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太魯閣國家公園山椒魚棲地調查與族群遺傳結構研究(107-108)

  • 發布日期:109-01-09
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研究單位

國立臺灣大學

作者

朱有田

摘要

臺灣冰河孑遺山椒魚,對於氣候動盪極為敏感,因其活動範圍小,是適合作為研究氣候動盪、親緣地理與物種演化的極佳模式。太魯閣國家公園屬於高山型國家公園,分布有臺灣山椒魚、南湖山椒魚與楚南氏山椒魚,是山椒魚種類多樣性最高的國家公園。研究太魯閣國家公園的山椒魚遺傳結構與棲地分布間的關係可以提供臺灣的山椒魚如何適應過去的氣候動盪與陡峭地形之資訊。因此有必要對太魯閣國家公園內山椒魚棲地與物種分布做更廣泛的調查,深入收集與分析。過去研究尚無針對太魯閣國家公園內的山椒魚進行親緣地理的遺傳分析與不同種山椒魚的骨骼形質分析,亦無山椒魚棲地的水質、溫度、濕度與光照數據、山椒魚呼吸與心跳頻律等與緊迫相關生理資料。本研究的目的是完成上述問題的調查研究,亦進行危害兩棲生物甚巨的蛙壺菌(
Batrachochytrium dendrobatidis)保育醫學監測。其中820林道為台灣少有之三種山椒魚鄰域分布之棲地,因此建議沿線欲施作工程前需先經過長期調查及評估,以保存棲地及監測山椒魚族群狀況。本研究計畫:(一) 完成大甲溪、大肚溪、濁水溪、南湖溪及木瓜溪等溪流上游的山椒魚棲地與分布調查。於畢祿山820林道調查到與南湖中央尖山的南湖山椒魚同一細胞色素 bcytochrome b DNA單套型類群的南湖山椒魚。顯示合歡山地區820林道同時分布三種特有種山椒魚。分析過去歷史族群動態變化,南湖山椒魚約在距今10,000年前開始歷經族群擴張,到近代族群成長趨緩、縮減,有效族群量較臺灣山椒魚與楚南氏山椒魚低。臺灣山椒魚與楚南氏山椒魚過去的有效族群呈現穩定的狀態,距今25,000年有效族群大小呈現下降趨勢。園區內南湖山椒魚、楚南氏山椒魚與臺灣山椒魚的粒線體cytochrome b還擁有高的單倍型多樣性(﹥0.5)。這三種山椒魚只有南湖山椒魚核苷酸多樣性偏低(﹤0.5%)。以cytochrome b遺傳距離估分歧時間,臺灣山椒魚與其他的遺傳類群約在367.5萬年前分歧(95%信賴區間:117萬年前至702萬年前);南湖山椒魚與楚南氏、阿里山類群的分歧時間約在距今276.8萬年前(95%信賴區間:35萬年前至607萬年前);楚南氏山椒魚約在距今106萬年前與阿里山山椒魚分歧(95%信賴區間:現今至277.6萬年前)。(二) 收集與分析太魯閣國家公園內臺灣、楚南氏與南湖山椒魚棲地溫度、濕度、光照與水質等環境因子資料與偏好,累計紀錄期間20183月至20193月。依目前研究數據,合歡山820林道調查到山椒魚個體數高峰約在約5~9月,亦即融雪後溫度上升後至溫度變動幅度趨緩的7~8月,9月後氣溫下降,被調查到的山椒魚數量也接著下降。經由微棲地的地表大氣溫度、濕度與光照強度差異以多變量迴歸分析,結果顯示820樣線內山椒魚較活躍與較不活躍樣點的差異,與溫度、濕度與光照強度關聯性較小。猜測微棲地的地表大氣溫度、濕度與光照強度並不是決定山椒魚在地表被調查到的主要因素。另棲地土壤與水質亦符合標準。(三) 分析楚南氏山椒魚、臺灣山椒魚及南湖山椒魚的體溫及心跳資料。結果顯示,自然環境下南湖山椒魚的體溫為11.5 ± 1.30;臺灣山椒魚為8.99 ± 2.63;楚南氏山椒魚為8.20 ± 1.97。南湖山椒魚麻醉前心跳63.43 ± 12.42/分;臺灣山椒魚麻醉前心跳56.63 ± 6.92/分;楚南氏山椒魚麻醉前心跳54.67 ± 8.19/分。t-test分析顯示南湖山椒魚與楚南氏山椒魚在麻醉前後的體溫有顯著差異。三種山椒魚麻醉前後的心跳頻率皆有下降趨勢,但僅臺灣山椒魚有顯著差異。南湖山椒魚麻醉後的溫度與心跳,皆較楚南氏山椒魚與臺灣山椒魚為高。()完成太魯閣國家公園園區內野生山椒魚皮膚拭子樣本分析,共105份樣本進行蛙壺菌18S28S 核糖體RNADNA片段PCR檢測,結果皆呈現陰性。判斷園區內的野生山椒魚並未受蛙壺菌感染。(五) 完成活體山椒魚的電腦斷層掃描,分析臺灣、楚南氏與南湖山椒魚骨骼形態資料,楚南氏山椒魚與南湖山椒魚頭部皆具型態相似的犁骨(vomer bones)形態,但腮骨(branchial skeleton)型態不同。並對不同種山椒魚的硬骨型態及頭骨骨骼之間的開孔程度差異進行了初步描述,三種山椒魚間在中軸骨數目與後腳趾式(hind phalangeal formula)亦有差異。(六) 估算合歡山820林道、南湖中央尖山區山椒魚數量,2017年至20194月在合歡山820林道共標放199隻山椒魚;南湖中央尖山區標放97隻山椒魚。利用MARK軟體估計107820林道兩旁(寬2-5公尺,長約7.3公里)族群約為385隻(95%信賴區間約為276537隻),南湖山區(包含南湖圈谷及中央尖溪)約180隻山椒魚(95%信賴區間約為88368隻)。本調查研究案,提供太魯閣國家公園園區內較完整的山椒魚的分布、遺傳地理分群概況與族群數量估算。研究亦發現南湖山椒魚的分布範圍可能涵蓋南湖中央尖、無明山、鈴鳴山與碧祿山。在遺傳分析上,更發現白姑大山有一獨特的山椒魚族群與南湖中央尖的南湖山椒魚親緣關係最近,但分類地位尚待更多資料確定。本調查研究亦建立臺灣山椒魚、楚南氏山椒魚與南湖山椒魚的骨骼形態、麻醉前後心跳與體溫的基礎生理資料與蛙壺菌監測方法。唯,影響太魯閣國家公園內山椒魚被調查到頻度之微棲地因子尚需進一步研究。