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東沙環礁的地理位置
  東沙環礁位於北緯20度35至47分之間,東經116度42至55分之間,為一直徑約25公里,面積約500平方公里,近似圓形的標準環礁,環礁中間為一潟湖,潟湖中有許多塊狀礁和淺灘分布,環礁外緣則有發達的珊瑚礁地形和豐富的生物群聚,構成一個完整的珊瑚礁生態系。
東沙島位於環礁西側,是由珊瑚沙與貝殼沙堆積而成的沙丘小島、面積僅1.74平方公里,是整個環礁唯一經常露出海面的陸地;東沙環礁孤懸於南海北部,與鄰近陸地都有一大段距離,她的北方距離廣東省汕頭市260公里,是最接近大陸的距離;西北方距離香港320公里,東北方距離高雄市450公里,南方距離南沙太平島1190公里。

 

珊瑚造礁的原理
  絕大多數的造礁珊瑚屬於刺胞動物門珊瑚蟲綱的六放珊瑚亞綱,牠們生長在熱帶至亞熱帶淺海,體內含有大量的共生藻;在健康的造礁珊瑚體內,每一平方公分的肉質組織就含有100至500萬個共生藻細胞。這些共生藻需要陽光來行光合作用,因此造礁珊瑚都生長在陽光充足的淺海;共生藻不但製造營養物質供給珊瑚利用,並且可以促進珊瑚的鈣化作用,幫助珊瑚堆積碳酸鈣骨骼;這些碳酸鈣骨骼就成為建造珊瑚礁的主要原料。但是,建造珊瑚礁的過程不只是珊瑚的鈣化作用而已,還包括各種侵蝕、沉積和膠結等過程。

  破壞珊瑚礁的侵蝕作用來自生物和物理的力量,也就是生物性的侵蝕和攝食作用,以及颱風和波浪的物理性破壞力量。在珊瑚礁生態系中,有許多海洋生物會破壞珊瑚礁體,常見的有鑿孔生物的活動,這些包括在珊瑚骨骼上鑿洞居住的生物,如海綿、管蟲、星蟲、鑽孔貝和一些蝦蟹類等,牠們的鑿洞行為會破壞珊瑚骨骼的堅固性,加速礁體崩解。生物攝食也會破壞珊瑚骨骼,例如: 鸚哥魚經常啃食珊瑚,會抑制珊瑚骨骼堆積;棘冠海星大量繁衍、攝食珊瑚組織,導致珊瑚死亡,會對珊瑚礁造成嚴重損害;其他珊瑚礁魚類、海膽、貝類等攝食珊瑚的行為,也會減緩或破壞珊瑚骨骼的堆積速度。

  物理因子如颱風巨浪侵襲,常會造成珊瑚骨骼折斷或破碎,海流和波浪力量也會造成侵蝕,往往將珊瑚礁切割成複雜的地形;不管是生物或物理侵蝕作用,都會產生大量的珊瑚碎屑或沙,常隨著海流漂送,而成為珊瑚礁海岸邊或潟湖中廣泛分布的沙灘;有些沉積物則被漂送而充填在珊瑚骨骼孔隙中,然後被細菌或藻類的膠結作用凝聚起來,形成堅硬的礁體構造。

  完整的珊瑚礁通常包括三類成份:珊瑚骨骼結構、沈積物及膠結物。在珊瑚礁形成的過程中,造礁珊瑚首先經由鈣化生長而建造礁體的架構;其次,被侵蝕下來的沈積物,逐漸被搬運充填在珊瑚骨架的孔隙中,然後經由鈣化藻類或細菌的膠結作用而形成堅固的礁體;這種過程就像蓋房子需要鋼筋、沙和水泥等三種物質一樣,珊瑚建造的礁體結構如同房子的鋼骨結構,而沈積物及膠結物就像沙和水泥組成的混凝土一樣,使礁體成形、並且更為堅固。

 

