安平港位於台灣南部台南市安平區,鹽水溪南岸沿海地區,北距 鹽水溪口 3.8 公里,南距二仁溪口 8.8 公里。該海域附近有許多蚵 架的佈置,可顯示此海域具有豐富的營養鹽,系可探供牡蠣攝取。安 平港海域屬混合潮,其潮差約為 1 公尺。本研究調查區域位於安平漁 港南北堤及安平商港南北堤之間的海域,調查項目包括底質調查、水 質調查及海域底棲生態調查。本研究地點附近地理位置,如圖 2-1 所 示。
圖 2-1 本計畫附近地理位置示意圖
2-1-1 測量範圍
圖 2-3 B、E、C 區近岸海域
圖 2-4 A 區近岸海域
圖 2-5 D 區近岸海域
2-2 生態環境調查 2-2-1 調查時間
本研究於 2004 年 6 月至 2005 年 3 月期間,每三個月前往安平港 海域所選定之測站進行採樣。
2-2-2 底棲採樣方法
底棲無脊椎動物的採樣與監測方式為,乘坐生態測量船,利用具 有衛星定位、魚群探測和航跡顯示三項功能的儀器,依照所定之座 標,進行定位並對各測站海底沉積物進行底土樣品及生物樣品的採 樣。在每個採樣站以電動抓斗式採泥器(底面積約0.4×0.4m2)採取海底 沉 積 物 , 而 水 深 -1m 之 測 站 則 用 手 動 抓 斗 式 採 泥 器 ( 底 面 積 約
4 2
. 0 2 .
0 × m ),如圖 2-6 至 2-7 所示,水深-1m 之測站取樣二次,以符合 相同採樣面積之條件,其他水深測站各取樣一次,並採取部份土樣做
為底質粒徑分析之用,其餘土樣經 1mm 的網目篩選後,抓取其底棲 生物,放入塑膠罐收藏,經 0.2%PPOX(2-phenoxyethanol)麻醉液麻醉 15 分鐘後,再固定於 10%的中性海水福馬林內,作為後續生物種類 的鑑定和計量用。
2-2-3 生物樣本的計量與分類
將採集的樣本帶回實驗室後,在光學顯微鏡(Zeiss Axiostar plus) 的觀察下,參照各類生物圖鑑(陳,1973;藍,1985;藍,1985;楊等,
1986;戴,1989;張等,1992;彼得,1996;邵等,1996;巫,1997;洪,1997;
賴,1999;洪,2000; 陳,2001;陳,2001;李,2001;賴,2001 ;趙,2003) 進行生物種鑑定與計錄生物數量的工作。鑑定完可將標本可保存在 70%的酒精中。由生物鑑定與計量的結果,可計算底棲動物密度的換 算為:採得的生物量/各測站總採樣面積。
2-2-4 水質調查
為瞭解各測站水質環境對底棲生物造成的影響,本研究在安平港 附近海域分設十八個測站,進行水質調查,水質調查項目包含水溫、
鹽度、pH 值、溶氧、導電度、懸浮固體物、濁度、氨態氮、正磷酸 態磷、矽酸鹽、化學需氧量及葉綠素 a,調查結果作為環境因子分析。
2-2-5 底質分析
海底底質係由大小、形狀、比重不同之粒料所組成,因此必須由 篩 分 析 之 結 果 瞭 解 各 測 站 底 質 之 級 配 , 底 質 依 不 同 之 篩 號
#16(1.19mm) 、 #20(0.840mm) 、 #30(0.590mm) 、 #50(0.297mm) 、
#100(0.149mm)及#200(0.074mm)進行粒徑分析,粒徑小於 0.074mm 則以雷射粒徑分析儀分析其性質。沙土級配可由粒徑分佈曲線表示 之, 即累積百分比曲線圖,而一般以累積百分比 50 %處之粒徑大 小,以 D50表示之,即所謂中值粒徑 (median diameter),亦可利用內 插的方法求得各測站之中質粒徑,以表示各測站之底質粒徑大小,並 可由日本海洋學會(1986)所定意之底質粒徑分類表,將底質粒徑作分 級表示,如表 2-1。
圖 2-6 電動抓斗式採泥器
圖 2-7 手動抓斗式採泥器
