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主題研究

    • 計畫名稱:

      珊瑚礁生態保育與教育的整合研究發展

    • 研究人員:

      樊同雲(計劃主持人)劉弼仁

    • 子計畫:

      • 1.珊瑚礁監測、珊瑚培育與海洋人才培育 (樊同雲)
      • 2.珊瑚礁底泥監測 (劉弼仁)
      • 3.珊瑚礁底棲群聚動態的生態模式建構 (周偉融)

    • 計劃說明:

      海生館自2011年開始進行後灣附近海域珊瑚礁底棲群聚結構時空變化的監測,並結合水質與底泥資料建構生態模式,因此有效掌握館區附近海域珊瑚礁的最新發展狀況,以及瞭解重要環境因子對維持珊瑚數量所扮演的角色;2011-2016年6月珊瑚數量呈現穩定或快速增加;不過,2016年7月後陸續發生珊瑚大白化、颱風、豪雨等事件,對珊瑚礁發展造成負面衝擊,值得持續每年監測,以累積長期生態監測資料,並更新生態模式分析成果,以便及時掌握生態變動、適時更新環境教育內容、和提出以科學資料為基礎的有效經營管理對策。
      孵育幼生型珊瑚在南灣海域數量豐富,是重要造礁者與補充量組成,能夠全年每月釋放大量幼生,生殖時間可由溫度與光照調控,能夠人工完全養殖,對環境變動的抵抗力高,也是國際上常作為各項生物學課題研究的物種而資料豐富,值得發展做為研發珊瑚調適氣候變遷的模式物種;如此不但善用台灣珊瑚礁的特色優勢,同時建立本館在國際珊瑚研究與水族館馴養關鍵物種,作為實驗動物來源的創新領先地位。
      珊瑚礁大使(Coral Reef Ambassadors)計畫是由2012年美國國務院之博物館連結(Museums Connect)方案獎助與啟動,並由本館與美國加州聖地牙哥的博趣水族館(Birch Aquarium)和夏威夷海洋生物研究所、以及台美的數所中學合作執行,經由地方、國內和國際合作,持續吸引動機強烈的教師和學生學習海洋保護、珊瑚礁保育和水族館科技,並促進台灣珊瑚礁的研究、教育、保育和產業的整合發展。2013-2016年每年分別帶領15-25人訪問聖地牙哥或夏威夷,已成為國內外知名的國際海洋人才培育的教育計劃,非常值得持續推動與深耕,並且培訓學員投入參與珊瑚礁生態保育與教育的整合研究發展。

    • 計畫內容:

      一、計畫緣起
      本館自2011年開始進行後灣附近海域珊瑚礁底棲群聚結構時空變化的監測,並結合水質與底泥資料建構生態模式,因此有效掌握館區附近海域珊瑚礁的最新發展狀況,以及瞭解重要環境因子對維持珊瑚數量所扮演的角色;2011-2016年6月珊瑚數量呈現穩定或快速增加;不過,2016年7月後陸續發生珊瑚大白化、颱風、豪雨等事件,對珊瑚礁發展造成負面衝擊,值得持續每年至少監測1次,以累積長期生態監測資料,並更新生態模式分析成果,以便及時掌握生態變動、適時更新環境教育內容、和提出以科學資料為基礎的有效經營管理對策。
      細枝鹿角珊瑚(Pocillopora damicornis)在南灣海域數量豐富,是重要造礁者與補充量組成,能夠全年每月釋放大量幼生,生殖時間可由溫度與光照調控,能夠人工完全養殖,對環境變動的抵抗力高,也是國際上常作為各項生物學課題研究的物種而資料豐富,值得發展做為研發珊瑚調適氣候變遷的模式物種;如此不但善用台灣珊瑚礁的特色優勢,同時建立本館在國際珊瑚研究與水族館馴養關鍵物種,作為實驗動物來源的創新領先地位;馴養的標準操作流程也可結合本館與工研院「南臺灣跨領域科技創新」學研合作計畫「由珊瑚農場邁向珊瑚工廠的轉型升級」,並且應用於提升本館國際著名活珊瑚展示內容的品質。
      珊瑚礁大使(Coral Reef Ambassadors)計畫是由2012年美國國務院之博物館連結(Museums Connect)方案獎助與啟動,並由本館與美國加州聖地牙哥的博趣水族館(Birch Aquarium)和夏威夷海洋生物研究所、以及台美的數所中學合作執行,經由地方、國內和國際合作,持續吸引動機強烈的教師和學生學習海洋保護、珊瑚礁保育和水族館科技,並促進台灣珊瑚礁的研究、教育、保育和產業的整合發展。2013-2016年每年分別帶領15-25人訪問聖地牙哥或夏威夷,已成為國內外知名的國際海洋人才培育的教育計劃,非常值得持續推動與深耕,並且培訓學員投入參與珊瑚礁生態保育與教育的整合研究發展。

