Regional Oceanography of Taiwan

Dai, Chang-Feng et al.

  • PublishedDecember, 2014
  • Binding精裝 / 26*19 / 456pages / 部分彩色 / 中文
  • Publisher國立臺灣大學出版中心
  • SeriesEducation-Textbooks
  • ISBN978-986-350-045-2
  • GPN1010302512
  • Price NT$750 已絕版

海洋科學是跨領域、跨越多重時間和空間尺度的科學。
本書由臺大海洋研究所教授團隊集體寫作,
將海洋學的精髓、海洋的廣博多變以及海洋之美介紹給讀者。


本書以過去四十餘年來臺灣海域的豐富探測資料為基礎,綜合整理歷年海洋學界的重要發現,將龐雜艱澀的學術成果簡化為清晰圖片,輔以簡明文字敘述,以圖文並列方式,介紹臺灣海洋研究成果與最新進展。期望搭起海洋科學普及化的橋梁,幫助初學者於短時間內掌握海洋學精髓,快速入門,並且站在前輩學者的肩膀上向前邁進,拓展海洋研究的新頁;同時也希望提供完整資訊,增進各級學校地科教師對臺灣海洋環境的了解,或採用作為教材,提升學生及社會大眾對臺灣海洋環境的正確認知,培養國人知海、親海和愛海的情操,建立海洋國家公民的基本素養。

戴昌鳳
學歷:臺灣大學海洋研究所碩士、美國耶魯大學生物系博士
經歷:臺灣大學海洋研究所副教授、所長(2011~2014)
現職:臺灣大學海洋研究所教授
專長:海洋生態學、珊瑚礁生態學、海洋生物多樣性

俞何興
學歷:臺灣大學地質學系學士、美國辛辛那堤大學博士
經歷:臺灣大學海洋研究所副教授、教授
現職:臺灣大學海洋研究所兼任教授
專長:海洋地質學、盆地分析、沉積學

喬凌雲
學歷:臺灣大學地質學系學士、美國華盛頓大學博士
經歷:臺灣大學海洋研究所講師、副教授、所長(2008~2011)
現職:臺灣大學海洋研究所教授
專長:海洋地球物理、逆推問題、地幔動力等

王冑
學歷:美國德拉瓦大學海洋研究院博士
經歷:臺灣大學海洋研究所研究助理、講師、副教授
現職:臺灣大學海洋研究所教授
專長:物理海洋學、海洋波浪學

陳慶生
學歷:美國約翰霍普金斯大學地球科學系博士
經歷:臺灣大學海洋研究所講師、副教授、所長(2005~2008)
現職:臺灣大學海洋研究所教授
專長:物理海洋學、海洋數值模式

詹森
學歷:臺灣大學海洋研究所博士
經歷:成功大學水工試驗所副研究員、國家海洋科學中心助研究員、中山大學海洋物理研究所助理教授、中央大學水文科學研究所副教授,臺灣大學海洋研究所副教授、臺灣海洋科技研究中心副主任
現職:臺灣大學海洋研究所教授
專長:物理海洋學、地球物理流體力學