表 2-1 底質粒徑分級 採用豐度指數(gleason species richness, SR)、優勢度指數(Simpson’s dominance index, C)、岐異度指數(Shannon-Weiner index, H’)及均勻度 指數(Pielou’s evenness index, J’)來進行分析。以便瞭解各站生物種類 組成的關係。
種類數的豐富度指數(species richness index, SR)表示群聚內種類 數的豐富情形,SR 值愈大則群聚內生物種類數愈多,可表示為:
優勢度指數(dominace Index, C)數值愈大顯示該測站有明顯優勢 種出現,可表示為:
多樣性,可表示為:
均勻度指數(evenness index, J’)表示群聚內種間分配之均勻度,其 值與 C 值相反,J’值愈大則表示個體數在數種間分配愈均勻,可表示 群聚結構分析其相似度(Similarity),並使用 Czekanoswski 指數(即 Sorensen 指數)來進行分析。其計算公式為:
離的兩類合併,合併後重新計算類與類之間的距離,這個過程一直繼 續到所有樣品歸為一類為止。
依照觀測體間不同的數量特性之距離遠近予於分類,並依其測體 間 之 距 離 遠 近 , 描 述 它 們 間 之 相 似 性 (similarity) 與 相 異 性 (dissimilarity),距離愈近的則相似性愈大,反之距離愈遠的則相異性 愈大。而衡量變數間之距離遠近程度用數值來表示,該數值稱為距離 係數(distance coefficient),其表示方法有很多種,最常使用的是歐氏 距離法(Euclidean distance),其觀念如我們有二個群類分別為群類 A、
群類 B,二群類分別有三個變數,為x1、x2、x3;y1、y2、y3如圖 2-8 所示:
圖 2-8 觀測體數量特性
將群類 A、群類 B 之變數值表示在三維作座標軸上,分別於三維 歐氏空間中表示 A、B 兩點,如圖 2-9 所示,並量測出兩測點間之變 數差值(norm) ,當差值小,表示 A 和 B 兩測點特性相近,則說明瞭 兩個分類單位有較大的相似係數(similarity coefficient );相反的當變 數差值大,表示 A 和 B 兩測點特性疏遠,則說明瞭兩個分類單位有 較大的相異係數(dissimilarity coefficient)。
變數 1 2 3
群類 A 群類 B
x1 x2 x3 y1 y2 y3
圖 2-9 距離係數的空間表示
(group average method)來進行底棲生物群集分析,與利用華德法 (Ward’s methods)來進行底質群集分析,而張(2003)利用華德法(Ward’s methods) 進行水質群集分析。
類群平均法又稱為均連法(average linking), 也可以稱為非加權配 對 算 術 平 均 法 (unweighted pair-group method using arithmetic average,簡作 UPGMA),該法兩類之間的距離定義為兩類元素兩兩
iq 華德法又稱為最小變異數法(minimum variance method),其群集 合併原理同均連法,兩者差異在於群集間之加權表示法不同。其群類
上的變化情形。
2. 結構物週邊底棲生物時空分佈
底棲生物的種類繁多,本研究選取每一測點所採集底棲生物來代 表該各區域的變數以進行群集分析。且依距離平方係數相似性分成數 個類群,以瞭解各測站底棲生物時空上之群集相似性之分類情況,並 依矩陣的方式表現於安平港平面圖上,進一步瞭解各測站之底棲生物 隨季節於結構物空間上的變化情形。
3.結構物週邊之底質與生物關係
由底質與底棲生物於安平港平面圖上可知,各測站之底質與底棲 生物隨季節於結構物空間上的變化形情。並借由底質粒徑與底棲生物 隨季節變化分類出現的次數進行區域表示型態之認定,以此可瞭解底 棲生物於底質環境生長之適合性。
2-5 HEP 棲地模式 2-5-1 概述