      二、目標與執行
      (一)、目標
      1.後灣至南灣珊瑚礁底棲群聚結構時空變化的年度監測。
      2.珊瑚礁底棲群聚動態的生態模式建構。
      3.細枝鹿角珊瑚野外族群年度監測與生殖群體人工培育 。
      4.珊瑚礁大使海洋人才培育。
      (二)、執行方式
      1.珊瑚礁底棲群聚結構時空變化的年度監測。 每年於3月進行後灣至南灣8個地點珊瑚礁底棲群聚結構與重要環境因子的監測;底棲群聚結構以固定橫截線方框取樣法監測,每個地點在6-8公尺有3條平行等深線的10 公尺測線,彼此間隔10 公尺,使用 35 x 35公分的框架連續拍照,以CPCe v3.5(Coral Point Count With Excel 6 extensions)和每個框架有50 個隨機樣點分析。監測的環境因子有水溫、鹽度、酸鹼度、生化需氧量、硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、矽酸鹽、氨氮、濁度、懸浮固體、葉綠素甲等13個底層水質參數,以及沉積物的粒徑中間值、篩選係數、粉泥黏土含量百分比等3底泥參數。
      2.生態模式建構。持續2011年(每1-2月監測),2012-2016年(每季監測)的結構方程模式分析;而自2017年改為每年監測,並將彙整2011-2019年每年3月的監測資料建構結構方程模式。
      3.細枝鹿角珊瑚模式物種研究。每年於4-5月在南灣的後壁湖和核三廠進水口進行野外族群年度監測,以建立其群動態與生活史特徵;此外,在水族實驗中心進行生殖群體的人工培育,評估在完全人工環境下培育細枝鹿角珊瑚的性成熟群體體型與年齡、生殖力、生殖時間等。
      4.珊瑚礁大使海洋人才培育。每年辦理2次2天1夜的珊瑚礁大使教育訓練活動,每次約40人,夥伴學校包括新竹實驗高中、潮州高中、恆春工商、琉球國中、車城國中、恆春國中、車城國小、恆春國小、墾丁國小等;活動內容包括水族館參觀與實習、珊瑚礁生態缸組裝與維護、潮間帶或化石珊瑚礁生態觀察、現生珊瑚礁浮潛或水肺潛水、學習成果簡報等;此外,經由設立在學校公共空間或教室裡的珊瑚礁水族缸,瞭解與學習養殖水生生物與維護設備技術,和藉以探究海洋生物學;並進行校際間參訪交流以體驗不同學校的環境與中學生次文化、課堂觀摩學習、學生擔任解說員、科學實驗等活動,進行多元學習與實作體驗。

    • 研究成果:

