樣本收集

雨傘旗魚樣本於2009 年 4 月至 2012 年 2 月，在臺灣東部海域 (Fig. 5) 採 集233 個樣本 (雄魚 127 尾與雌魚 106 尾)，體長 (LJFL) 111 - 245cm (Fig.

6)，體重 4 - 64 公斤，並採集於南中國海捕獲的 30 個樣本 (Fig. 5)，進行採 樣地點比較。

下顎尾叉長 (lower jaw fork length, LJFL) 為旗魚類較適合的體長測量 方式，因為旗魚身體細長和側扁，與鮪魚類相比較時，可降低因嘴長度的差 異。根據雨傘旗魚及鮪魚攝食研究 (Arizmendi-Rodríguez et al., 2006; Menard et al., 2006)，體長級別以 20cm 為組距，因此，本研究設定體長組距範圍為：

<140, 141~160, 161~180, 181~200, 201~220 與 >221 cm (LJFL) (Table 1)。

至新港魚市場採集回來的雨傘旗魚肌肉樣本，採集尾柄部位白色肌肉，

並採集雨傘旗魚胃內容樣本，帶回實驗室進行分析處理，按同位素質譜儀測 定要求，對樣品進行處理和測試。採集的魚類樣品在- 20℃冰櫃中保存，然 後魚類樣本在實驗室解凍、蒸餾水洗滌後，經實驗室進行分類鑑定及對其胃 含物做分析鑑定後，選擇取樣。分析的樣本取自魚體白色肌肉的部分，因為 白色肌肉中的δ¹³C 和δ¹⁵N 的變異程度較其他組織小 (Pinnegar and Polunin, 1999)。

接著用10% HCl 清洗樣本，排除樣本體表碳水化合物的干擾，再用蒸 餾水洗滌至中性。然後再經由冷凍乾燥處理，冷凍乾燥完成後，再分別取肌 肉樣本約 1 毫克，將樣本裝在錫製的膠囊中，並將膠囊壓實成錫球，其間 不留空氣，錫球即可直接利用同位素分析儀進行分析測定。進行同位素分 析，樣本處理流程如Fig. 7 所示。

2.2.3 穩定同位素分析

穩定同位素分析是在中央研究院環境變遷研究中心進行，儀器首先將錫 球在1000~1050℃下燃燒，燃燒產物經載氣 (氦氣) 通過Cr2O3和活性Cu柱淨 化。這樣，生物樣品中的碳和氮可完全轉化為N2和CO2氣體，再經由質譜儀 測定同位素的組成，分析穩定性同位素的方法參考Pinnegar and Polunin

(2000)、Davenport and Bax (2002)。

為使全世界不同實驗室的測定值能互相比較，因此，穩定同位素分析都 必須使用相同的參考比較標準，相關同位素分析所使用的參考標準乃參閱 Clark and Fritz (2000)。進行譜儀分析時，有關測量的國際標準品比對，δ¹³C 的國際標準品為Pee Dee Belemnite (PDB)，δ¹⁵N 則以大氣作標準。穩定性同 位素的比例以千分比為單位，計算公式如下：

3 standard

sample

10 1⎟⎟×

⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ −

= R X R

δ (‰)

其中X 為¹³C 或¹⁵N，R是¹⁵N/¹⁴N 或¹³C/¹²C。

營養階層的估算，根據下列公式：

Trophic level = (δ¹⁵Nconsumer – δ¹⁵Nbaseline)/TEF + 2

TEF (trophic enrichment factor) 為同位素的富集度，一般根據 Minagawa and Wada (1984) 每一階層TL 約為 3.4‰，本研究根據Vanderklift and Ponsard (2003) 參閱δ¹⁵N富集度 (TEF) 之相關文獻 (Caut et al., 2009)，採用海水魚 類富集度 (TEF) 2.4 ‰ 為估算值。δ¹⁵Nconsumer為消費者之氮同位素數值，