楊穎堅
學歷:臺灣大學海洋研究所博士
經歷:海軍官校助理教授、副教授、教授
現職:臺灣大學海洋研究所副教授
專長:物理海洋學、海洋內波、赤道海洋學

邱銘達
學歷:成功大學水利及海洋工程研究所博士
經歷:臺灣大學海洋研究所博士後研究員
現職:科技部海洋學門資料庫技術員
專長:海洋數值模擬

郭家榆
學歷:中山大學海洋物理所碩士
經歷:國家海洋科學研究中心研究助理、技術員
現職:科技部海洋學門資料庫技術員
專長:物理海洋資料處理、統計分析

郭天俠
學歷:臺灣大學海洋研究所碩士
現職:臺灣大學海洋研究所研究助理
專長:物理海洋資料分析

温良碩
學歷:美國德州農工大學博士
經歷:國家海洋科學研究中心研究員
現職:臺灣大學海洋研究所副教授、臺灣海洋科技研究中心副主任
專長:海洋化學、化學海洋學

陳守愚
學歷:美國東灣加州州立大學碩士
經歷:國科會海洋學門資料庫技術員
現職:財團法人基督教愛網全人關懷社會福利慈善事業基金會主任
專長:海洋生物資料處理

李佑青
學歷:嘉義大學水生生物系碩士
現職:臺灣大學海洋研究所研究助理
專長:海洋浮游橈足類鑑定

蕭仁傑
學歷:國立臺灣大學動物學研究所博士
經歷:中央研究院博士後學者
現職:國立臺灣大學海洋研究所副教授
專長:魚類學、海洋生態學

謝志豪
學歷:加州大學聖地牙哥海洋研究所博士
經歷:京都大學生態研究中心博士後研究學者
現職:臺灣大學海洋研究所教授
專長:理論生態學、海洋生態學

張妮娜
學歷:臺灣大學海洋研究所博士
現職:臺灣大學博士後學者
專長:海洋底棲生物學、群聚生態學

林先詠
學歷:臺灣大學海洋研究所碩士
現職:澳洲昆士蘭大學博士候選人
專長:海洋生態學、保育生物學

林佩諭
學歷:臺灣大學海洋研究所碩士
現職:高雄市立中正高中教師
專長:海洋生物學

作者簡介
主編序
作者序(一)
作者序(二)
致謝

第一章 緒論
1. 海洋科學的範疇
2. 臺灣海洋科學研究簡史
2.1 海洋科學研究機構
2.2 海洋研究船
2.3 海洋資料庫
3. 海域概況及其演變

第二章 海洋地質
1. 前言
2. 海底地形
2.1 東海大陸棚
2.2 臺灣海峽陸棚
2.3 高屏大陸棚及大陸斜坡
2.4 恆春海脊、北呂宋海槽及綠島-蘭嶼島弧
2.5 花東海盆、加瓜海脊及西菲律賓海盆
2.6 琉球海溝、耶雅瑪海脊、南澳海盆及琉球島弧
2.7 南沖繩海槽及東海大陸坡
3. 海域地質分區特徵
3.1 東海陸棚地質區(第三紀張裂大陸邊緣)
3.2 臺灣海峽陸棚地質區(上新世-第四紀前陸盆地)
3.3 高屏棚坡地質區(前陸盆地系統-楔形頂部堆積帶)
3.4 恆春海脊-綠島、蘭嶼地質區(擠壓變形的弧前區)
3.5 花東海盆、加瓜海脊地質區(西菲律賓海盆的次盆地)
3.6 琉球海溝-島弧地質區(菲律賓海板塊隱沒帶)
3.7 南冲繩海槽地質區(弧後張裂盆地)
4. 海洋地質研究成果簡述
5. 結語

第三章 海洋地球物理
1. 歷史背景與發展概述
1.1 業界的工作
1.2 學界的努力
2. 現有海域地球物理資料以及其意義
2.1 海床地形及地貌測繪
2.2 反射及折射震側
2.3 海域重力場暨地磁場異常測繪
2.4 海床地熱觀測
2.5 海底地震儀之發展與應用
3. 未來展望與期許

第四章 物理海洋環境
1. 前言
2. 風場特性
3. 海水溫鹽分布
3.1 海溫分布
3.2 鹽度分布
3.3 溫鹽分析
3.4 溫、鹽垂直剖面
3.5 季節性變化
4. 海流系統
4.1 海流長期統計
4.2 臺灣東部海域
4.3 臺灣西南海域
4.4 臺灣海峽
4.5 臺灣東北海域
5. 潮汐與潮流
6. 內潮與內波
6.1 南海內波
6.2 高屏峽谷內潮
6.3 東海內波與內潮

第五章 海洋化學
1. 簡介
2. 碳化學
3. 營養鹽
4. 微量元素
5. 顆粒與沉積物
6. 結語

第六章 海岸及淺海生態系
1. 海洋生態系簡介
2. 臺灣的海岸地形
3. 潮間帶生態系
3.1 硬底質潮間帶
3.2 軟底質潮間帶
3.3 海岸地區海陸交互作用
3.4 濕地生態系的保育
4. 亞潮帶淺海生態系
4.1 硬底質淺海
4.2 珊瑚礁生態系
4.3 海草床生態系
5. 結語