達爾文的學說與東沙環礁形成
  關於環礁的形成,演化學者達爾文於1842年所著的「珊瑚礁分布和構造」一書中,提出沉降學說,用來解釋從裙礁、堡礁至環礁的一系列演變過程。他認為大洋中的珊瑚礁在剛形成的時候,都生長在火山島嶼的周圍,也就是裙礁;當這些火山島嶼逐漸下沉,周圍的珊瑚礁由於有旺盛的珊瑚造礁作用,而能持續向上生長,維持在海平面附近;並且由於外圍的水流交換比較好,珊瑚生長比較快,而陸地周圍的水流交換比較差,珊瑚生長比較慢;這種些微的差異,經年累月持續下去,就形成了潟湖,珊瑚礁也演變為堡礁;當島嶼完全沉沒在海面下,若珊瑚礁仍持續生長,就會形成環狀的珊瑚礁在海平面附近,也就是環礁。

  由於整個南海是由於陸地逐漸下沉而形成的,因此基本上,東沙環礁的形成過程符合達爾文的沉降學說,唯一不同的是,東沙環礁的基底可能不是火成岩;因為根據地質學者在南海的探測紀錄,這個區域尚未發現火成岩地形,因此,東沙環礁的基底可能只是大陸邊緣的岩石底質,或者是由冷泉碳酸鹽構成的硬底質;若要揭開東沙環礁形成的歷史和詳細過程,就必須在環礁上做地質鑽探,經由解讀鑽取的地底岩心,重建東沙環礁發育的地質歷史。

  根據達爾文的環礁形成學說和南海的地質歷史,就可以拼湊出東沙環礁形成的大概過程。在3300萬年前,南海開始擴張的初期,東沙環礁的基底原先是華南大陸地塊的一部分,它可能是一個直徑25公里以上、近似環狀的岩石山丘;由於堅硬的岩石底質提供造礁珊瑚附著生長的基底,因此在當時的淺海環境中,逐漸堆積形成東沙底部的早期珊瑚礁;後來南海的海床持續下沉,這片珊瑚礁不斷向上生長,經由生物沉積、侵蝕、搬運、膠結等複雜過程,堆積更多更厚的碳酸鈣礁體,形成東沙環礁。當然,冰河時期的海平面變動也對東沙環礁有影響,例如在上次冰河時期(18000年前),海平面比現在低100餘公尺,那時的東沙環礁整個露出海面,像一座直徑約25公里的圓桌狀島嶼,珊瑚只在島嶼周圍生長;等到海平面逐漸回升,珊瑚又廣泛分布在整個環礁淺海,繼續牠們的造礁活動。總而言之,東沙環礁是造礁珊瑚歷經千萬年的沉積,並且經由各種生物、物理和地質因子的交互作用,才形成今日的面貌。

 

東沙的內波
  根據海洋學者的觀測結果,發生在南海北部的內波是全球最大的海洋內波。雖然南海內波的存在由來已久,但是一直到最近十餘年才引起海洋學家的注意。早期觀測因缺乏長期的連續性資料,縱使發現海面下的異常現象,也難以判別它就是內波;在1990年代初期,美國石油公司在南海探勘石油,當半潛式鑽油平台在作業時,遇到強流而操作困難,並且導致斷纜,調查之後才發現這個強流是內波引起的,南海的內波才開始受到重視。後來,海洋學者經由分析衛星合成口徑雷達所拍攝的影像,才逐漸揭開南海內波的面紗。

  根據衛星影像描繪出的南海內波分布圖,推論南海內波的起源地在呂宋海峽,該處有恆春海脊由北向南延伸,就像海底的分水嶺般,海脊上方是黑潮與南海水團交會的地方,兩個水團的特性本來就有差異,加上潮汐的牽動,就在此交界處形成內波,然後向西傳送。研究人員依據東沙環礁附近的衛星影像,得知在深海的內波波長約4至11公里,波高可以高達150公尺。當內波碰到東沙環礁時,會分裂成南北兩群內波,這兩群內波在東沙環礁西方會合後,繼續向西北進行,最後因碎波而消失不見。

  當內波傳送到東沙環礁東方水域,由於深度迅速變淺,內波就會轉變成向上的海流,沿著珊瑚礁邊緣的斜波湧升到淺海來;由於深層海水的水溫較低,當冷、熱海水相遇時就會產生激烈的混合,並且使水溫急遽下降,這種現象在環礁外圍的東方及東北方最為明顯。

