Program Promoting Office for New Southbound Program - MOST
中山海洋
東沙海草床之生地化循環與微生物相之關係及其受全球環境變遷之影響。
研究團隊
洪慶章 國立中山大學 海洋科學系 特聘教授
袁中新 國立中山大學 環境工程研究所 特聘教授
陳慶能 國立中山大學 海洋科學系 教授
周文臣 國立台灣海洋大學 環境與生態研究所 教授
王志騰 國立中山大學 海洋科學系 副教授
黃蔚人 國立中山大學 海洋科學系 助理教授
塗子萱 國立中山大學 海洋科學系 助理教授
施詠嚴 海軍軍官學校 副教授
研究背景
東沙島環礁擁有世界級的原始海草床生態系與生物多樣性。近年來東沙海域受全球環境變遷（如暖化或酸化）的衝擊，尤其是在東沙內環礁的水域內，其對海草床、珊瑚礁與海洋生態系的威脅可能要比其他深水海域來的顯著且嚴峻。特別是季節性的缺氧現象有逐漸惡化的趨勢，而發生在2014–2015 年間的大規模海草死亡事件，目前也原因不明。本計畫組成一個垮領域的研究團隊，擬研究東沙島海草床一年四季之營養鹽供應（含大氣及水體來源）、海草生產力（有機物的固定速率）及分解速率、沉積物間隙水之碳化學及硫化學的特性及微生物與細菌對有機物質（主要是碳、硫）降解之角色。並實地測量溫室氣體（CO2、CH4, N2O）、total alkalinity (TA)與dissolved organic carbon (DIC)之輸出通量，並探討海草床對海水吸收大氣二氧化碳能力及緩衝海洋酸化的影響。評估上述溫室效應氣體交換通量與海草生長、死亡過程的相關性及了解海草固碳能力及在碳循環之功能是否受全球環境變遷的影響。據此提出減緩東沙環礁海域受全球環境變遷衝擊之永續對策，維護此一世界級之海草床生態系。
工作項目
本團隊最近的研究結果顯示東沙附近海域有內波的經過，會提供高營養鹽的冷水促進海草（藍碳）與珊瑚礁的生長；而海草生產力的增加可吸收較多的二氧化碳，進而提高水體的pH 和碳酸鈣飽和度，可降低海洋酸化不利珊瑚的成長。此潛力可能源自於沈積物中海草所提供之有機碳分解所引發之碳酸鈣溶解作用以及有機質無氧代謝過程（硫酸還原作用）鹼度的釋放。因此本計畫的研究主題之一是研究海草床及水體中之營養鹽供應量（含大氣及水體來源）、溶氧、生產力（藍碳的固定速率）、沉積物間隙水碳化學及硫化學的特性及TA 與DIC 之輸出通量及其季節性變化，並探討海草床對海水吸收大氣二氧化碳能力及緩衝海洋酸化能力的影響。
海草將碳固定在葉片、莖及沉積物（根部），大部分在水體中之有機物（葉與莖）會有週期性的自然死亡，降低海水中的溶氧，造成環礁內的部分缺氧情形，有機碎屑物也會堆埋在海草床、珊瑚礁及沉積物中。而2014–2015 年北環礁及東北環礁的大規模海草死亡事件至今還是一個謎？而這些被細菌分解的有機物又會釋放出溫室氣體。因此本計畫的研究主題之二是研究海草床及水體有機物之分解速率，海草床底質硫化物的季節變化及海草結合滿月蛤對硫化物之代謝能力及微生物與細菌在有機物質（碳、硫）降解所扮演之角色。
除了內波與冬天垂直混和帶來的營養鹽外，目前大氣的營養鹽輸入通量在海面上仍甚少有數據，主要是海面上沒有採樣平台，更遑論要觀測從海面釋放到大氣的溫室氣體通量，如季節性的海草死亡分解的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4：全球暖化潛勢（Global Warming Potentials, GWP）為CO2 的28 倍）及氧化亞氮（N2O：GWP 為CO2 的265 倍）等（Intergovernmental Panel on Climate Change 2014,IPCC 2014）。因此本計畫的研究主題之三是利用東沙島作為一觀測大氣溫室氣體通量的即時觀測平台，並結合衛星水色的監測，調查在全球變遷下南海北部及東沙島附近海域之CH4、CO2、N2O 的海氣交換通量與南海北部的營養鹽輸入通量，並探討上述溫室效應氣體交換通量與海草生長及死亡過程的相關性。
