全球變遷對海洋漁業資源的衝擊

作者/藍國瑋(國立臺灣海洋大學環境生物與漁業科學學系)、龔國慶(國立臺灣海洋大學環境與生態研究所教授)

在談全球變遷對漁業資源的影響前,先需了解造成全球變遷的原因為何?一般而言,「氣候」是指氣象要素或天氣現象的長期平均狀態,地球氣候不斷地在變化,造成全球氣候變遷的因素有很多,主要可區分為屬於地球系統自然變異的多時間尺度變化,與人為溫室氣體排放所導致的全球暖化現象。

自然變異的多時間尺度變化包含如變動週期較短的聖嬰/反聖嬰現象與變動週期較長的年代際變化,如太平洋年代振盪等數十年氣候與海洋間的漲落變化。近年來許多研究結果皆證實海水表面溫度上升的現象在過去50年內十分顯著,整體趨勢顯示1971到2010年間全球平均表水溫度,約以每十年增加0.1℃的速率上升,其中又以北半球的海水增溫幅度較大,自然變異的多時間尺度變動並無法解釋此持續暖化的現象,因此人為暖化結合自然變異可能是造成近十年全球暖化加速的現象原因(Durack and Wijffels, 2010; Gleckler et al., 2012)。

政府間氣候變遷專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)為附屬於聯合國之下的跨政府組織,在1988年由世界氣象組織、聯合國環境署合作成立,專責研究由人類活動所造成的氣候變遷。根據該委員會於2013年9月所公布氣候變遷第五次評估報告結案中,更加能確認近50年來全球暖化的狀況仍然持續發生,以及人為因素對20世紀中以來暖化的影響(IPCC, 2013)。全球氣候變遷現象同時已衍生出海水酸化、降雨減少、風場與海流改變等議題,氣候變遷改變了大氣及海洋系統的運作規律,顯然地氣候的擾動已對海洋生態系造成極大影響,因此瞭解全球氣候變遷對海洋生態系與漁業資源的影響,成為現今國際最重要且更不可輕忽的研究課題。

對海洋漁業資源的影響

魚類族群豐度的變化主要取決於其繁殖和生長的速度,海洋漁業資源變化長期以來受到多變的氣候變化所影響,氣候的變化直接或間接導致海洋環境改變,通常會直接與間接影響魚類族群的繁殖和生長的速度。大範圍的海洋環境變化,加上人為漁獲捕撈壓力,成為影響著海洋生態系中魚類族群豐度與時空分布的重要原因之一(Overland et al., 2010)。根據實驗結果顯示,不斷升高的氣溫與水溫將不利於魚類的生理活動,主要原因為高溫會抑制氧氣向肌肉組織輸送,而魚類的呼吸循環系統則會因無法輸送足夠氧氣,而不能滿足組織代謝的需求(Portner and Knust, 2007)。此外由於溫度變化和環流模式的改變影響到魚類的洄游路徑,進而影響 漁業資源的變化。例如適水溫較高的暖水性洄游魚類(如正鰹與黃鰭鮪)會隨著中西太平洋暖池的推移進行大規模東西向遷移,間接地使得該區域的圍網產量與漁場位置產生劇烈的年間變動(Lehodey et al., 1997, 2011);而中小型洄游性魚類如西北太平洋秋刀魚(Cololabis saira)同樣也會受到表水溫改變而影響稚魚的存活率(Tian et al., 2003),導致秋刀魚年間加入量的漸少而影響產量。

承上所述,氣候變化的直接效應通過改變海洋生物的生理、型態和行為,影響海洋生物不同生長階段,改變生物的傳遞、擴散和繁殖,而導致其數量的變化。這些影響會造成海洋生態的物種分布、生物多樣性、繁殖能力和微進化過程改變(Harley et al., 2006),而氣候變化太快也讓物種趕不上適應,新的物種也來不及取代那些無法適應的物種。上述這些因素,都會造成水產生物多樣性的喪失。