第七章 浮游動物群聚
1. 海洋環境概述
2. 海域環境的季節變動
3. 浮游動物的空間分布與季節動態
3.1 東海
3.2 臺灣海峽
3.3 南海
3.4 黑潮流域

第八章 底棲生態系統
1. 前言
2. 陸棚底棲生態系
2.1 陸棚環境特性與生物分布
2.2 底棲動物的生態角色
2.3 陸棚區的魚類群聚結構
2.4 陸棚區底棲動物的食物來源
2.5 人為活動與氣候變遷對陸棚區底棲動物與漁業資源的影響
3. 深海底棲生態系
3.1 臺灣周邊深海環境特性
3.2 深海底棲動物的食物來源
3.3 深海底棲群聚結構
3.4 深海底棲魚類垂直遷徙生活史
4. 結語

第九章 海洋生物多樣性
1. 前言
1.1 海洋生物的物種多樣性
1.2 海洋生物的基因多樣性
1.3 生態多樣性
1.4 海洋生物多樣性的分布型態
2. 臺灣的海洋生物多樣性
2.1 海洋細菌
2.2 海藻
2.3 海綿
2.4 刺胞動物
2.5 櫛板動物門
2.6 扁蟲動物門
2.7 紐形動物門
2.8 環節動物
2.9 軟體動物
2.10 節肢動物
2.11 苔蘚動物
2.12 棘皮動物門
2.13 脊索動物
3. 海洋生物多樣性的價值
4. 海洋生物多樣性的威脅
5. 海洋生物多樣性保育
6. 結語

中文索引
英文索引

主編序
戴昌鳳

臺灣四面環海,海洋與我們的生活息息相關,舉凡氣候調節、颱風、降雨、地震、海岸保安、交通運輸、漁業資源、能源開發、經濟發展及國防安全等,都與海洋有密切關係;尤其在陸地資源有限的臺灣,了解周遭藍色國土及其所蘊藏的資源,將是我國社會和經濟永續發展的根基。

早在1960年代,政府有鑑於臺灣許多議題都與海洋有關,於是開始推動近海水文及生物資源調查,並於1965年參加聯合國教科文組織(UNESCO)主辦的國際科學合作黑潮探測計畫,其後於1968年促成臺灣大學海洋研究所設立。本所設立的目標為推展海洋探測與科學研究、海洋資源探勘與開發利用,以及培育海洋科學人才的重責大任。本所於1969年起招收碩士班學生,1984年起招收博士班學生,開啟培育我國海洋科學人才的新頁,同時積極執行臺灣周圍海域的探測任務,增進國人對海洋環境和資源狀態的了解。

過去四十餘年來,在本所歷屆師生的通力合作和積極任事之下,從草創初期的九連號,至已服役三十年的海研一號研究船,累積了數量龐大的探測資料。為了保存及推廣這些珍貴資料的運用,在國科會計畫的資助下,於1987年促成「海洋資料庫」的建立,然後逐年擴增,並於1994年將海研二、三號的探測資料納入收集範圍,延續至今日的「科技部海洋學門資料庫」,皆由本所負責運作。二十餘年來,歷經多位教授負責規劃及協助指導專業領域資料處理,加上資料庫技術員同仁的戮力經營,嚴格控管資料品質,並建立友善的存取介面,提供查詢及資料加值服務。歷經多年的發展,始有現今的規模。這些極為珍貴的海洋探測資料,為我國重要資產,也是本書多數章節撰寫的基礎素材和依據。

歷年來,我國海洋研究團隊及與他國學者合作研究的成果,發表於國內外期刊的學術論文非常多,大幅增進海洋學界對臺灣周邊海域的物理、化學、地質、地球物理、生態和生物多樣性等現象、過程和機制的了解。然而,由於各領域的文獻眾多、資料龐雜,對於初次接觸海洋科學的學生而言,很難理解其中奧祕和精髓;這種學習和理解上的困難,往往使年輕學子對海洋科學望而卻步,不敢投身於海洋研究,導致臺灣海洋研究人才面臨後繼乏人的窘境。對於各級學校地科教師而言,學者們發表的學術論文是難以咀嚼消化的素材,很難轉化為課堂教材,傳授新的海洋知識給學生,藉以啟發學生探索海洋的興趣。對於社會大眾而言,艱澀的海洋科學論文更是難以理解,因而無法獲得新近的、正確的海洋知識,以致於多數大眾及媒體對於我國海洋環境的了解仍很有限,或者停留在四十年前的認知。這是學術研究與科學普及之間的鴻溝,亟需在兩者之間搭起橋梁,使研究成果得以分享大眾,並使海洋研究獲得嶄新動力,這就是本書撰寫的目標。

