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【專欄】棘冠海星大爆發造成珊瑚礁生態大浩劫,有解方嗎?

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【專欄】棘冠海星大爆發造成珊瑚礁生態大浩劫,有解方嗎?

棘冠海星(Acanthaster planci)俗稱魔鬼海星,是一種以珊瑚為食的海星,成熟體型直徑約25-35公分,有9至20支腕足,最大直徑可達80公分,全身佈滿細長棘刺、刺表皮有毒腺細胞,會分泌劇毒。原產於印度-西太平洋地區的珊瑚礁海域。

牠們以生長較快的珊瑚為食,例如:分枝狀軸孔珊瑚、桌形軸孔珊瑚等,讓生長較緩慢的珊瑚也有機會加入而形成多樣的珊瑚群聚。當棘冠海星數量較低時,珊瑚群聚可以輕易地被攝食狀態中恢復,形成穩定的捕食者與被捕食者關係。

然而,1960年代澳洲大堡礁可能因為不明原因,棘冠海星密度增加到珊瑚礁無法從損害中恢復的程度,這種狀態稱為「棘冠海星大爆發」,這對於珊瑚礁生態系統的健康和恢復力構成重大威脅。

棘冠海星原本就是珊瑚礁上的固有棲息者,在健康的珊瑚礁海域通常以非常低的密度出現(每公頃不到一隻海星),當牠們的密度超過活珊瑚的平均增長速率時,就被稱為「大爆發」,對整個印度-西太平洋地區的熱帶珊瑚礁產生最嚴重的生物干擾。

以澳洲大堡礁為例,統計從2013年的過去27年間活珊瑚覆蓋率下降50%中,大約42%的損失是由棘冠海星造成,而非我們所認知,因海水溫度上升所造成的珊瑚白化事件。

自從1960年以來,大堡礁發生過四次大爆發(始於1960年代、1970年代末、1990年代初和2010年),每次爆之間的時間間隔為15至17年。最近在西太平洋沖繩、關島、馬來西亞、南海、西沙群島等海域都發生過嚴重的棘冠海星大爆發。

棘冠海星的密度為多少,是健康珊瑚礁可以承受的範圍?在珊瑚覆蓋率為20%到50%的地區,每公頃可以維持10到15隻棘冠海星。一般來說,如果你看到每公頃超過15隻棘冠海星(即每次潛水20分鐘可以發現2隻棘冠海星),那麼這密度已經達到爆發水平。

首先在潛水時發現有棘冠海星啃食珊瑚的痕跡就必須留意,其次發現有不同體型的棘冠海星棲息在珊瑚上,當你發現有較大數量的聚集就是大爆發已經形成。通常小於20公分的棘冠海星白天會躲藏起來,晚上才出來覓食;然而超過40公分的大型棘冠海星就沒有明顯的躲藏的行為。


棘冠海星有多會生?又多會吃?

許多無脊椎動物採用r-selection為其生殖策略,棘冠海星有能力可以產下大量的卵,小於30公分的個體每年產下0.5至250萬個卵;直徑40公分的個體每季可以生下2億9千萬至3億8千萬顆的卵。如果這些孵化後的幼生沒有受到控制,變成成體後就是珊瑚礁海域的生態浩劫。

這些成體攝食珊瑚的能力有多強?它們在冬季匙時比較客氣,每天吃掉161平方公分的珊瑚,夏天吃的更多,為357至478平方公分。看起來好像不多,但是棘冠海星爆發時數量可觀,珊瑚則是成長緩慢的物種。尤其造成棘冠海星的生殖聚集,眾多雄性排精、雌性排卵到海水中,讓卵子更有機會受精,進一步促進受精比例與幼生的著生,讓爆發更為嚴重。

因此棘冠海星極高產卵數量是令人擔憂,若是幼生存活率的微小增加就可能導致成體數量的大幅增加,例如:6000萬顆卵的可存活率為2%,就等於會有120萬隻成體,讓嘗試控制大爆發的科學家傷透腦筋。

臺灣離島棘冠海星的大爆發

臺灣過去的潛水生態調查,未曾記錄過棘冠海星大爆發的現象,一直到2010年6月筆者在澎湖望安鄉西吉島海域進行珊瑚礁總體檢調查時,首次發現50公尺穿越線調查(50公尺*4公尺)中數量最高有10隻,相當於1公頃有500隻,已經達到大爆發等級。

