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魚類河川棲地適合度調查技術

特有生物研究保育中心 葉明峰

一、前言

莊子與惠子游於濠梁之上。

莊子曰:「儵魚出游從容,是魚之樂也。」

惠子曰︰「子非魚,安知魚之樂?」

……

  以上是《莊子.外篇﹒秋水第十七》裡流傳千古的「魚樂之辯」。然而魚快不快樂與其所在的水域環境是否適合棲息關係密切,究竟魚喜歡什麼樣的棲息環境呢?在2,400年後的今天,仍有待更多的相關研究調查予以解答。

二、河川魚類棲地適合度

  河川水量的大小影響到水深、流速、水質與底質組成,換句話說,河川的水量與河川生物的棲地息息相關。台灣河川短促,雨量豐枯懸殊,水資源亦非豐富,人類利用河川水資源的多寡,攸關河川生物的生息。河川管理以往多以人為本位,注重開發、利用與安全,卻經常忽略河川生物的棲息環境,當世人逐漸瞭解河川生態的重要性後,保留滿足河川生物最低生存需求、維持河川生態系統穩定與平衡所需之水量(生態基流量),成為水資源高度被利用或集水區大量被開發的國家必須正視的重要課題。美國魚類及野生動物署(U.S.Fish and Wildlife Service)為估算河川生態基流量,發展出一套「河川內水流量漸增法」 (instream flow incremental methodology,簡稱IFIM),以水理模式計算研究河段在某一流量之水深與流速分布,然後配合標的物種對於棲地條件的喜好以估算適合標的物種棲地面積所需之水量。IFIM之特色為將生物因子納入考量,並以長期之河川魚類生態調查資料為基石,利用對象魚種在不同水深、流速、底質等棲地條件下的族群量或出現機率高低代表對所在環境之適應程度,並據以建立其水深、流速、底質等棲地適合度曲線(habitat suitability curve, HSC)及進行水理模式分析與模擬評估。

三、河川魚類棲地適合度調查原則

  魚類棲地適合度曲線對IFIM最後的生態基流量評估結果會產生關鍵性的影響,所以在調查過程應儘量減少人為因素造成的誤差。魚類棲地適合度意謂著魚類對於不同水深、流速、底質等環境之喜好情形,因此在每一次的調查必須使用相同的漁獲努力量(fishing effort),即等量之人力、物力、樣區面積等,並使在施予漁獲努力範圍內的所有個體在不受干擾的自然狀態下完全被捕獲,於該範圍內所獲得的環境因子資料才能真正反映出魚類對於該地點的喜好程度。

四、傳統調查技術分析

(一)漁具

  國內的河川魚類生態調查最常被採用的漁具是背負式電魚器,背負式電魚器的供電系統係由蓄電池及民間自製的增壓器(transformer)組裝而成,調查過程隨著蓄電池電量的消耗,輸出電壓會遞減,可能會造成剛開始時因電量充足而對魚體產生過度傷害,調查結束前因電量不足致許多原來應被捕獲的個體得以逃逸,使漁獲努力量大小不一,降低了漁獲資料的代表性。另其放電由人為控制,放電次數與時間受個人操作習慣與漁獲多寡之影響,調查時間與放電時間經常存在極大的落差。

(二)漁法

  背負式電魚器的使用需由調查人員背負溯溪,由下游往上游循Z字形路線間歇性放電採捕魚類,所形成電場面積與形狀會因調查人員手持正、負二極之間距而改變,且調查人員所持手撈網難以將電場內順流而下的所有漁獲完全撈起,可能使投入的努力量不一並低估漁獲量。另在電場範圍內被捕獲的漁獲組成已與棲地在自然狀態下的族群結構有異,因在該電場內捕獲的個體極有可能並非原來即在此處棲息的個體,而是受調查人員靠近的人為驚擾、趨趕與躲避電流刺激,游離原棲地至該處後因逃避不及而被捕獲,恐不宜據以詮釋該等個體喜歡電場內的棲地環境。因此,背負式電魚器漁法並不適合使用在魚類棲地適合度的調查,較適合用於非定量的河川魚類資源普查。