  內波湧升帶來大量的冷水和豐富的營養鹽,對東沙淺海生態有非常巨大的影響。其中,深層海水的降溫作用,使得東沙外環礁的珊瑚在面臨水溫異常升高時,仍可以存活下來,因此至今仍保有很高的珊瑚覆蓋率和生物多樣性。此外,隨著內波湧升的深層海水也帶有豐富的營養鹽,可以提升東沙環礁的基礎生產力。
一般而言,珊瑚礁海域的營養鹽很快就被浮游植物或底棲質物吸收利用,因此珊瑚礁區通常是營養鹽非常貧瘠的海域,雖然過量的營養鹽會造成藻類大量生長,不利於珊瑚生存,但是適度的營養鹽供應卻有利於珊瑚生長和珊瑚礁發育;而且,當湧升流把深海的營養鹽帶到海面來,就可以促進海洋表層的生產力,因此全球海洋的湧升流區,都是著名的大漁場。內波在東沙環礁附近海域造成的湧升現象,把營養鹽從海洋深層帶到表層,大幅提升海域生產力,使得浮游生物變多,養活更多的魚群而成為漁場,甚至吸引鯨類成群前來覓食。

 

東沙環礁的初級生產力
  東沙環礁位於熱帶海域,全年皆有充足的光照,環礁潟湖區的水體大多屬於有光層範圍內,因此,影響東沙海域基礎生產力的主要因子與生產者數量( 葉綠素濃度)、營養鹽濃度及水溫有關。根據海洋學者的測量結果,東沙環礁潟湖的基礎生產力大約為每天每立方公尺水體可生產60至300毫克的有機碳,屬於典型的珊瑚礁海域生產力;而在基礎生產力的空間分布上,則以環礁潟湖中央或偏東側水域比較高,南水道附近比較低。

  環礁外圍的基礎生產力有相當大的變動,高峰發生在內波擾動後的數天,由於有大量營養鹽注入,基礎生產力會大幅增加,尤其在環礁北側及西北側往往會出現浮游植物大量增殖的現象,甚至使得海水變為濃濃的綠色。

 

東沙環礁的生產者
  東沙海域生態系的生產者,包括大型海藻、海草、以及珊瑚體內的共生藻,當然還有肉眼無法看見的微細藻類和光合自營細菌,它們是支撐東沙海洋生態系的重要基礎。海草床主要分布在東沙島周圍的淺海、小潟湖及礁坪區,它們有很高的基礎生產力,能固定太陽能,每天吸收大量的二氧化碳,進行光合作用,產生許多有機物質,提供草食性動物豐沛的食物。海草葉片可以直接給各種海洋動物取食,例如螺類、甲殼類、海膽、海龜及各種草食性魚類等。隨著葉片衰老凋落,所形成的海草碎屑,除了是重要的碳儲存庫之外,也可以提供蝦、蟹、螺和貝類的食物來源。海草碎屑經過微生物分解,形成更細小的有機碎屑之後,可讓更多躲藏在底土中的海洋生物,如多毛類與端腳類等小型動物當作食物來源,甚至如細菌等微生物也可以充分利用。海草碎片也可以藉由海流的輸送,帶往鄰近的生態系,如沙灘、珊瑚礁或外海,提供許多生物當作食物來源。被沖上岸的海草碎屑,不僅是沙灘動物的食物資源,也是躲藏棲息的空間;分解後的海草碎屑更是海岸林的重要營養來源。

  東沙海域擁有豐富且多樣的海藻資源,這些藻類包括微細藻和大型藻。大型藻肉眼可見,微細藻則通常需要用顯微鏡才能觀察到。海藻依據其所含色素的類別,而呈現不同顏色,大致可分為綠藻、褐藻和紅藻。
目前東沙海域至少紀錄38 科148 種大型海藻,冬末至春初是東沙海域大型藻生物量與種類較多的季節。此時,海草床中常見有頭髮菜、杉葉蕨藻、大型總狀蕨藻、角網藻、凹頂藻、粗硬毛藻和龍鬚菜等;沙質海底上則有仙掌藻、粗硬毛藻、乳節藻、馬尾藻等。潟湖區的珊瑚骨骼碎片表面則有許多絲狀或叢狀海藻覆蓋。