      Fan TY, YC Hsieh, KH Lin, FW Kuo, K Soong, CJ McRae, PJ Edmunds, LS Fang. 2017. Plasticity in lunar timing of larval release of two brooding pocilloporid corals in an internal tide-induced upwelling reef. Marine Ecology Progress Series 569:117-127.
      Zhou J, TY Fan, J Beardall, KS Gao. 2017. UV-A induced delayed development in the larvae of coral Seriatopora caliendrum. Journal of Photochemistry & Photobiology, B: Biology 167: 249-255.
      Rivest EB, CS Chen, TY Fan, HH Li, GE Hofmann. 2017. Lipid consumption in coral larvae differs among sites: a consideration of environmental history in a global ocean change scenario. Proceedings of the Royal Society B 284: 20162825.
      Oldach MJ, M Workentine, MV Matz, TY Fan, PD Vize. 2017. Transcriptome dynamics over a lunar month in a broadcast spawning Acroporid coral. Molecular Ecology 26: 2514-2526.
      Crowder C, E Meyer, TY Fan, VM Weis. 2017. Impacts of temperature and lunar day on gene expression profiles during a monthly reproductive cycle in the brooding coral Pocillopora damicornis. Molecular Ecology 26: 3913-3925.
      Zhou J, TY Fan, J Beardall, KS Gao. 2016. Incident ultraviolet irradiances influence physiology, development and settlement of larva in the coral Pocillopora damicornis. Photochemistry and Photobiology 92: 293-300.
      Bramanti L, M Iannelli, TY Fan, PJ Edmunds. 2015. Using demographic models to project the effects of climate change on scleractinian corals: Pocillopora damicornis as a case study. Coral Reefs 34:505-515.
      Edmunds PJ, R Steneck, R Albright, RC Carpenter, A Chui, TY Fan, S Harii, H Kitano, H Kurihara, L Legendre, S Mitarai, S Muko, Y Nozawa, J Padilla-Gamino, N Price, K Sakai, G Suzuki, M van Oppen, A Yarid, N Satoh, RD Gates. 2015. Geographic variation in long-term trajectories of change in coral recruitment: a global-to-local perspective. Marine and Freshwater Research 66:609-622.
      Liu PJ, MC Hsin, YH Huang, TY Fan, PJ Meng, CC Lu, HJ Lin. 2015. Nutrient enrichment coupled with sedimentation favors sea anemones over corals. PLoS ONE 10(4): e0125175.
      Beijbom O, PJ Edmunds, C Roelfsema, J Smith, DI Kline, B Neal, M Dunlap, V Moriarty, TY Fan, CJ Tan, S Chan, T Treibitz, A Gamst, BG Mitchell, D Kriegman. 2015. Towards automated annotation of benthic survey images: variability of human experts and operational modes of automation. PLoS ONE 10(7): e0130312.
      Yasuda N, C Taquet, S Nagai, M Fortes, TY Fan, N Phongsuwan, K Nadaoka. 2014. Genetic structure and cryptic speciation in the threatened reef-building coral Heliopora coerulea along Kuroshio Current. Bull Mar Sci 90: 233-255.
      Wall CB, TY Fan, PJ Edmunds. 2014. Ocean acidification has no effect on thermal bleaching in the coral Seriatopora caliendrum. Coral Reefs 33:119-130.
      Tang CH, LS Fang, TY Fan, LH Wang, CY Lin, SH Lee, WH Wang. 2014. Cellular membrane accommodation to thermal oscillations in the coral Seriatopora caliendrum. PLoS ONE 9(8): e105345.
      Pasaribu B, IP Lin, JTC Tzen, GY Jauh, TY Fan, YM Ju, JO Cheng, CS Chen, PL Jiang. 2014. SLDP: A novel protein related to caleosin is associated with the endosymbiotic Symbiodinium lipid droplets from Euphyllia glabresens. Mar Biotech 16:560-571.
      Edmunds PJ, M Adjeroud, M L. Baskett, IB Baums, AF Budd, RC Carpenter, NS Fabina, TY Fan, EC Franklin, K Gross, X Han, L Jacobson, JS Klaus, TR McClanahan, JK O’Leary, MJH van Oppen, X Pochon, HM Putnam, TB Smith, MM Stat, H Sweatman, R van Woesik, RD Gates. 2014. Persistence and change in community composition of reef corals through present, past and future climates. PLoS ONE 9(10): e107525.
      Crowder CM, WL Liang, VM Weis, TY Fan. 2014. Elevated temperature alters the lunar timing of planulation in the brooding coral Pocillopora damicornis. PLoS ONE 9(10): e107906.

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