根據世界農糧組織針對氣候變遷對全球漁業資源影響的研究報告指出,氣候變遷會造成(1)海洋生物之分布範圍改變,棲息在水溫較高處的生物,會向高緯度海域及向深海擴大分布水域,而棲息在水溫較低的海洋生物的棲息海域則受到限縮;(2)改變浮游生物之種類豐度,高緯度生產力變高,而低緯度變低,因此也會造成食物鏈物種組成及種間繁殖期的錯亂,導致捕食與被捕食關係的失調,生態系崩壞以及生物多樣性的喪失等;(3)湧升流的幅度與強度,持續時間也隨著海陸風強度改變而改變,衝擊到多獲性表層生物的分布與豐度(李,2010)。而研究報告模擬氣候變遷對漁業資源的影響結果顯示,到2055年時,全球漁獲總產量與2005年期間相比,變動可能不到1%,但在熱帶與高緯度地區的生物資源卻會有明顯改變,特別是印度洋與太平洋中低緯度區域的漁業總生產量在2055年時會較2005年減產50%以上(Cheung et al., 2009, 2013),且漁獲平均體長也會隨著水溫上升和溶氧量減少而變短,因此漁民賴以為生的漁業資源,將隨著暖化之加劇而改變其性比、產卵期、來游期與來游量值得密切關注。

對臺灣週邊海域與沿近岸漁業之衝擊

除了整體大洋增溫的趨勢與全球氣候變遷的相關議題外,沿岸區域海洋的暖化現象提供生態系統研究重要的資訊,Belkin(2009)研究全球沿岸海表溫度變化指出,1982年至2006年間增溫最大的沿岸海域為波羅的海(Baltic Sea),增溫幅度為1.35℃,其次為北海(North Sea,),增溫幅度為1.31℃,其中臺灣北方東海(East China Sea)海域約增溫幅度1.22℃,位居第三。臺灣週邊海域所處地理位置中臺灣海峽可溝通東海與北南海,地形複雜,亦同時受到東亞季風以及黑潮環流的影響。海峽內的海流來自南海,黑潮與大陸沿岸流,其分部有顯著季節性變化,因此暖化的現象也有明顯空間與時間分布的不均勻性,臺灣海峽全年平均的增溫幅度大致上由北向南遞減,而冬季的增溫幅度較高,極大值在二月(Belkin and Lee, 2013)。另外根據IPCC第五次評估報告所採用四種代表濃度路徑模擬臺灣週邊水域表水溫上升之情形(圖一),結果顯示在2060年時臺灣週邊海域表水溫上升程度約在平均值0.6~2.0℃左右,且北部海域較南部明顯。同時該評估報告也指出,檢視近10幾年觀測到的暖化趨勢減緩現象,發現應是受到自然變異的影響,顯示臺灣週遭海域生態資源可能面臨特別大的衝擊。
圖一:利用IPCC第五次評估結案報告中四種情境推估臺灣週邊海域(22~26˚N, 117~124˚E)表水溫變動圖,深色與淺色粗實線分別為RCP2.6和RCP8.5情境模式年平均變動,實線間之陰影範圍代表90%年平均標準差。右側區塊為各情境推估所對應之表水溫變動範圍,區塊內之黑點則為該情境水溫上升之最佳估量。


水溫暖化影響沿近岸漁業

全球變遷造成臺灣週邊海域水溫上升,主要會導致東黃海南下臺灣海峽水域產卵及越冬之經濟魚種向北退縮,而黑潮主流、支流及南海海流之暖水性魚種向北擴張(李與呂,2013)。以臺灣沿近岸重要的經濟魚種烏魚為例,在每年冬季11月下旬至翌年1月下旬期間,烏魚會沿著大陸沿岸流南下至臺灣西部海域進行適溫產卵洄游,因此烏魚又有「信烏」之稱,同時也因為經濟價值高,又有「烏金」之稱。烏魚的年產量在1980年前後為巔峰時期,其中1981年年產量更是高達到250萬尾以上,但1987年後便開始逐年下降,到了1997年後平均漁獲量只剩下25~26萬尾左右,2007年更創下低於4萬尾的歷年紀錄。整理其原因,除了高強度的漁獲壓力外,臺灣週邊海域水溫逐年增加亦是重要的原因之一。

如由歷年表水溫觀察自1958年起臺灣海峽冬季20℃等溫線每10年的週期變化(圖二b),可發現1977年以前20℃等溫線多集中在雲彰隆起以南,然1978年後開始呈現明顯往北推移之趨勢,1998~2008年冬季20℃等溫線更推移至24.5°N以北,也可證明受到氣候變遷影響,臺灣海峽冬季表水溫呈現逐年上升的趨勢。而比對烏魚的漁獲位置也可發現漁獲位置也跟著20℃等溫線呈現往北移的情形(圖二a),且漁獲量也自1978~1988年期間開始呈現下滑趨勢,顯示若臺灣海峽受全球暖化之影響逐年增溫,形成高溫之屏障導致大陸沿岸流逐年減弱,將使臺灣捕獲烏魚之最適漁場逐年北移及捕獲量下降。
圖二:臺灣海峽歷年冬季
(a)烏魚漁獲量百分比分布圖
(b)20℃等溫線位置分布圖。

