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海洋生物多樣性Marine Biodiversity

嘉義大學水生生物系郭建賢

國立嘉義大學98年度第一學期通識課程台灣海洋生物多樣性本計畫受教育部教學卓越計畫補助

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一、海洋生物多樣性‧海洋是地球上各類生命的

發源地，最原始的生命大約在36億年前於海洋中誕生，生命在海洋中經過了漫長的演化歷程，才在約4億3千萬年前登上陸地。在海洋中和陸地上的生物又再經過長期的演化，才發展出今日地球上繽紛多樣的生物。

‧ 目前，地球上已被命名的生物約有200萬種，其中海洋生物只有約16萬種。雖然在已知的物種數目上，陸地要比海洋來得多，但是，若從比較高的分類位階（門或綱）來看，海洋生物卻非常多樣；在目前已知的34門動物之中，有33門動物可以在海洋中發現，其中更有16門的動物只生活在海洋中；相對來說，卻只有一個有爪動物門（Onychophora）的種類僅出現在陸地上。因此，海洋中生存著絕大多數類別的生物，它其實是生物多樣性的寶庫。

海洋及非海洋產動物門類別之比較（取自邵廣昭, 1999 ）

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• 目前海洋已知的物種較少，可能是由於研究較少的緣故，海洋中還有非常多的深海環境和生物，尚未被調查和詳細研究過。近年來，隨著深海採樣和探測工具的不斷進步，科學家在調查之後發現，深海存在著很多未知的生物，他們估計在大陸棚的海床上或更深的海底，可能擁有高達數百萬種的生物（Grassle and Maciolek, 1992;Poore and Wilson, 1993），顯然，我們對於地球的「內太空」所知仍甚少。

近年來在台灣發現的一些世界新種魚類

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深海生物

深海生物

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Nemichthys scolopaceus 線鰻

Eurypharynx pelecanoides 寬咽魚

Ceratias sp.

Bathypterois atricolor 小眼深海狗母魚 Chiasmodon niger 艾齒魚 Gargariscus prionocephalus 波面黃魴

Astronesthes lucifer 螢光星衫魚 Vinciguerria nimbaria 串光魚 Chauliodus sloani 鮭魚

照片出處:中央研究院生物多樣性研究中心魚類研究室典藏

台灣附近海域發現的一些深海魚類

深海等足類

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Distribution of hydrothermal fields.

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hydrothermal vents

深海火山口

深海火山口忍耐高温的细菌

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Jim Welch, Wittenberg University

深海火山口奇特的海洋生物

The organisms in this community live near heated vents. Inorganic compounds such assulfides mix with extremely hot water when they are released from the vents. Bacteria use thesulfides to make food for themselves and other animals. Many of these bacteria live in thebodies of the giant tubeworms and the giant white clams that live in this community.

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龜山島。硫磺的顆粒在海面形成一片灰白色的區域；這些硫磺懸浮顆粒密度會隨海面下噴煙口數目以及波浪與海流盛行的情形而定。

怪方蟹在龜山島東面淺海熱泉的覓食行為。a.高密度的怪方蟹群聚在熱泉噴口基底的硫磺塊裂隙中。b.在平潮時，怪方蟹集體湧出，撿食被噴口滾滾噴發的毒氣及硫磺顆粒所殺死的浮流動物的海洋“飄雪”。

Hydrothermal ventcrabsfeast on sea snow 龜山島海底火山

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二、海洋生物多樣性的特徵‧海洋生物生活在以海水為介質的環境中，海水的物理和化學特性都會影響海洋生物的分布、生存和演化，海洋生物多樣性也與海水的特性有密切關係。海洋生物在遺傳、物種和生態多樣性上的特徵

（一）遺傳多樣性• 全球海洋其實是相通的，並沒有明顯的地理分隔，而且由於海水是流

動、循環不已的，因此，和陸地環境比起來，海洋環境通常相當均質，長距離散布則是影響海洋生物分布的重要機制。由於海洋的相連性，許多學者認為海洋生物的基因交流相當頻繁，族群遺傳分化並不明顯，因此往往相隔數千公里海域的族群遺傳結構都很均質。然而，近年來許多研究皆指出，海洋生物的遺傳多樣性比預期要高很多；一方面是由於海洋中存在著許多無形的隔離障礙，例如：洋流系統或水團的分隔、生殖時間的分隔、辨識機制的差異和棲所選擇等，都可能導致遺傳分化或種化，使得遺傳多樣性增加（Palumbi, 1994）；而在另一方面，由於海洋環境的均質性，使得生物趨同演化的現象普遍發生，許多外形相似的個體，可能已經具有相當程度的遺傳分化，而海洋環境中的同胞種（sibling species）或隱蔽種（cryptic species）很普遍（Knowlton, 1993）；也就是說，目前依據形態來區分的一個物種，可能包含數個物種。