因此筆者於澎湖號召潛水志工展開「突棘行動」,三十多人一起到西吉島海域進行人工移除棘冠海星,後來經過三年持續移除,在澎湖水試所和海洋國家公園管理處的號召人力支持下,解除了棘冠海星族群數量的增加和擴散出去的危機。

2021年4月筆者在海洋委員會國家海洋研究院研究經費支持下,前往南沙太平島,潛水調查珊瑚礁生態資源,驚訝發現太平島周邊海域珊瑚礁在水深2公尺以深的珊瑚,幾乎有90%珊瑚已被棘冠海星吃掉,就像是蝗蟲過境一般。

僅2年未去太平島潛水調查,竟然就發生棘冠海星大爆發,而且當時已經是爆發的後期,有很多大型的棘冠海星吃不飽,已經遷移爬行到深水區繼續尋找活體珊瑚。

過去在太平島調查各測站的珊瑚礁覆蓋率在50%至80%,算是十分健康,2021年記錄到50公尺穿越線的棘冠海星個體數量,竟達到每公頃760隻,已為大爆發等級,幾乎吃光珊瑚,造成珊瑚覆蓋率不到1%!

此次嚴重太平島珊瑚浩劫,確定棘冠海星是珊瑚死亡的元凶。同時在南沙的永暑礁、美濟礁、渚碧礁、南薰礁等海域也都有棘冠海星大爆發現象。

2022年起連續2年在海洋保育署的移除棘冠海星計畫委託下,執行全島四周海域的棘冠海星移除行動,除了人工移除白天大隻個體,同時也發現夜間有非常多小隻個體出來覓食新生的活珊瑚。

因此團隊向澳洲採買十支改裝畜用連續疫苗注射器,能夠安全與大量的使用稀釋醋酸(3-5%)進行海星移除,利用針頭注射20cc到海星體內(打中央部位),即可有效讓海星死亡,而醋酸也不會對生態造成顯著影響。

然而潛水人力有限,當研究團隊在2023年又發現離太平島6公里的中洲礁的棘冠海星呈現大爆發現象,基於海況和派遣潛水船舶不足,只能進行2次移除工作,希望未來能對當地的珊瑚礁生態投入更多的關注。

作者認為近幾年來棘冠海星在南海各島礁出現點狀增生現象,2007年起從西沙群島、中沙、南沙等不斷出現棘冠海星大爆發;到2016年研究團隊發現東沙環礁外環礁南方水深約15公尺處約有30隻大型棘冠海星聚集,至今在2024年3月同處已經明顯有大爆發現象,較深水域的珊瑚亦有被肆虐啃食過,至於東沙環礁其它海域狀況如何?則有待更多的潛水調查,方能明確受傷害的狀況。


海洋科學家至今無解方?

棘冠海星爆發可以讓健康珊瑚礁,很快轉變為衰退的珊瑚礁海域,然而棘冠海星大爆發的原因至今仍是謎團,科學家依然無法做出確切的解釋。

澳大利亞海洋研究人員曾提出海洋污染的說法,由於農業開墾或人類活動、肥料等營養鹽透過雨水沖刷至海洋,造成微細藻類大量增生,提供棘冠海星幼生時期足夠的食物來源。

也有一說是魚類被過度捕撈,很多珊瑚礁魚類會吃幼生期的棘冠海星;另外也可能因大法螺被過度採捕,牠們會捕食成年的棘冠海星,因此生態失衡,天敵消失,可能導致棘冠海星大增生。

然而臺灣的大平島、東沙島、西吉島的居住人口很少,幾乎沒有大量的人為污染,卻發生棘冠海星大爆發;相反地,在臺灣許多珊瑚礁海域的大法螺幾乎滅絕,珊瑚礁魚類也過度撈捕,卻未見棘冠海星大爆發。

澳大利亞曾試圖復育大法螺為珊瑚礁解危,迄今大法螺的養殖尚未成功。雖然早發現、早移除棘冠海星仍是目前唯一可行的解方,但是根據目前的科學文獻資料,顯示投入大規模移除的澳洲和日本,最後都以失敗收場。

面對這樣的危機,作者認為健康的珊瑚礁生態系是預防的最好方法,如何維持穩定珊瑚礁生態系的食物網至關重要。


 

 

2021年到太平島潛水調查時,發現海底2公尺以深,90%珊瑚已被棘冠海星吃光了,照片中指出有19隻。

棘冠海星比較喜歡覓食分枝狀和桌形軸孔珊,2016年東沙環礁南邊水深15公尺處,可以同時發現三十多隻大個體的棘冠海星。