δ¹⁵Nbaseline 為營養階層 (TL) 的計算基線，如以基礎生產者為計算基線，其

營養階層 (TL) 為 1。如以基礎消費者為計算基線，則其營養階層 (TL) 為 2，依序來估算接續之消費者的營養階層。本研究採用臺灣東部海域草食性 貝類黑鐘螺 Chlorostoma argyrostoma argyrostoma (Gmelin, 1791) 之δ¹⁵N 測 量值 6.24 ‰ ± 0.29 SD (n=5)，做為計算營養階層的基線 (TL=2)。

2.2.4 資料分析

δ¹⁵N and δ¹³C 與體長之間的關係，分別採用線性回歸分析 (n=263)。利 用多變方分析 (MANOVA) 來檢定雨傘旗魚肌肉之碳氮同位素，在性別、

體長級別、採樣地點、季節之間是否有差異。當樣本有顯著差異時，以 Tukey’s HSD test (Tukey’s Honestly Significant Difference Test) 來進行事後 檢定分析。季節分析則分為春季(2-4 月)、夏(季 5-7 月)、秋季(8-11 月)及冬 季(11-1 月) 四個季節，統計分析採用R套裝軟體進行分析 (R Development Core Team, 2008)。

2.3 結果

2.3.1 體長與同位素之關係

雨傘旗魚肌肉的δ¹⁵N測量值介於 7.51 至 14.19 ‰ (平均=12.05±1.23

‰)；δ¹³C測量值介於-22.04~15.48 ‰ (平均為-17.68±1.15 ‰) (如Table 1 所 示）。δ¹⁵N的數值變化範圍比δ¹³C較寬廣 （6.68 比 6.56）。雨傘旗魚的肌肉δ¹³C 和δ¹⁵N數值與體長 (LJFL) 之關係。分別如Fig. 8、Fig. 9 所示。

體長和同位素之間的關係以線性迴歸來分析，同位素δ¹³C與體長呈負相 關：

δ¹³C =-0.0153 (±0.004)×LJFL-14.777 (± 0.720) [n=263; r=0.242; P <

0.001)],

然而同位素δ¹⁵N與體長呈正相關：

δ¹⁵N = 0.0393 (±0.003)×LJFL +4.768 (± 0.638) [n=263; r=0.597; P <

0.001)].

在雌雄之間同位素δ¹³C及δ¹⁵N均沒有顯著差異，因此，雌雄樣本合併處 理。本研究則發現不同體長大小的雨傘旗魚，同位素δ¹⁵N有顯著差異 (Table 1)。

2.3.2 體長級別與同位素之關係

在本研究中所採集的雨傘旗魚以體長 20 公分為組距，分為 6 個體長級 別，分別從從幼魚 (第 I 級，年齡不超過 2 歲)，大型成魚 (第 VI 級，年齡 超過11 歲)，如 Table 1 所示，(Chiang et al., 2004)。

雨傘旗魚每一個體長級別的碳和氮的穩定同位素分別計算，根據掠食者 體型大小來分辨其營養階層之差異。從I級至第VI級，每一個體長級別之間 的δ¹³C是顯著不同 (ANOVA: F5, 257 = 4.68, P<0.001)；每一個體長級別之間的 δ¹⁵N也是顯著不同 (ANOVA: F5, 257 = 40.48, P<0.001)。

旗魚的白色肌肉組織的碳同位素值，在各體長級別之間，碳同位素值 δ¹³C值與體長之間沒有顯著的趨勢 (Fig. 10)。但是雨傘旗魚其氮同位素值 δ¹⁵N值與體長級別之間，具有明顯增加的趨勢 (Fig. 11)，在各體長級別之間 有顯著差異，顯示年幼的雨傘旗魚氮同位素值為低 (~8.11‰)，在大型雨傘 旗魚，氮同位素值為高，具有更豐富的氮同位素 (~14.15‰)。

經 由Tukey HSD test ， 碳 同 位 素 (δ¹³C) 在 體 長 級 別 分 析 為 ： I=II=III>IV=V=VI，第I級、II級和III級標本彼此之間相似，在IV，V，VI級 的標本之間也是相似。但是在III和IV級標本中的碳同位素則有顯著差異。氮 同位素 (δ¹⁵N) 在體長級別分析為：I<II<III<IV=V=VI，即在體長級別I、II、