  由於大型藻類的生長速率很快,每天可以生長數公分,並且對環境的改變比較不敏感,因此它們在空間競爭上,往往勝過造礁珊瑚,大量生長的藻類會覆蓋在珊瑚表面,造成珊瑚死亡,引發珊瑚礁生態系的相變,也就是原來以珊瑚為主的群聚被以海藻為主的群聚取代。

  造礁珊瑚體內都含有大量的共生藻,在健康的珊瑚群體上,每一平方公分的珊瑚組織內就含有100 萬至500 萬個共生藻細胞,這些共生藻的總合,甚至比珊瑚組織還要多;共生藻行光合作用,產生大量有機物質,除了提供珊瑚當作營養來源,幫助珊瑚鈣化、建造骨骼之外,多餘的營養物質就以黏液的方式釋放出來,給居住在珊瑚礁上的許多生物,包括小型魚類、多毛蟲類、蝦蟹、螺類和雙殼貝等利用;另外,有些動物直接以珊瑚組織為食,例如蝴蝶魚、鸚哥魚、珊瑚螺等、牠們會啄食或啃食珊瑚。由於造礁珊瑚在東沙海域的分布很廣,生物量很龐大,因此,珊瑚共生藻的生產力也很大,並在東沙海洋生態系中佔有舉足輕重的地位。

 

東沙環礁的消費者
  草食性動物在珊瑚礁中扮演重要的生態角色,因為牠們可以抑制大型藻類的生長,維持珊瑚礁的生態平衡。海藻是許多草食性魚類喜歡的食物,包括許多刺尾鯛、隆頭魚、鸚哥魚、雀鯛、海膽和螺類,都以海藻為主食;這些動物的攝食作用可以抑制海藻大量生長,使珊瑚礁維持在健康狀態。

  珊瑚礁的肉食性生物種類眾多,包括屬於軟體動物的海兔螺、海蛞蝓、章魚,屬於甲殼動物的蝦蟹類,以及棘皮動物的海星等;其中,海兔螺和玉兔螺都是特化的攝食者,只以軟珊瑚組織為食;棘冠海星和饅頭海星也是特化的攝食者,專門以石珊瑚為食,尤其是棘冠海星的繁殖力很高,當牠的族群大量增加時,會對珊瑚礁生態系造成重大威脅。

  肉食性魚類的種類很多,包括雀鯛、羊魚、鰕虎魚、蝴蝶魚、粗皮鯛、獅子魚、石斑魚、笛鯛、蓋刺魚、裸胸鯙、石狗公、蜥魚等,有的以浮游動物為食,有的攝食珊瑚組織,有的則以小魚為食;牠們的攝食方法各異其趣,有的在水層中積極追逐獵物,有的悠閒地在底質上穿梭搜尋,有的則以偽裝的體色,隱身於環境中,等待獵物上門;這些魚類的形態和行為都各異其趣,也是珊瑚礁魚類多樣性的表現方式之一。

 

東沙環礁的濾食者及泥食者
  濾食動物也是珊瑚礁生態系的重要成員,牠們以水中的懸浮有機顆粒為食,包括海綿、柳珊瑚、管蟲、海百合、海鞘、雙殼貝等;有的主動製造水流,有的則被動地等待海流漂送過來的食物顆粒,這些動物通常行定棲或固著生活,且都具有發達的濾食構造,例如大旋鰓蟲的觸手和海百合的羽枝。海中懸浮顆粒的來源有很多,包括生物釋放出的有機物質(如珊瑚黏液),以及生物體被分解後產生的碎屑,如海草及海藻分解後產生的有機碎屑,都是食物來源。

