壹、研究計畫緣由

雪霸國家公園內劃設許多生態保護區與特別景觀區。其中最知名的為發現於大甲溪上游武陵地區的陸封型櫻花鉤吻鮭。牠是冰河時期的孑遺生物，屬於陸封型的寒帶鮭鱒魚類，但卻能存活於地處熱帶與亞熱帶之台灣，是演化學中生物地理學的重大發現。由於具有重要的學術價值，但魚群數量卻早已稀少到瀕臨絕種的程度，且分布範圍現今只侷限於七家灣溪、高山溪與桃山北溪(曾，2005)，因此政府於1984年七月依「文化資產保存法」第49條及施行細則第72條之規定，指定並公告櫻花鉤吻鮭為珍貴稀有動物，將其列為重要文化資產之一，又稱為「國寶魚」。其現存棲息地的七家灣溪流域，在民國1999年由行政院農委會，公告為野生動物保護區。因此七家灣溪可以稱為「櫻花鉤吻鮭生態系」。雖然這種明星化的稱謂，表面上看似和生物多樣性保育精神有些背離，但是若其保育有助於七家灣溪生態系的完整，則櫻花鉤吻鮭扮演所謂傘護種(Umbrella species)的角色，也有利於與社會大眾的溝通和關注，也是另一種保育策略。

武陵地區七家灣溪在雪霸國家公園成立前由農委會所主導之研究主要著重在櫻花鉤吻鮭(Wang, 1989；Tsao, 1995；曾及楊，2001)及與鮭魚生存有關的水生昆蟲(林等，1987)。國家公園成立後才開始擴大到溪流其他相關生物之自然資源研究調查工作，因此與櫻花鉤吻鮭有關之研究計畫至今亦已完成超過百項之多（雪霸國家公園，2000; 2003），但資料一直缺乏整合(林，2002)。而生態相關資料的整合與模式建構為雪霸國家公園保育研究的主要目標之一，此亟需推動長期生態研究，建立生態系模式，以瞭解武陵地區生態系的長期生態現象與過程。 溪流或濱岸棲地（riparian habitat）的兩生類及爬蟲類均未成為主要的研究對象、或只有非量化的附帶性質資料(袁，1995；呂，2002）。兩生類及爬蟲類，食性及生活史多樣，在溪流生態系中，可能是魚類食物種類(水生昆蟲)的主要競爭者及七家灣集水區生態系中的能量傳遞者，或是水中及近水棲地的掠食者。對於這些動物瞭解的增加，不但是生物學上有意義的研究，也能對七家灣溪生態系統的運作，有更進一步的認識(林及謝，2002)。對這類生物的長期監測，亦可作為反應環境狀況的良好指標。 武陵地區溪流生態系受水環境參數之影響甚巨。七家灣溪沿岸之農業行為與人為活動對水質有一定程度之影響。而營養鹽在水中之不同分佈型態，決定其對生物之毒性或被生物攝食之可能性。農田中的肥料常在大雨沖刷後流入河川，造成溪水中的營養鹽濃度上升，進而影響櫻花鉤吻鮭之主要棲息地的溪流。雪霸國家公園區內的集水區亦是台灣中部地區水資源的主要供應區。山坡地的超限利用及濫墾的現象會使水質受到污染，大甲溪的德基水庫因上游山坡的墾植蔬果，導致水土流失，致水庫的壽命減短。而過度的使用肥料，也使水庫的水質呈現優養化，使得水資源的供應及品質受到潛在的威脅。 物理棲地的改變對於生物族群影響亦很明顯。雪霸國家公園曾於1999至2001年間陸續完成四座防砂壩之壩體改善工程，為瞭解改善工程完成後對生物之影響應持續追蹤監測。然而近兩年多場颱風洪水使武陵地區溪流河道產生相較以往較為激烈之變化，而對應之河川物理棲地組成亦有明顯變異。在美國聯邦跨部會河川復育工作團隊(FISRWG, 1998)所完成之「河川廊道復育」中指出，對河川生態系具有較重要互動關係之非生物因子包括流況、水溫、遮蔽、溶氧量、pH值及河床底質等項。河川物理棲地類型直接受河川底質之粒徑組成所影響，而河川底質則與河川流量、河床坡度及泥砂來源息息相關。 颱風對一地區生物群聚、食性與死亡率的影響甚鉅(Wiley, 1994)。九十三年八月艾利颱風挾著豐沛雨量，重創七家灣溪生態環境，濱溪植被和附生藻受到嚴重破壞、溪床變寬且上升、深潭減少，對當地生態系的造成衝擊。九十四年全年豪雨不斷，從三月雪、七月強烈颱風海棠，八月中度颱風馬莎、輕度颱風珊瑚、強烈颱風泰利，九月強烈颱風龍王等接連多次的風災侵襲。這兩年連續的幾個颱風對七家灣溪物理棲地、水質與生物的組成和數量的改變和回復所需時間長短，值得深入探討。此一探討將有助於雪霸管理處對於大自然干擾的處理策略和教育解說。 為瞭解環境變遷對武陵地區生態系之影響，本計畫將利用物理棲地與化學水質所建立之資料，透過空間統計或其他分析方法(如類神經系統)，描述環境棲地之時空演變過程，瞭解環境變化(包含自然及人為因素)對於生態系之互動關聯，因此有必要以整合計畫的方式長期監測，以便本群體計畫能夠提供雪霸國家公園在武陵地區生態系管理上之參考及依據。