III和IV級之間也有顯著差異。在本研究中發現雨傘旗魚其碳及氮同位素值，

在體長 (LJFL) 141〜160 cm 與體長 161〜180 cm之間，有顯著差異。

2.3.3 採樣區域之差異性

本研究利用 MANOVA檢測臺灣東部海域 (n=233) 及南中國海 (n=30) 等兩地的樣本。檢測結果顯示，在臺灣東部海域和南中國海之間的樣本之碳 同位素及氮同位素，沒有顯著差異 (MANOVA, δ¹³C: F1,256=1.078, P>0.05;

δ¹⁵N: F1,256=0.022, P >0.05)。

2.3.4 季節差異

本研究利用 MANOVA 檢測樣品之碳及氮同位素數值與季節性因素的 影響，在臺灣東部海域。我們選取春季為三月至五月，夏季從六月到八月，

秋季九月至十一月，冬季十二月到二月。結果顯示，碳同位素及氮同位素在 季節之間，有顯著性差異 (MANOVA, δ¹³C: F3,256=12.560, P <0.001; δ¹⁵N:

F3,256=5.592, P <0.001)。δ¹³C在秋季及冬季數值比春季及夏季高，δ¹⁵N則顯示

從春季到夏季呈現遞減的趨勢 (Fig. 12)。

2.3.5 營養階層估算

每一個體長組距的雨傘旗魚，其營養階層的估算結果整理如 Table 2。

雨傘旗魚的營養階層隨著體長級別而增加，不同的體長級別，具有不同的營 養階層 (Fig. 13)。體長級別與營養階層之關係如Table 2所示，從第I 級 (年 齡約為2 齡的雨傘旗魚) 其營養階層為 2.84±0.08 (不計算仔稚魚的階段)。在 第VI 級(年齡超過 11 歲的雨傘旗魚) 其營養階層達到 5.03±0.09，顯示大型 高齡的雨傘旗魚，其營養階層達到最高階。所有雨傘旗魚樣本的平均營養階 層為4.42±0.20。體長與營養階層之關係如Fig. 14，迴歸關係為：

TL=0.0193(±0.003)×LJFL+0.762(±0.583) [r=0.95; P < 0.001)]

2.4 討論

2.4.1 體長與氮同位素

本研究結果顯示有關δ¹⁵N和δ¹³C數值與雨傘旗魚體長之間的關係，同位 素δ¹⁵N數值對雨傘旗魚體長 (LJFL) 的影響 (Fig. 9) 比δ¹³C數值更明顯 (Fig.

9) 。

許多物種的食性會隨著整個生命週期而改變，特別是當他們的體型日益 變大，有利於適應獵捕其他大型餌料生物 (Graham et al., 2007)。在一些研究 中，穩定碳和氮同位素的比值，根據物種其生命週期，與在生態系統中利用 餌料食品的變化性，可做為一個物種的食性結構改變的追踪劑 (Loch and

Hily, 2005)。在種內和種間，一般在大型魚比小型魚有較高的δ¹⁵N訊息。大

型魚提供更多機會攝食大型的餌料生物，而且選擇更多樣的餌料生物的種類 (Davenport and Bax, 2002)。魚體內具有較高δ¹⁵N訊息，一般在他們的攝食或 吃其他物種的具有較高比例的δ¹⁵N信號 (Bulman et al., 2001)。

我們的研究結果顯示，在雨傘旗魚白色的肌肉組織中δ¹⁵N測量值與體長 間距的關係，在體長 141〜160 cm與 161〜180 之間有顯著的差異。這種模 式顯示了積累相當的¹⁵N，這可能解釋為： (a) 魚體的生理變化或 (b) 同位 素 來 源 的 改 變 或 是 在 個 體 發 育 期 間 攝 食 餌 料 同 位 素 經 由 組 織 轉 換 率 (turnover rate) 而變化 (Hesslein et al., 1993; Overman and Parrish, 2001)。在雨 傘旗魚隨著體型增加，體內明顯的保留較重的氮同位素(¹⁵N)，可能是由於攝 食習性和棲息地的變化，而不是生理上的變化 (Cocheret de la Moriniere et al., 2003; Graham et al., 2007) 。

