珊瑚計畫特展」。

此外,海科館也曾於 2019 年出版《珊瑚很有事:珊瑚保育×環境藝術×手作針織×珊瑚教案》一書,並榮獲第 44 屆金鼎獎。今年更在海科館官網建置「海科館悠遊數位海洋行動學堂懶人包」,整合科普電子書、電子繪本、數位課程學習平台、海洋知識、動畫學習、影片等。陳麗淑表示,透過這些教材與教案的持續推廣,希望能讓更多人利用這些資源,一起守護海洋中的美麗珊瑚。

海洋保育署與臺灣珊瑚保育

海保署於今年透過「臺灣珊瑚監測交流網絡建立與保育策略規劃」計畫,建立珊瑚監測與保育示範點,以及珊瑚監測交流網絡,選訂全臺灣共 32 個地點進行水下珊瑚礁調查。調查結果截至今年 9 月底,澎湖、恆春半島、東部、北部珊瑚覆蓋率多呈現穩定狀態,但小琉球珊瑚礁卻多數已衰退,可見除了受到全球暖化影響,不當的遊憩踩踏行為也對珊瑚礁造成嚴重衝擊。

此外,海保署也與行政院農業委員會水產試驗所共同合作,針對澎湖池東淺坪海域的棲地環境現況進行調查及珊瑚復育,增加棲地多樣性。截至今年 9 月底,珊瑚移植面積已達到 100 平方公尺,其中珊瑚礁魚類包含青嘴龍占(Lethrinus nebulosus)、鸚哥魚(Scaridae)、隆頭魚(Labridae)等也逐漸聚集在移植區域,豐富當地生態。

棕吻鸚哥魚。圖/WIKIPEDIA

此外,有鑒於目前許多單位都在進行珊瑚保育及復育相關工作,海保署今年度與海生館合作成立珊瑚保育專案辦公室,除了作為各單位資料蒐集整合中心,提供數據科學家分析資料外,還能進一步轉化為資訊呈現給大眾,使珊瑚礁相關專家學者、單位,以及一般民眾等,都可藉由此互相交流,同時兼具諮詢、推廣功能,協助提供珊瑚保(復)育相關標準作業方式及技術指導。並設立臺灣珊瑚礁水質採樣點及進行水樣分析,了解水質狀態,以作為後續珊瑚復育棲地及規畫保育方式選擇的依據。

為了鼓勵更多在地民間團隊參與,海保署亦透過辦理「海洋保育在地守護計畫」,支持在地團體進行公民科學、清除珊瑚礁覆網及珊瑚復植,希望能夠結合在地生活方式及資源提出具體保育策略,發揮社會影響力,促進在地參與珊瑚保育及復育作業,並提高民眾對海洋保育的參與及投入。

從政策面、科學面,再到行動面,海保署將持續呼籲全民共同守護臺灣珍貴的珊瑚資源。

海洋委員會海洋保育署正在舉辦 海有問題 我來分析 | 第一屆海洋公民科學家數據松!為臺灣周遭的海洋生態盡一份心力吧!

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