五、調查技術改良-電格法

  要改進傳統背負式電魚器的缺點,必需克服輸出電壓隨使用時間遞減與放電時間、電場面積及形狀不同等漁獲努力量不一之問題,並儘量避免靠近樣區驚擾魚類,使所有個體能在自然棲息的狀態下完全被捕獲。有效的解決方案為改採「電格法」採捕魚類,即將傳統的活動性背負式電魚器改為由銅管組成的固定性定面積電格,此法經特有生物研究保育中心調查人員於自然河川環境實地測試,發現可以有效解決上述問題,應用於台灣河川的魚類棲地適合度調查。以下簡單介紹電格法之材料與方法的改良

(一)材料

  1公尺長之5分銅管6根,每3根1組藉軟質多蕊銅線與O型端子連接,組合成3截式之3公尺長銅管共2組,方便野外調查時折疊攜帶與敷設於河床。供電系統由12V蓄電池、市售1,000W、DC12V-AC110V之電源轉換器與定時器組成,該電源轉換器具穩壓功能,在蓄電池電力不足時會發出聲音示警,在此之前的耗電過程經實地測試可以穩定地將12V直流電轉換為110V交流電輸出,輸出電壓不會隨蓄電池電量的減少而改變。電流輸出端裝置一精密定時器,使供電系統放電30秒即自動斷電,除固定每次調查放電時間,亦避免不同調查人員所造成的人為計時誤差。

(二)方法

  在選定的調查樣區範圍內再細劃多個小樣格,每一小樣格長3公尺、寬1.5公尺,以系統逢機取樣方式從中選擇10個小樣格,將2組3公尺長銅管相距1.5公尺分別放置於樣格兩長邊並固定於河床上,下游端各以絕緣多蕊銅線連接至岸上之供電系統,組成所謂之「電格」。當供電系統放電時,會在電格內形成長3公尺、寬1.5公尺的方形電場,經預備試驗證實,在一般溪流裡,此一電格系統通電瞬間足以使電格內的魚暈厥,暫時喪失逃逸能力。

  完成電格敷設後人員應儘量遠離以避免干擾,每一電格至少靜候11分鐘以上的時間待棲地環境恢復常態(Mark B. Bain et al. 1985),再由1人於岸上控制供電系統,當放電之瞬間由另2人手持大型手操網迅速移至電格下游處將暈厥順流而下的漁獲撈起。當30秒自動斷電後,立刻蒐齊漁獲鑑定魚種、測量體長、體重或體高並予以記錄,隨即將漁獲釋放回原溪段。完成魚類採樣後,於電格內測量四個角落及中心點的流速及水深,以其平均值代表電格之平均流速及平均水深,另並記錄底質組成、水溫、溶氧量、導電度及pH值等環境因子之狀況。當累積足夠的電格樣本數後,即可針對對象魚種之單位努力捕獲量(catch per unit effort, CPUE)或出現頻度與水深、流速、底質等棲地環境因子進行配對分析,瞭解對象魚種對各環境因子的喜好情形,進一步繪出棲地因子的適合度曲線(habitat suitability curve, HSC),提供未來模擬計算WUA及生態基流量之參考。

六、結語

  生態基流量是河川生物生息的命脈,國內以IFIM評估河川生態基流量的相關研究案例並不多見,其關鍵為魚類棲地適合度之評估在台灣的特殊溪流環境中實非易事。近十餘年來雖然有越來越多的人力與物力投入河川魚類生態的調查與研究工作,惟有關IFIM所需的魚類棲地適合度的研究尚有許多努力空間。IFIM橫跨河川生態與水理二大領域,目前仍有諸多挑戰亟待生態界與工程界攜手克服,未來期望能有更多的人力與物力投入,積極建構台灣河川魚類棲地適合度資料庫,提供工程人員評估河川生態基流量及決定各類河川工程生態規劃、設計之參考,盡力維持人類用水需求、工程設施與生態環境之間的平衡。

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