記湖濱山居歲月:鴛鴦湖森林土壤和湖泊生態系研究的回顧和展望(一)

撰文/中央研究院生物多樣性研究中心 邱志郁、台大科學教育發展中心 賴亦德

鴛鴦湖,隱身在雪山山脈深處的一泓靜謐池水,因湖上經常有鴛鴦棲息而得名,又傳說曾有一對青梅竹馬的情侶,男子因狩獵不慎葬身湖底,女子隨之投湖殉情以表堅貞不渝,此舉感動上天,便將兩人化作鴛鴦長相廝守湖中悠遊。

在亞熱帶氣候的台灣,擁有類似溫帶氣候環境的高山湖泊實屬珍貴。屬於石門水庫上游源頭、位於台灣北部棲蘭山的鴛鴦湖,地形環境為完整而獨立的集水區(海拔高度介於1,670至2,432公尺之間),又因地處偏遠人煙罕至,保有台灣少數僅存且珍貴的原始檜木林環繞湖畔,湖中更有多種珍稀水生植物如東亞黑三稜(Sparganium fallax)、小葉四葉葎(Galium trifidum)、白穗刺子莞(Rhynchospora alba)、箭葉蓼(Polygonum sagittatum)、鴛鴦湖燈心草(Juncus tobdenii)、鴛鴦湖細辛(Asarum crassusepalum)、棲蘭山杜鵑(Rhododendron chilanshanense)、鴛鴦湖龍膽(Gentiana flavomaculata var. yuanyanghuensis)。

以東亞黑三稜為例,同屬植物全世界約15種,在台灣則僅有東亞黑三稜一種,其生育環境狹隘,在台灣野外目前僅知於鴛鴦湖和神秘湖等三處高山湖泊有記錄,學者推斷很可能由候鳥攜入傳播。無論是針對生態系模式或是湖泊水文的研究範疇,鴛鴦湖均具極其珍貴的學術價值,如此特殊的高山湖泊生態,理當給予更多的關注與保護。因此經濟部銜農委會便在1986年公告成立鴛鴦湖自然保留區,將湖區周圍374公頃的原始森林與高山湖泊生態完整保留。

圖一、鴛鴦湖工作站主體建築

●鴛鴦湖長期生態學研究緣起

基於建立生態系基礎研究和建立本地生態系的模式,國科會於1992年推動建立台灣長期生態網,將鴛鴦湖自然保留區列入六個主要研究站之一。

當初成立長期生態網的目的,在於1)瞭解台灣的長期生態;2)釐清生態過程的機制;3)提供社會和經濟發展的足夠生態資訊;4)和國際長期生態網交流合作,藉此喚起生態和全球認知。此外,有鑑於台灣高山起伏、森林覆蓋率達60%之強,台灣長期生態研究主要著重於森林生態系的結構和組成,以及其水文和養分通量。這項資料庫可做為全球變遷研究的重要參考,且足以提供環境評估、經營、自然保育的珍貴依據。

●篳路藍縷,建立鴛鴦湖研究工作站

自1994年起,身為公部門最高研究機關的中央研究院當仁不讓,由前植物研究所所長周昌弘院士開始推動鴛鴦湖高山湖泊的長期生態系研究工作。諸君可以想見,崇山峻嶺、雲霧繚繞又人煙罕至的鴛鴦湖自然保留區內,要在其中進行調查研究勢必需要相當時間,加上交通往來的路程當有數日之多,這期間研究人員的基本食宿該如何是好?

在雪山隧道尚未通車之前,我們必須繞行深坑,石碇,坪林,進入北宜公路九彎十八拐,經宜蘭再轉接北橫、100線林道,蜿蜒而上。即使清晨出發,抵達研究樣區已是下午三點之後。長途顛頗,中途下車嘔吐是必經的歷練。我們也曾歷經初期搭設帳棚,借住山區工寮的歲月。工寮年久失修,加上衛生條件欠佳,曾因跳蚤惱人,不得不連夜驅車倉皇逃回台北。隨後商得退輔會同意,得以借住棲蘭工作站宿舍,雖改善了食宿的問題,但往返樣區仍需耗費兩個多小時,加上供餐時間的限制,對於研究工作仍存在相當大的不便。所幸承蒙農委會補助經費,於1998年興建鴛鴦湖研究工作站,研究人員得以方便處理樣品和免於餐風露宿之苦。

鑑於山區氣候極度濕寒,原本搭建的簡陋鐵皮屋並不足以支應研究和生活的需求,採樣調查工作仍備嘗艱辛。2004年,適逢中央研究院內部組織重整,鴛鴦湖工作站移交生物多樣性研究中心管理。承蒙邵廣昭前主任和中心同仁全力支持,遂由生物多樣性研究中心出資進行工作站內部修繕工程。藉由加裝防火材質的天花板和內壁,有效改善保暖的功能。另亦改建廚衛浴室隔間,克服通風、清洗的問題,大幅提昇研究站旅宿人員的舒適度。2005年7月台電正式供電,鴛鴦湖研究工作站無論在基礎設施和實質機能,遂開啟新的紀元。

圖二、鴛鴦湖中研究監測水文動態的研究用浮筒

●越專精於在地,越能見於國際

回顧鴛鴦湖生態研究站的沿革,歷經中研院最初十年經費的資助,建立基本氣象監測系統和能夠提供住宿和初步處理樣品的工作站。隨後,只能循由各種管道爭取經費支援,其中包括國科會補助兩年的國際合作計畫、中研院兩次為期三年的主題計畫、科技部永續會的三年研究計畫資助。其間幾度經費中斷,但即使研究經費幾度告罄,卻能勉強以我研究室的零碎經費維持部分必要的基本監測,堪稱是目前台灣存活最久、運作最為健全的長期生態研究站(惜科技部的研究計畫已在2020年期滿終止,目前再度面臨經費短缺,青黃不接的窘境)。也正因為已累積長期的生態監測數據,得以比對和探討較為深入的生態議題。長期以來,有賴研究同仁的努力貢獻,鴛鴦湖的長期生態研究成效日受肯定。近年來吸引國內外各研究機構前來鴛鴦湖建立合作研究,本工作站的重要性日益彰顯。

2004年起,美國威斯康辛大學(University of Wisconsin-Madison)湖泊研究所學者來台探視鴛鴦湖後,全力協助我們建立全球網際網路連線的即時監測湖泊水文觀測系統。透過生態網格(eco-grid)的監測網絡(sensor network)技術,頻繁而密集監測生態資訊,提供即時及不同時間尺度的湖泊代謝訊號紀錄,並得以更快速了解氣候干擾事件對湖泊生態系統的影響。基於深入瞭解高山湖泊代謝模式的需要,2009年起我們獲得中研院三年研究經費的補助,在太平山翠峰湖建立同樣的氣象和水文觀測系統。

十多年來,我們積極參與全球湖泊生態觀測網(Global Lake Ecosystem Observatory Network, GLEON),並和威斯康辛大學與加拿大安大略省環境部Dorset Environmental Science Centre 等多國的科學家合作研究,希望藉由台灣棲蘭山中鴛鴦湖和其他各地湖泊的風吹草動,讓世界各國的研究同仁更了解環境與生態的變遷。

圖三、鴛鴦湖岸邊氣象站

下集待續...

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