貳、計畫目標

本計畫簡稱武陵長期生態模式研究(WLTERM)，研究目標將完全配合「台灣長期生態研究網」計畫所規劃的長期生態目標，包括：1. 利用生態模式為方法，瞭解櫻花鉤吻鮭與武陵地區溪流的長期生態過程；2. 闡明溪流生物與生物間，以及溪流與溪岸生物間的交互作用；3. 尋找控制櫻花鉤吻鮭與武陵地區溪流生態過程的驅動力；4. 鑑別溪水中硝酸鹽之來源及人為活動之影響；5. 了解生物於各種物理棲地間之分布與差異；6. 了解物理棲地與各種生物在九十四年颱風洪水衝擊下之改變與恢復情形；7. 建立武陵地區生態研究的科學資料庫；8. 針對武陵地區長期生態監測項目、保育措施與管理策略提供建議。這在國內溪流生態系研究中是首見的。希望藉此奠定我國生態學研究之基礎，以進一步提昇我國在國際學術研究之地位。 因此武陵WLTERM具體之研究內容及擬解決問題為： 1. 建立溪流環境改變(包含自然及人為因素)與物理棲地與化學水質變化趨勢以及各種生物之關係 2.選定重點區域與河段，了解不同類別生物彼此間及水質水文物理棲地等環境因子間之互動關係。 3.蒐集武陵流域的人為活動，包括遊客、農業、肥料、農藥等資料，及經營管理所採取的措施實施情況，分析自然與人為干擾對生態系的影響。鑑別各溪溪水中硝酸鹽之可能來源，完成武陵地區內各溪溪水之硝酸鹽與農作肥料間關係之評估。 4.架構小尺度之溪流水域生態系食物網模型 (圖2)，了解水域生態系中的生物組成、結構和各種生物的食性關係與交互作用、模擬生物於時間與空間之動態變化，及其受水域環境改變之影響。 5.探討中尺度之溪流水域與濱岸植群之水陸域生態系之交互作用 (圖3)，了解物質與能量如何經由生物與非生物途徑在水陸域生態系間傳輸與作用。 6.選定指標長期監測主要溪流與溪岸生物，包括植群、藻類、有機碎屑、昆蟲、其它無脊椎動物、兩生類、魚類與鳥類等在共同測站的時空分布變化，比較七家灣溪上中下游間，七家灣溪、高山溪、有勝溪與司界蘭溪(圖4)，以及武陵地區生物群聚結構間之關係。 7.建議未來長期生態監測項目與經營管理策略。 因此，本計畫的工作重點項目除了長期生態監測水文、水質與生物群集外，同時了解物理棲地與各種生物在九十四年一連串颱風洪水衝擊下之改變與恢復情形，以及生物於各種物理棲地間之分布與差異。最終目的是期望所建構模式具有實際預測環境變遷與人為干擾之能力，提供作為武陵地區溪流生態系管理之決策參考。

參、研究測站

本計畫主要研究地點為武陵地區溪流，包括七家灣溪、桃山西溪、桃山北溪、高山溪及有勝溪(圖4)，進行實地觀測、調查與探勘。同時針對司界蘭溪現況做初步採樣與評估。 武陵地區面積約46公頃，是一個由雪山山脈所圍繞成的山谷(圖1)。南北走向呈葫蘆形的狹長谷地，終年平均氣溫為15℃左右。 在武陵地區三條主要溪流共設立5個長期固定測站(圖6)，包括有勝溪下游靠近遊憩區收費站之有勝溪測站（測站#9），高山溪一號壩之高山溪測站（測站#8），七家灣溪一號壩上觀魚臺附近之七家灣溪一號壩測站（測站#4），桃山西溪武陵吊橋上游之桃山西溪測站（測站#2）與櫻花鉤吻鮭繁殖場測站（測站#5）。測站#9屬於高度優養化之有勝溪，附生藻類繁生，可與測站#8之寡營養鹽之高山溪測站相對照；測站#2、#4、#5皆屬於七家灣溪，其中測站#2與測站#8類似，但測站#4與測站#5皆為經過農業區之果園與菜園，與測站#1之有勝溪類似，可以相對照。測站#5為七家灣溪與高山溪之匯流處，可用以檢視匯流效應。今年增加四個一般測站，包括測站#1之桃山北溪、測站#3之七家灣溪二號壩、測站#6之萬壽橋上游以及測站#7之迎賓橋下之匯流口，與前述之五個固定測站共九個測站，藉以探討不同環境因子對主要生物群集之影響。 本整合計畫的研究重點將放在七家灣溪一號霸與三號壩之間約4 km的溪段，從事生物棲地選擇之重點深入研究。因為此區棲地較為多樣，且七家灣溪1-2號壩間櫻花鉤吻鮭多，但2-3號壩間鮭魚少。另外將增加桃山西溪測站(測站#2)作為對照，因為測站#3有農業污染。 在硝酸鹽來源研究方面，以NO3-N平均濃度最低的高山溪(測站#8)及桃山西溪(測站#2)二站作為背景測站。司界蘭溪上游NO3-N濃度接近高山溪，因此在司界蘭溪擇取下游測站作為司界蘭溪之代表，以檢視是否有人類活動影響。在七家灣溪沿岸，則擇取二號壩(測站#3)、一號壩(測站#4)、新繁殖場(測站#5)分別代表七家灣溪上、中、下游之測站。另選取藻類繁生、高度優養化之有勝溪水測站（測站#9）作為與其他測站之比對。

四、計畫參與人員