棲地品質評價程序 (Habitat Evaluation Procedure,HEP)構建立過 程中,首先需確認各測站調查所獲得之棲地物種數,以作為建立模式 環境值之設定,並分析海岸棲地環境各項因子於調查期間與物種數之 間的關係表現,進而建立一套適合指數(suitability index,SI)與環境因 子之關係的包絡趨勢線圖,並由各測站各個環境因子之表示值於包絡 趨勢線圖求得 SI,以建立 SI 與棲地適合指數(habitat suitability index, HSI)關係式,方可進一步探討 HSI 指數與棲地物種數之相關性程度,
而相關性程度的高低可作為評估棲地模式建立之良好程度之討論,建 立完成之模式可作為評估生態環境之參考。
2-5-2 HEP 模式建立流程
HEP 模式建立的過程可分為七個步驟:(1) 棲地環境因子評估項 目的選定,(2) SI 模式圖之建立,(3) 棲地環境因子表示值之設定,(4) HSI 與 SI 關係式設定,(5) HSI 與物種之相關性評估,(6) HEP 與 SI
模式之修正,(7)HEP 模式完成。其所建立的流程如圖 2-10 所示:
圖 2-10 模式建構流程圖 可 現地調查資料
棲地環境因子評估項目的選定
SI 模式圖之建立
HSI 與 SI 關係式設定
HEP 模式完成 否
棲地環境因子表示值之設定
HSI 與物種相關性評估
2-5-3 棲地環境因子
環境因子是建立模式的重要因素。SI、HSI 與生物物種數的表現 皆與它有著相互關係性,且環境因子在長期監測下,數值幅度的變動 會明確呈現環境因子實地現況,進而影響各測站表示值之設定,此將 使得環境因子與生物間關係性具體呈現,亦能使整體模式建立更驅於 完善。為瞭解海域各測站環境影響因子對生物造成的影響,故在選定 環境因子的建立項目之參數,可依據水質因子、底質因子、流況因子 等因子進行討論,而水質因子方面有水溫、DO、COD 等因子,底質 因子方面有中值粒徑、含泥量等因子,流況因子方面有流速、浸水高 度、浸水最大摩擦速度等因子。宇野等(2001)之日本四國幹潟生態棲 地評估,乃選定中值粒徑 D50 、浸水高度、浸水最大摩擦速度作為環 境因子評估 SI 之準則。
2-5-4 SI 模式建立
依據現地測量調查的各點位站資料,建立各環境影響因子與生物 物種數間之關係包絡趨勢線 SI 模式圖。SI 模式圖中左縱軸標尺為 SI,最大值 1,對應之最佳環境值,最小值 0,對應之最差環境值,
右縱軸標尺為最佳環境與最差環境之種數值,橫軸標尺為影響因子之 數值。SI 之定義如下(2-12)。
S
maxSI
=S
(2-12) 其中 S 為某測點環境因子之總種類數,Smax為全區所調查之最大種數。
故 SI 介於 0 至 1 之間,SI 的大小代表棲地環境適合性之狀態。
SI 建立首先依據現地測量調查的各測站資料,確認各測站各次所調查 的生物物種數,於模式圖中建立各環境因子與生物物種數間之座標 點,取其各測次中最大物種數作為最佳環境值 1,取其各測次中最小 物種數作為最差環境值(最小物種數/最大物種數),以此繪製圖中各測 點之包絡趨勢線,建立 SI 模式圖。
2-5-5 HSI 與 SI 關係模式建立 4.加算要因法(additive function): 加算要因法為取 n 項環境因子 SI 值的總合,如總合大於 1 時則以 1 計算
2-5-6 HSI 與底棲生物之相關性
當 HSI 與 SI 關係式確立,則可計算各測站之 HSI,以將各測站 的 HSI 與棲地最小生物種數進行相關性迴歸分析,如相關係數值相當 接近 1 值時,則所建立的模式可較完整描述,生物棲地與環境的關 係。反之亦然,因此,相關性較差之模式則需進行模式檢討與修正,
而主要影響模式評估效果的因素有下列四點:
1. 監測時間甚短,以至資料太少。
2. .環境因子考慮項目太少或則不適當。
3. .包絡趨勢線於 SI 模式圖中繪製不佳。
4. 各環境因子之表示值設定不良。
4. 各環境因子之表示值設定不良。