  當懸浮的有機物質沉降到底質表面之後,可被食底泥動物利用,例如海參、蝦蟹類及寄居蟹等。由於有機物質與沙泥底質混合之後,營養價值就大為降低,因此這些生物經常在攝食的時候,有篩選食物顆粒的行為,只吃有營養價值的成分,而把缺乏營養的無機成分排出來。大管蛇螺則會在洞口附近灑出黏液網,吸附沉降下來的食物顆粒,以增加攝食效率。

 

東沙環礁的水體生態系
  水體生態系的生產者主要是浮游植物,它們是支持海洋食物鏈最基層的微小生命體,它們通常以單細胞型式存在,有些則連結成多細胞型式,漂浮於水體中;由於浮游植物的體型很小,因此即使它們在海水中的密度很高,我們仍然無法用肉眼分辨,必須把它們放在顯微鏡下才看得出來。

  東沙環礁海域浮游植物的種類組成,以矽藻、隱藻與藍綠菌為主要優勢種;其中,藍綠菌生長的最適合溫度約在27 ~ 28℃之間,而且它帶有浮體,有助於停留在上層水體,藍綠菌體內又含有玉米黃質,能抵抗紫外線,這些特性使得藍綠菌在溫暖、光照度強的東沙環礁海域成為優勢物種。調查結果也指出,東沙潟湖水體的浮游動物以蝦類幼生為最多,約占總個體數的一半;其次為橈足類哲水蚤(約占20%)、蟹類幼生(約占15%);再其次為橈足類劍水蚤(約6%)、仔稚魚(約3%),這種浮游動物的組成反映出珊瑚礁區底棲生物豐富的特性。從整個空間分布來看,浮游動物的豐富度及種類數都以環礁潟湖周圍較高,潟湖中央的浮游動物較少;這種分布型態與浮游植物的分布相反,也就是浮游動物多的區域,浮游植物反而較少。這種現象表示,浮游動物的捕食作用對浮游植物的季節變動和空間分布都有很大影響,它的重要性幾乎與營養鹽濃度的影響相同。

  從東沙環礁海洋生態系統的碳收支情形來看,浮游植物的基礎生產力就是有機碳的來源,水體中所有浮游植物和浮游動物的呼吸作用則是消耗有機碳的主要活動,因此基礎生產力與呼吸率的比值(P/R 比值),就可做為評估生態系統狀態的指標;如果P/R 比質大於1 時,表示有多餘的能量可輸出至其他系統;等於1 時,代表生產力恰好等於呼吸作用的消耗。根據海洋學者的測量結果,東沙環礁潟湖水體的P/R 比值接近1.0,屬於平衡的狀態,也就是說浮游植物生產的有機物質,幾乎都被消耗掉了。

 

東沙環礁的底棲生態系-海草床
  海草是海洋環境中的沉水性開花植物,具有根、莖、葉、花、果實與種子等構造,它們生長在熱帶至溫帶沿岸淺海,具有直立的枝葉,並以匍匐的地下莖拓展延伸,擴充地盤,形成平舖淺海底層的大片草原,而被稱為海草床。

  海草床為重要的沿岸生態系之一,海草床具有很高的基礎生產力,它們行光合作用產生的有機物質,提供許多草食性動物豐沛的食物,並產生大量的海草碎片輸送到其他礁區或海域,提供其他生物利用;除此之外,海草床可以穩定底質,構成立體空間,提供許多海洋生物棲息和覓食的場所,因而擁有相當高的生物多樣性;海草床也是許多海洋生物的產卵場或育幼場,尤其是珊瑚礁鄰近的海草床,往往是海洋生物完成生命週期不同階段的棲地之一,有助於維持珊瑚礁生態系的健全發展。

  東沙島四周淺海有大量的珊瑚與貝殼沙堆積,水深大多不超過3 公尺,海流大多很平緩,水質清澈,陽光充足,非常適合海草生長,因此在東沙島周圍形成台灣地區面積最大的海草床。根據估計,東沙島周圍海域的海草床面積約為1,185 公頃。