極端氣候影響沿近岸漁業

全球溫室效應日益升高所導致的全球氣候變遷,將可能使得大尺度的自然作用因此而改變,同時也可能造成極端天氣頻度與強度的發生。極端氣候事件是以氣象要素(如溫度、雨量等)符合統計極端性為定義,必須是較少發生的特殊現象,通常發生機率不能高於10%。暖化現象所造成之極端天候,發生的頻度與幅度均呈增加,造成更強勁的東北季風與更強的颱風降雨,給臺灣海洋生態系、箱網養殖、陸上養殖及淺海養殖帶來很多的災害。近十年最讓人印象深刻的臺灣海峽海域極端氣候影響之議題,是2008年2月間澎湖週邊海域發生的寒潮事件,該事件短短2週間造成沿岸水域70噸以上的魚類死亡,魚屍遍及澎湖週邊沙灘與水底,估計經濟損失高達10億元以上。探討其成因初步證實在反聖嬰現象的影響下,冬季東北季風增強,且在多日連續強勁(>6 m/sec)風速的帶動下,促使低於13度的大陸沿岸水入侵原本被溫暖黑潮支流水壟罩的澎湖週邊海域,因而造成此一寒潮事件的發生,而2010年夏季至2011年初及2012年3月間,亦是反聖嬰現象,此一寒潮事件被預期與證實再度發生(Chang et al., 2009)。

上述結果也證實了表水溫暖化將使得漁業資源再分配,並造成許多海洋族群開始向高緯度擴展之論述(Mueter et al., 2009; Cheung et al., 2009),而氣候變遷導致極端氣候事件出現頻率增加與海洋特性的改變,皆會影響海洋生物組成與生態系食物網結構的改變。另外根據其他研究報告也顯示臺灣沿近岸漁業包含鰻苗漁業、魩仔魚漁業、鯖鰺大型圍網、與淺海養殖漁業均帶來不少之衝擊,在長期水溫上升的趨勢下,季節別漁獲量有明顯的改變,冬季型漁獲比例逐年遞減,總漁獲量因而大幅度降低(劉,2012; 李與呂,2013)。

結語與建議

由於海洋占地球表面積70%,海洋熱容量大,環境穩定,表層及深層海水交換需時甚久,因此氣候變遷所引發之海平面上升、水溫升高等對於海洋生態系的影響應比陸地生態系更為深遠。全球暖化卻已經是不爭的事實,包含氣候暖化會影響洋流水平與垂直的分布,而洋流的改變會造成海洋魚類的分布與數量的改變,另外溫度上升造成水中溶氧量降低,溫度的改變會影響魚類的新陳代謝率、生殖行為及其分布,水中污染物也因溫度增高而毒性變強,常因此引起養殖魚類的大量死亡,可以說它所造成的衝擊和影響,是值得我們去重視與努力調適的。

然而,魚類族群與生態系統對氣候變化皆有特定的反應能力,而人為捕撈對此的影響,相關研究已經能夠確定漁撈行為與壓力,將會使得海洋生物族群對氣候變化更加敏感,如降低海洋生物族群的平均數量和營養階層,研究結果發現進行捕撈物種的年度變化比未捕撈物種變化大,造成此一現象的主要原因可能是由於過度捕撈導致中高年齡的成魚的數量減少,中高年齡的成魚比年輕的魚具有更強的繁殖力,因此可以抵消年度繁殖變化所帶來的影響(Beamish et al., 2006; Perry et al., 2008),因此中高年齡的成魚的數量減少將導致最終結果是海洋生態系統回復能力降低,更易受到氣候變化和震盪的影響。因此在人類企圖扭轉地球暖化危機的同時、因應調適以求共存之過渡時期,保持海洋環境監測與人為捕撈活動管理分析乃是不可或缺的工作。全球變遷將會伴隨著氣候的變異進而影響海洋生物棲地、洄游路徑之改變,因此如能掌握海洋環境變化的現象,應可供相關管理單位管理上有用的時空間分布訊息,可利於調適氣候變遷之下人類對水資源、糧食、生態與衛生及災害減緩之需求。

延伸閱讀
1.Barange, M. et al., Marine ecosystem and global change, Oxford university press, p.412, 2010.
2.Cheung, W. et al., Shrinking of fishes exacerbates impacts of global ocean changes on marine ecosystems, Nature Climate Change, Vol. 3: 254-258, 2013.
3.李國添,〈氣候變遷對海洋的影響〉,中華民國水產種苗協會,第145期1-4頁,2010年。

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