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洋流最大的作用，就是透過海洋的流動，進行物質與能量的交換。洋流除了會影響流經地區的氣候外，寒暖洋流的交會，更可為當地帶來豐富的漁業資源。如日本即因黑潮(暖)、親潮(寒)的交會，發生海水強烈的垂直交換混合，提供了浮游生物大量繁殖所需的營養，因此而成為著名的漁場，帶來豐富魚群，成為世界重要的漁產國。

臺灣四周海域海流的型態

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台灣附近海域海水表面溫度

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TSDS

PM

TA

MZ

TC

HL

SH

Gpi100/100frequencyM 98.5%SH 97.7%TC 100%MZ 83.9%-----------------TS 52.2%DS 40.2%TD 30.9%HL 30.4%PM 8.2%TA 15.8%

受海水溫度變化影響造成烏魚族群的分化

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TSDS

PM

TA

MZ

TC

HL

TD

0.01

TA

PM

KP

HL

TD

DSTS

KS

APSH

MZ

NA

TC

UPGMA dendrogram pooled of mugil cephalus collected among 15localities based on Nei’s genetic distance (1978).

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隱蔽種 cryptic species

外表看起來差不多，但是卻是不同的三個物種。

Neighbor-joining tree comparing genetic distance in the 16S rDNA gene among stations usingFst values. Although there was no difference between the eastern and western North Atlantic(across the mid-Atlanrtic ridge), populations at different depths did differ in both the North andSouth Atlantic.

物種在大西洋東西案沒有差異，但卻因為生活在不同的海底深度而有不同。

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Neighbor-joining tree comparing genetic distance in the 16S rDNA gene among individuals atabyssal and bathyal depths from both the Pacific and Atlantic. Populations were sufficientlydifferent between bathyal and abyssal depths that they probably represent cryptic species. ATL= Atlantic, PAC = Pacific.

物種因生活在不同的海底深度而有不同。

（二）物種多樣性•由於海洋生物廣泛分布的特性，其物種的特有性

（endemism）通常比較低；而在不同空間尺度上，海洋生物的物種多樣性各有其特徵。

•在地區性尺度上，海洋物種多樣性往往與棲地型態有關。例如：大洋環境的物種多樣性比底棲環境低；而在底棲環境中，硬底質（包括岩石和珊瑚礁）又比軟底質（包括沙灘和泥灘）的物種多樣性高；而淺海的物種多樣性則通常比深海來得高。

•在區域性尺度方面，一區域的物種多樣性與棲地類型有關，棲地愈複雜多樣則物種多樣性也愈高，例如臺灣四周海域的棲地十分多樣，各類型海洋棲地幾乎都出現在臺灣沿海，因此海洋物種多樣性也非常高。

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在全球性尺度上，有三項主要特徵：

• 1.洋區之間的差異－印度、太平洋的物種多樣性明顯高於大西洋，以石珊瑚為例，大西洋僅有約60種，而印度、太平洋卻超過800種，一般認為這種差異可能和地質歷史及冰河期的氣候變遷有關。

• 2.緯度梯度－不論在大西洋或太平洋，海洋物種多樣性皆以赤道附近最高，由此向兩極逐漸遞減（圖7-1），這種現象係由於熱帶海域的珊瑚礁擁有很高的生物多樣性，而珊瑚礁的分布和發育隨著緯度增加而遞減所致。

五大類海洋無脊椎動物種類數隨緯度成梯度分布的現象（取自邵廣昭, 1999）

‧ 3.經度梯度－不論在大西洋或印度、太平洋，海洋物種多樣性的分布都有一明顯的中心：前者位於加勒比海，後者位於馬來半島、印尼至菲律賓所圍成的三角地帶；物種多樣性皆由此中心向外遞減（圖），以太平洋的珊瑚分布為例，在菲律賓海域約有800種，到了夏威夷群島僅有約60種，而在東太平洋熱帶海域更只有約50種。一般認為，東太平洋的物種是由西太平洋物種多樣性中心經由長距離散布而來，而橫跨太平洋廣大深海的阻隔就是淺海生物散布的障礙。

印度－太平洋(a)及大西洋(b)造礁珊瑚屬數的分布，顯示物種多樣性的中心及向周圍遞減的現象（仿 Veron, 1995）