  東沙島附近已知的海草有2 科6 屬7 種,是台灣地區海草種類最多的海域。東沙島的海草從潮間帶,綿延生長至亞潮帶海域,主要分布在東沙島周圍的淺海、小潟湖及礁坪區,在淺海形成青青草原般的景觀。
東沙島沿岸主要的海草中,圓葉水絲草(Cymodocea rotundata) 的分布最廣,並無特別偏好的底質;鋸齒葉水絲草(Cymodocea serrulata) 主要分布在東沙島北岸離岸較遠的區域,偏好中等粗沙的底質,而未出現於鹽度變動較大的小潟湖和近岸處生長;泰來草(Thalassia hemprichii) 的適應環境能力很強,在潮間帶或亞潮帶皆有分布;單脈二藥草(Halodule uninervis) 能適應潮間帶溫度的劇烈變動,是東沙海域中最耐高溫和高鹽的海草;水韭菜(Syringodium isoetifolium) 主要分布在東沙島南岸的亞潮帶,它的葉子很纖細、呈圓柱形,無法忍受退潮時的乾旱,但是可以生長在海流較強的環境;卵葉鹽草(Halophila ovalis) 的植株矮小脆弱,與其他海草生長在一起時,對光線與底土的競爭能力比較弱。東沙海草床的覆蓋面積很廣,平均覆蓋率高達75% 以上,而且有季節性變化。

  東沙島周圍由於環境的差異而發展出不同的海草床地貌。東沙島北方沿岸,在廣闊而平坦的沙地上發展出一望無際的海草床,宛如海底大草原;這片大草原由數種海草混生組成,粗壯的鋸齒葉水絲草是其中最優勢的海草種類,其次為圓葉水絲草和泰來草。在此處密集的海草床中,偶爾可見巨大的微孔珊瑚、團塊形的菊珊瑚科種類和分枝形的軸孔珊瑚。這些珊瑚在海草床中是少有的硬基質結構,常吸引許多珊瑚礁魚類前來活動與覓食。有許多魚種繁忙地在珊瑚礁和海草床間來回游動,充分利用兩邊的生態資源。

  東沙島南方沿岸海域,受到海流擾動的影響較大,使得海草在此大多分布在較深的區域,而且以細長的水韭菜較占優勢,其次為圓葉水絲草和單脈二藥草。由於海流擾動的影響,在此區域的海草床中常形成直徑約3 至4 公尺無海草生長的坑穴,有些坑穴甚至在海草床中相連,形成長條狀的沙地。這些異質性的棲地環境使得南岸海域海草床的覆蓋度較低,但是卻提供偏好在沙地區域活動的魚種在此生活,因此呈現不同的生物群聚。

  東沙島西側是小潟湖與外海交換海水的唯一通道。每天漲退潮時流量大,流速強勁,長年以來堆積厚度達1 公尺以上的粉泥與有機碎屑。由於從小潟湖中流出的水體營養鹽和有機物濃度高,因此小潟湖出海口的西岸海草生長非常茂盛,種類也很多,並以泰來草最為優勢,由於泰來草擁有粗壯的地下莖,可以協助穩固細沙底質,因此細沙不會被洶湧的潮流沖走。東沙島沿岸六種主要海草的開花或結果時間,多集中在12 月至4 月間,但是水韭菜卻在夏天生殖。各種海草葉片生產力都是以夏季較高、冬季較低。

 

東沙環礁的底棲生態系-東沙島潟湖
  東沙島的小潟湖,位於東沙島西方,面積約0.64 平方公里,平均水深大約只有1 公尺,在退潮時水深甚至不及1 公尺。潟湖內部受到三面陸地的保護,海流與潮流的影響較小,海面經常波平如鏡;在如此平靜的水體,容易於底層沉積較厚的泥和有機碎屑,水中有機質含量高,使得水體較為混濁,但是因為水淺,光照量十分充足,光合作用非常旺盛。小潟湖又因海水體積較小,在夏季日照強烈時,水溫往往飆升至超過30℃,而且蒸發作用強烈,海水鹽度也會隨著升高,對於海草和其他生物而言,都是一種環境壓力,因此小潟湖的海草種類和其他海洋生物種類相對較少。