在 魚 類 方 面 ， 體 長 效 應 對 於 餌 料 資 源 的 利 用 已 經 有 相 關 的 研 究 (Pinnegar and Polunin, 2000; Renones et al., 2002; Bode et al., 2004)，體長效應 與攝食棲地的改變有關 (Werner and Gilliam, 1984)。Ménard et al. (2007) 發 現在西印度洋黃鰭鮪在尾叉長 (FL) 範圍 39-164 cm，δ¹⁵N值變異低。然而，

Sarà and Sarà (2007) 發現在大西洋黑鮪 (Thunnus thynnus) 隨著年齡的增 長，δ¹⁵N值越來越高，在 13 歲的成魚，重量在 225 公斤達到最高值。因為 大西洋黑鮪其活存的時間更長，體型比黃鰭鮪的最大尺寸較大。Graham et al.

(2007) 發現在夏威夷的Oahu島的黃鰭鮪，根據δ¹⁵N值和胃內容物，體長約於

40cm，存在營養發育過程的轉變。但是一般在黃鰭鮪營養發育過程沒有明 顯的轉變特徵 (Olson and Boggs, 1986; Buckley and Miller, 1994; Ménard et al., 2006)，除非是非常小的黃鰭鮪個體 (Maldeniya, 1996)。

在臺灣東部地區（西北太平洋），胃內容物分析顯示，雨傘旗魚以的大 洋表層性魚類為主食 (特別是花鰹類，Auxis spp.) (Chiang et al., unpublished data)。在本研究中，我們發現的雨傘旗魚的攝食生態與鮪魚和劍旗魚類似，

是機會主義捕食者，能夠利用各種不同種類的餌料生物資源 (Chase, 2002)。

隨著他們成長，其攝食的習性也發生改變。理論證實，生物體的營養階層，

經由攝食，可以根據不同的個體發育，而導致生物體在食物網內的位置的轉 變 (Werner and Gilliam, 1984) 。

2.4.2 體長與碳同位素

在各體長間距之間，其平均δ¹³C數值的差異性不大 (Fig. 10)，而δ¹⁵N與 δ¹³C相比，δ¹⁵N數值隨著營養階層而增加，較δ¹³C數值顯著 (DeNiro and Epstein, 1981)。

由雨傘旗魚的δ¹³C範圍的高變異性 (Fig. 10)，顯示在西北太平洋這些開 放的海洋生態系統的雨傘旗魚，未來可能用來釐清棲息攝食的區域地點或追 踪魚群的洄游運動。δ¹³C可用來解釋初級生產者的原始來源，這些同位素，

也可以幫助研究分析在攝食習性的變化，無論是短期，長期或永久性的。這 些變化甚至可能與季節的變化，反映的浮游植物豐度有關 (Michener and Kaufman, 2007)。在肌肉組織隨著經由一段時間出現攝食習性的差異，所顯 現出不同的同位素特徵是在特定區域停留一段時間的證據 (Graham et al., 2007)。

在雨傘旗魚體長小於160 cm (LJFL) 的樣本，顯示δ¹³C數值的變異較小 (Fig. 10)，我們可以推論，這些個體在海洋表水層生態系統，它們居住在同 一水域的棲息地，並尚未進行大範圍長距離的洄游。雨傘旗魚體長超過160 cm (LJFL)的樣本，顯示δ¹³C數值的變異較大，推論這些體型較大的雨傘旗 魚，分別從不同的棲息地洄游在臺灣東部海域。

在雨傘旗魚體長小於160 cm (LJFL) 的樣本，顯示δ¹³C數值的變異較小 (Fig. 10)，我們可以推論，這些個體在海洋表水層生態系統，它們居住在同 一水域的棲息地，並尚未進行大範圍長距離的洄游。雨傘旗魚體長超過160 cm (LJFL)的樣本，顯示δ¹³C數值的變異較大，推論這些體型較大的雨傘旗 魚，分別從不同的棲息地洄游在臺灣東部海域。