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2023-02-07
當「湧升流」、「藻華」和「缺氧」現象同時發生時?
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【本篇報導由生命科學系 陳仲吉教授研究團隊提供】

湧升流海域通常具有高生產力與豐富的魚類資源。而本研究探討東海浙江沿岸罕見的「湧升流」、「浮游植物藻華」和「缺氧」同時發生的現象,並評估湧升流對藻華和缺氧的影響。研究顯示,湧升流會將底水抬升至水表以下5-10公尺處,在湧升流區,浮游植物大量繁殖,表水以下則出現缺氧或低氧現象,在缺氧區域有高濃度的硝酸鹽和磷酸鹽的再生現象。當湧升流把缺氧水抬升到水表時,增加了對海洋生物的生存威脅。本研究也發現,除了河流攜帶注入的養分,這些富含營養鹽的湧升水,尤其是磷酸鹽,會造成浮游植物的大量繁殖。本研究認為,當浮游植物藻華消散後,這些被分解的有機物質,將可能使海域缺氧現象變得更加嚴重。

浮游植物藻華(尤其是有毒藻華)所擴及的範圍及持續時間,在全球各沿海地區的生態系統中大幅增加,成因主要與優養化現象增加有關。在東海,尤其在長江出海口及浙江沿岸,浮游植物藻華的發生頻率也逐漸提升,值得關注的是,此區藻華的出現主要與長江所注入的大量營養鹽有關。由於污染及化肥用量的增加,河川攜入的營養鹽在過去半個世紀中急劇增加,浮游植物藻華的發生與規模,也可能與沿岸海域嚴重優養化的增加有關;優養化也可能會驅動並增加東海及其沿岸海域中的缺氧(≤ 2.0 mg L-1)現象,原因可能與優養化促使浮游植物大量產生的有機碳分解有關,因此缺氧區域經常發生在與浮游植物藻華相似的位置,即長江出海口與浙江沿海。
自1960年代以來,大量營養鹽經由長江進入東海陸棚,使其營養負荷量急劇增加,由於長江出海口與浙江沿海優養化事件頻繁發生,缺氧的嚴重性及發生率也隨之增加;此外,與浮游植物藻華及缺氧現象發生的地區,也同時有湧升流的發生。儘管已知東海自河川攜入與湧升流湧升的營養鹽,二者可能引發增強浮游植物藻華的聯合效應,但這種現象卻很少被探討,更幾乎沒有湧升流對東海缺氧現象影響評估相關的研究,特別是湧升流本身即可能對沿海生態系造成複雜的影響。本研究即針對上述三種現象:「缺氧」、「浮游植物藻華」及「湧升流」同時發生時,探究湧升流對東海缺氧及浮游植物藻華的潛在影響。
研究期間在藻華或其鄰近區域觀察到兩處湧升流發生,一處位於長江出海口附近,另一處則在浙江沿海。長江出海口的湧升流,使得底水抬升至海平面下10-15m處,其底層水溶氧飽和度為60.3%,且富含高營養鹽,在這個湧升流區域,浮游植物的生長,似乎主要肇因於河川注入而非湧升流提供之營養鹽,但其生長仍然受到低磷酸鹽的限制;而在浙江沿海的湧升流,低溶氧且高營養的底層水幾乎達表水以下5-10m處,並可能將缺氧或低氧水抬升並擴大到表水,對海洋生物構成生存危機,此結果顯示,在湧升流區透過河川輸入與湧升流的共同作用,營養鹽將促進浮游植物的大量繁殖。本研究認為,在湧升流區消耗藻華所衍生的有機物質,將進一步加劇缺氧的現象。

陳仲吉 教授 | 生命科學系美國馬里蘭大學海洋河口環境科學博士,國立臺灣師範大學生命科學系教授。主要研究興趣與專長包括:系統生態學、海洋生態學、浮游生物生態學、營養鹽動力學和生態模式等。目前主要研究方向在探討全球氣候變遷如何影響東海陸棚生態系,尤其專注於浮游生物的有機碳消耗與生地化循環;另外亦探究氣候變遷對東海陸棚上游端源「黑潮」之營養鹽通量與生態系的影響;再者利用大鵬灣潟湖與南灣珊瑚礁生態系探討人為活動對海洋生態系的影響,例如:汙染與優養化如何影響沿岸生態系統。主要研究目標希望藉由瞭解海洋生態系的運作與功能,達致永續與健康的海洋生態環境。
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