  小潟湖內部的優勢海草種類為泰來草、單脈二藥草和圓葉水絲草,部分區域有卵葉鹽草參雜其中。海草通常沿著岸邊的淺水域生長,在中間較深處,因為水質混濁,加上有機碎屑太多,反而不利於海草生長,一些大型海藻如針葉蕨藻和布氏藻在此成為優勢物種。在小潟湖中,經常可見倒立水母 (Cassiopea andromeda) 聚集,這種水母屬於刺絲胞動物門缽水母綱的根口水母目(Rhizostomeae),牠們具有共生藻,分布在觸手上,通常停棲在軟底質表面,以圓盤狀傘蓋向下、觸手朝上的方式,行光合作用,以獲取能量。這種生活方式與一般水母漂浮於水面附近,傘蓋向上、觸手朝下,捕食小生物為生的方式大不相同。

  倒立水母廣泛分布於全球熱帶海域,主要棲息於潮間帶至水深10 公尺的沙或泥底質環境。在東沙環礁,倒立水母主要分布於小潟湖,海草床和大潟湖中則偶爾可見。除了可利用共生藻光合作用產生的能量之外,牠們與其他水母一樣,會用觸手上的刺絲胞捕食浮游動物;由於觸手上的刺絲胞仍具有微弱毒性,因此最好不要碰觸牠們。小潟湖內側沿岸有紅樹林植物-海茄苳(Avicennia marina) 分布,以小潟湖東側與南側最多,生長在潮間帶的泥灘地上。雖然這些海茄冬的植株相當小,但是和海草床一樣,具有很高的基礎生產力,能在沿岸堆積大量的有機碎屑,發揮固灘護堤的生態服務功能。

 

東沙環礁的底棲生態系-環礁潟湖
  東沙環礁的潟湖區面積廣達300 餘平方公里,如此廣大的潟湖區其實是個非常多樣的環境,不同地點的生物群聚都有一些差異。從水深觀點來看,中央區域較深 ( 最深處約24 公尺),有較大面積的沙底,塊狀礁分布較稀疏;周圍鄰近礁坪區則較淺,水深大多在5 公尺以內,底質大多由珊瑚骨骼碎片和鈣質細沙構成。以水流交換來說,大潟湖區的西南和西北方鄰近南北水道,水流交換比較好,底質為塊狀礁和沙底交錯分布的型態,塊狀礁主要由死珊瑚骨骼或團塊形的微孔珊瑚大型群體所構成。

  大潟湖西側的底質,幾乎都以分枝形和葉片形的珊瑚殘骸為主,礁石表面大部分被海藻覆蓋;其次是珊瑚沙或貝殼沙堆積的底質,大部分區域的活珊瑚覆蓋面積低於20%,但也有部分區域的珊瑚覆蓋率高達50% 以上,目前存活的珊瑚種類主要是能忍受高溫和高濁度的珊瑚,例如片形棘孔珊瑚、蕈珊瑚及微孔珊瑚等,軸孔珊瑚及軟珊瑚很少出現在潟湖區中。大潟湖東側由於離南北水道較遠,而且受到環礁的屏障,屬於隱蔽型的環境,水流比較平緩、波浪能量較低,在這種情況下,細顆粒的沉積物就比較多,底質主要是顆粒很細的珊瑚沙,由底棲有孔蟲的殼體和珊瑚藻碎屑構成;沙底中間有許多塊狀礁分布,這些塊狀礁表面的珊瑚群聚以石珊瑚為主,覆蓋率相當高,大多是分枝形和團塊形的珊瑚種類,軟珊瑚很少;塊狀礁側面的珊瑚群聚則以葉片形、柱形或團塊形的珊瑚為主,包括棘孔珊瑚、棘葉珊瑚、棘杯珊瑚、瓣葉珊瑚、合葉珊瑚、盤珊瑚等都很常見;而最顯眼的就是卷曲氣泡珊瑚(Plerogyra sinuosa),牠的觸手膨大成圓球狀,像一團亮麗的小氣球般,附著在塊狀礁的背流面。

