拯救死亡海域（Reviving Dead Zone）(下)

拯救死亡海域（Reviving Dead Zone）(下)
國立台灣師範大學地球科學所科學教育組任欣怡碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

生物死區形成三階段：死海
日本水產研究所的永井達樹，在1960年代觀察瀨戶內海得出了下面三個環境邁向生物死區的分類。
◆ 第一階段：「紅鯛之海」：紅鯛為瀨戶內海魚夫捕抓的主要高經濟魚類。也是該區食物鏈的上層掠食者。
◆ 第二階段：「鯷魚之海」：此一階段表示，上層掠食者的數量大量減少，
造成中下層的小型魚類大量繁殖。
◆ 第三階段：「水母之海」：在第二階段之後，因為浮游生物在小型魚類大量繁殖之後，數量銳減。浮游植物增加。只餘下對環境耐受度高的的外來種生物，或是水母能夠生存。

此一理論表示，人類的過漁行為。將上層掠食者自生態系中移除時，會造成食物鍊中生物數目的連鎖改變，是造成生物死區出現的原因。

黑海浩劫
黑海就是因為營養鹽過多、導致海底生態系遭受破壞的鮮明實例，而且它也能為如何復原海底生態系提供一些線索。
◆ 從1960年代到1980年代，從陸地排放到黑海西北方海域的氮肥和磷肥增加了一倍，使得當地生態系陷入優養化的困境。這些氮、磷化合物的主要來源是多瑙河，其流域涵蓋德國到羅馬尼亞等中歐11個國家。
*禍源有:
1.農業逕流
2.都市和工業廢水
3.經由大氣層運送的含氮化合物
◆ 增加的含氮化合物至少有一半來自現代化的農耕方法，其中包括大量使用肥料和大型畜牧養殖場。這些農業活動也會增加流入海中的磷，不過影響更嚴重的是工業和都市廢水中飽含多磷化合物的清潔劑。
◆ 在1960年代以前，黑海西北方的淺海地區原是一個多樣且生產力高的生態系:
1.廣大的近岸海底鋪蓋著大片的褐藻
2.遠處的離岸則有全世界最大、面積與荷蘭相當的紅藻群。

這些天然的海藻草原，與龐大的貽貝和其他雙殼貝類族群共存，整個生態系養育了大量的無脊椎動物和魚類物種。

◆ 海藻有助於底層海水的充氧，貝類則可過濾海水，維持海水良好的透光度，有益光合作用的進行。這樣的生態系生機盎然，即使氣候和自然自然環境發生大幅變化，它也能自我調適。然而當流入海中的營養鹽越來越多時，海面開始出現濃密的藻華。表層浮游植物的繁茂生長卻會降低海水的透光度，剝奪了底層海藻的陽光，導致底層植物死亡，而改變了整個自然生態系。
◆ 到了夏天，海水層因密度不同而產生分層結構，氧氣含量（特別是接近海床的地方）開始下降，許多受影響的雙殼貝類可以闔起貝殼，靠體內儲存的肝醣（動物儲存能量的主要醣類）在低氧環境下生存20天，然而，當這些能量耗盡，軟體動物就會集體死亡。細菌和其他生物為了分解這些死去動物的屍體，又消耗掉了僅存的氧氣，並釋放出更多的植物營養鹽。當所有的氧氣都耗盡，所有正常生活在那裡的動物，要不是跟著死亡，就是得遷移到其他地方找尋食物和氧氣。而這個區域的自然生態系也嚴重受創。
◆ 這片海域一直到1989年底才開始有恢復的跡象。當時東歐共產政權解體，結束了中央經濟計畫，突然間，農民沒有資金購買肥料，農耕活動減少；許多大型動物養殖場也關閉，因此大幅降低了營養鹽的排放。羅馬尼亞過去有一座豬肉工廠，養殖了超過100萬頭豬，排放出來的廢物相當於一座有500萬居民的城市。
◆ 在接下來的六年內，流入海水的營養鹽大幅減少，生物死區的面積也隨之縮小。但海底的復原是緩慢漸進的。例如，我的烏克蘭同事研究發現，原本受創嚴重的黑海西北海域，到了2002年才有貽貝生長，但其他動物則在多年前就已經恢復生長。今年8月，我們的研究團隊仔細檢查了黑海的狀況後發現，海底藻類群落已在這裡重新建立，雖然現在的主要物種和生物死區發生前的主要物種並不相同。
◆ 要讓生物死區再現生機，很明顯的，減少附近陸地排放的營養鹽是最起碼的做法。但因優養化和缺氧而崩潰的海洋生態系，並不會因為人類活動的改變、減少流入河川的植物營養鹽，就立刻恢復正常，它還面臨了三個阻力

復育的漫漫長路
◆ 河川的流域通常具有儲存大量營養鹽的能力，尤其是氮肥、磷肥和其他的化合物，很容易吸附在土壤顆粒上，需要可能幾年到給十年才不會排放到海中。
◆ 另一個讓生物死區難以復原的原因，是鄰近地區缺少健康的海洋動物和植物族群難以提供「種子」，來復原消失的生態系。
◆ 優養化往往會造成生態系組成的改變，而這種改變通常不容易逆轉。

一個具有高度複雜且陸地營養鹽排放適中的生態系，本身就具有高度的自我復原力。然而當營養鹽負荷超過了某一程度（臨界點1），生態系就會崩解到一個較缺乏多樣化的狀態。當過漁業行為使食物鏈頂端的掠食性魚類數量稀少，物種多樣性降低時，這個臨界點會提前到來（臨界點2）不幸的是，新形成的狀態通常不易改變，唯有當營養鹽排放大幅降低到最初程度時（臨界點3），生態才會恢復到原本的複雜度。

環境政策決定海洋生態
◆ 要降低來自土地的營養鹽逕流，必須大幅改變目前農耕方法和廢水處理工作。它必須涵蓋整個河川流域的全面性計畫，使氮、磷留在土壤裡而不流入河水中。
◆ 降低商業漁撈活動的密集度，讓掠食性魚群能復原。此外，漁船上的拖網會破壞重要的海底動物族群，因此一定要更有效的管理。

對復育的思考
◆ 部份復育狀態極度不穩定，所以對那些海洋資源管理者面對的挑戰是，如何讓海生態系維持在多樣化且具有恢復力的狀態，即使生態系已不可能完全復原。
◆ 在評估一個生態系的健康或是品質時，會視當地居民的價值觀而定。對某些人而言，只要有許多小型被捕食魚類，即是整治成功;但是對其他人來說，當海域充滿食物鏈頂端的掠食性魚類，才算是可接受的復育成果。

結論
海岸的生物死區提醒我們，人類不能單純以為，自然生態系可以吸收我們排放的廢棄，而不會產生嚴重和經常無法預期的後果。我們現在已經知道讓生物死區再現生機的方法，但是最終採取的步驟，取決我們是否能坦承排放廢物對環境造成的後果，以及我們對全世界海洋生態系的重視程度。

From: SCIENTIFIC AMERICAN reviving dead zone 2006.11