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師大新聞

2022.0523

櫻花鉤吻鮭的新家 斷了

【本篇報導由地理學系 李宗祐副教授研究團隊提供】

曾經瀕臨絕種的國寶魚-櫻花鉤吻鮭近年已經透過放流在羅葉尾溪(有勝溪上游)成功地建立了永續族群,然而有勝溪頻繁的斷流事件卻阻止了鮭魚的棲地擴張甚至在斷流過程中導致鮭魚的死亡。為了瞭解斷流發生原因以提升對櫻花鉤吻鮭復育的效果,研究團隊在約500公尺長的斷流河段中建置了6口監測井量測水位及水溫,藉以了解斷流河段在不同時空下地表水與伏流水交互作用的情形。研究發現,與常流河段相比,斷流河段具有更高的河床垂直水力傳導度(水在河床中垂直向下的移動速度),顯示該河段河水可以很快地入滲成為伏流水;研究中並發現,水力傳導度還受到流量及降雨變化甚至是死亡藻類殘骸的影響。大部分的斷流(間歇流)研究集中在半乾燥地區,此研究不僅展示了濕潤氣候的山區河川流量受水文條件及生物活動影響的獨特性,也從水力傳導的時空變化揭示了地表水-伏流水交互作用的複雜性。

河川斷流毫無疑問地將改變河溪生態,沒有水流的河川,魚類將無法賴以為生。曾經瀕臨絕種的國寶魚-櫻花鉤吻鮭是生長在七家灣溪流域的冷水性魚類,近幾年在雪霸國家公園與多方單位的合作努力下,七家灣溪主流的魚群數量已趨穩定,並積極在歷史溪流棲地進行放流,其中以羅葉尾溪(有勝溪上游)為最成功的放流棲地,鮭魚族群並有向下游擴張其棲地範圍至有勝溪的趨勢。然而,有勝溪在2012年經歷颱風暴洪事件後,河道劇烈變動並開始頻繁斷流,河水不經由地表而是透過入滲進入河床成為伏流水,表面乾涸的河道限制了鮭魚的棲地擴張,甚至阻斷了向下游移動的鮭魚重返上游之路(下游為不適棲地)。為了瞭解斷流發生原因以利對鮭魚的復育,在雪霸國家公園計畫的支持下,由臺灣師大地理學系、海洋大學地球科學系、臺灣大學生物環境系統工程學系及雪霸國家公園武陵工作站所組成的研究團隊在有勝溪的斷流河段建置了6口監測井量測水位及水溫,藉以探究斷流河段在不同時空下地表水(即河水)與伏流水交互作用的情形,其成果並發表在Journal of Hydrology (https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.124665)。

由於無法直接量測地表水與伏流水間之流動,研究團隊以「熱」做為天然的追蹤劑,透過井內河床水溫剖面的監測,輔以井水位與河川水位的比較,瞭解水在河床內移動之情形。當河川水位高於井水位時,表示河水具有入滲至河床的潛勢,此時河床內的溫度即會反應河川向下傳遞的熱源,因此入滲越強(河川水位遠高於井水位)的河段則河床內記錄到的溫度變化就跟河水越像,反之,入滲越弱的河段則河床記錄到的溫度變化就跟表面越不像。透過擬合河床的溫度剖面,即可得知水在河床中垂直向下的移動速度,也就是水力傳導度。結果發現,與常流河段相比,斷流河段具有顯著較高的河床垂直水力傳導率,顯示斷流河段河水可以很快地入滲成為伏流水,常流河段在降雨事件後,由於較大流量能去除填充在河床中縫隙的細顆粒沉積物,使其水力傳導度增加約1倍為較常見情形,但斷流河段的河床水力傳導度卻罕見地持續下降約50-75%,研究團隊發現降雨事件前斷流河段為表面無水的情形,河道乾涸過程中造成河中生長的大量藻類死亡,其殘骸包覆在河床沉積物顆粒表層(圖1),推論因此造成河床水力傳導率下降,似乎暗示著河川藉由藻類的生長與死亡來降低斷流發生的潛勢。

此斷流河段原為常流河段,斷流的發生除了造成櫻花鉤吻鮭的返家之路受到阻撓外,其對河溪生態的連鎖反應,如斷流前的藻類增生、斷流時的藻類死亡、復流後的河道物質傳輸等,都非常值得持續關注。

原文出處:Chiu, Y.C., Lee T.Y., Hsu, S.Y., Liao, L.Y., 2020. The effects of hydrological conditions and bioactivities on the spatial and temporal variations of streambed hydraulic characteristics at the subtropical alpine catchment. Journal of Hydrology, 584, 124665. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.124665

本文出處:研究發展處研究亮點

原始連結:https://rh.acad.ntnu.edu.tw/tw/article/content/148

李宗祐 副教授 | 地理學系李宗祐副教授于國立臺灣大學生物環境系統工程學研究所取得博士學位,其研究專長為流域環境分析、溪流營養鹽傳輸、輸砂行為及河川水溫。