  整體來說,整個大潟湖區水深5 公尺以淺的底質主要是珊瑚殘骸,活珊瑚覆蓋率很不均勻,多數區域低於10%,但也有高達50% 以上的區域;水深5 至10 公尺之間的珊瑚覆蓋率稍高一些,通常有25% 以上,常見為團塊形的微孔珊瑚和菊珊瑚科種類;水深10 公尺以下的底質,大多為珊瑚骨骼碎片,表面有許多單體型和群體型的蕈珊瑚種類,覆蓋率約有20%。

 

東沙環礁的底棲生態系-沙質海底
  東沙環礁的大潟湖區擁有面積廣大的沙質海底,這些沙的來源包括所有鈣化生物的骨骼和殼體,例如:石珊瑚的骨骼碎片、軟珊瑚的鈣質骨針、腹足類和雙殼類的殼體、有孔蟲殼體、鈣質海藻的細胞壁等。其中,石珊瑚和貝殼的骨骼碎片,顆粒比較粗,需要經過長期的侵蝕作用,才會成為細顆粒的沙或泥;底棲性有孔蟲殼體和鈣質海藻則在死亡後,分解形成顆粒極細的鈣質軟泥,由於這兩類生物在東沙環礁相當豐富,因此潟湖區有很高比例的泥質沉積物,但是它的分布並不很均勻;通常在鄰近南、北水道處,底質沉積的顆粒較粗,在遠離水道處則比較細。

  沙質海底的表面通常相當平坦,生活在此的生物缺乏珊瑚骨骼或礁石的天然屏障,只能藉著在底質上挖洞居住,來躲避捕食者的攻擊,有些生物之間發展出互助合作的共生關係,例如鰕虎魚和槍蝦,牠們平時在洞口附近覓食,遇有捕食者接近,就迅速躲入洞中;有些生物則潛伏在沙地上,或者成群結隊出現在沙底覓食。

  在顆粒較粗的珊瑚骨骼斷枝或碎片表面,反而是適合大型海藻生長的底質,大約有三分之一以上的面積被海藻覆蓋,另外有一些石珊瑚零星分布,最常見的是外表呈圓形的各種蕈珊瑚,這些珊瑚的直徑多數在10 公分以上,而且由單一珊瑚蟲構成,可說是體型最大的珊瑚蟲;次多的是群體型的蛞蝓匐石珊瑚、強壯屐珊瑚等,這些珊瑚的成體都與底質游離,可以在底質上緩慢移動,因此被稱為「會走的珊瑚」。

  游離生長的蕈珊瑚,容易受到波浪或人為干擾而翻覆,因此在沙底上經常可看見翻覆或被泥沙掩埋的珊瑚。另外,還有一些微孔珊瑚和細菊珊瑚形成圓球狀的游離群體,可在沙地上隨著海流翻滾,這種生長方式反而可避免被沙掩埋,屬於特殊的珊瑚生長形態。除此之外,偶而可見一些葉片形珊瑚在沙地上固著生長,或有一些細分枝的軸孔珊瑚群集在沙質海底上成叢生長,這些都是對沉積物忍受度較高的珊瑚。

 

東沙環礁的底棲生態系-礁坪區
  東沙環礁的礁坪區長度約有40 餘公里,寬度大約2 公里,而且表面非常平坦,只有一些很淺的潮池和礁溝。礁坪區在漲潮時淹沒在海平面附近,成為碎浪區,經常受到波浪衝擊和海水來回沖刷的影響;退潮之際,礁坪區則露出水面,大約有數小時暴露於空氣中;這樣的環境,對海洋生物來說,顯然是非常嚴苛的,相當於陸地邊緣的潮間帶環境,而礁坪區的生物群聚也顯示相似的適應特徵,包括對波浪衝擊、水分散失、水溫和鹽度劇烈變化等的適應。

  礁坪區大部份的底質都被海藻或海草覆蓋,這些植物的體態柔軟,能順應水流和波浪的沖擊;海葵和海綿也是此地常見的動物,也有一些能忍受高溫及鹽度變化的珊瑚種類,例如微孔珊瑚、腦紋珊瑚和角星珊瑚等分布其間,尤其在退潮之後的低窪處,各類生物相當密集。由於礁坪區的陽光充足,水流交換良好,海藻和海草生長十分茂盛,生產力相當高,生物量也非常豐富。

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