本書綜合整理過去四十餘年來臺灣海洋科學研究的成果,將龐雜艱澀的學術成果簡化為清晰圖片,輔以簡明文字敘述,以圖文並列方式,介紹臺灣海洋科學成果與最新進展;期望搭起科學普及的橋梁,使初學者於短時間內掌握精髓,快速入門,站在前輩學者的肩膀上向前邁進,拓展海洋研究的新頁;同時也希望提供完整資訊,增進各級學校地科教師對臺灣海洋環境的了解,或採用作為教材,提升學生及社會大眾對我國海洋環境的正確認知,培養國人知海、親海和愛海的情操,建立海洋國家公民的基本素養。

海洋科學是跨領域、跨越多重時間和空間尺度的科學,其研究內容和範圍都非常廣泛,本書無法完全含括。本書以海洋科學的傳統領域為基本架構,並以研究成果較完整、可信度較高的領域為基礎而撰寫。對於本所研究人力缺乏或成果較不完整的領域,例如海洋生地化、波浪及浮游植物群聚等研究,則未能列入。然而,各領域或各章節內容多寡,並不代表其重要性的差異。本書各章節也可能有不夠完整或不完善之處,我們希望拋磚引玉,期待未來學者能推陳出新,使臺灣區域海洋學達到更完整、更完善的境界。

第六章 海岸及淺海生態系(摘錄)
 
一、海洋生態系簡介
 
從近岸到遠洋,從海表面到深海,廣大深邃的海洋都是海洋生物的棲地,海洋生物與環境構成的系統就是海洋生態系。在此廣大海洋中, 由於環境條件的差異,可以劃分成不同區,依據生物的棲地特性,通常分為大洋環境(pelagic province)和底棲環境(benthic province)。
 
大洋環境包括整個海洋水體,依據離岸的遠近可以分為近岸區(neritic zone)和遠洋區(oceanic zone)。近岸區是指大陸棚以上的水體,水深通常在200 m以內,受到來自陸地及河川輸入的影響較大,而且人為活動衝擊較頻繁, 基礎生產力和漁產量通常較高,基本上都屬於聯合國海洋法公約(United Nations Convention on the Law of the Sea, UNCLOS)所稱的專屬經濟區(Exclusive Economic Zone, EEZ)範圍;遠洋區則包括大陸棚之外的廣大水體,它的面積遠大於近岸區,大約占了海洋面積的91 %。整個海洋水體依據深度有可分為:表層洋帶(epipelagic zone)、中層洋帶(mesopelagic zone)、漸深洋帶(bathypelagic zone)、深層洋帶(abyssopelagic zone)、深淵洋帶(hadopelagic zone)。其中, 表層洋帶又稱為真光層(euphotic zone),也就是光度足以供浮游植物行光合作用的深度範圍,大約從海表面至水深100〜200 m之間,這層水體受大氣層和陽光的影響,水溫常有明顯的季節性變動,具有基礎生產力,也是各類生物密度最高的水層。漸深洋帶位於表層洋帶之下至1,000 m水深,此水層具有微弱光線,又被稱為微光層(disphotic zone),生活在此水層的生物常有較大或突出的感光器官(眼睛),以感知微弱光線,並且常具有生物發光(bioluminescence) 現象,以利於其攝食、辨識或逃避敵害;多數微光區的魚類常有尖銳利齒,利於其捕捉獵物,因為在此環境的食物已經相當稀少。漸深洋帶至深淵洋帶都是完全無光的黑暗環境,除了水壓隨著深度增加之外,其他環境因子大多相當穩定,屬於黑暗、高壓、低溫、低氧的海洋環境,這也是海洋內部大部分水體的環境特徵。
 
底棲環境從海洋與陸地的交界,一直延伸到深邃的海溝,通常分為:潮間帶(intertidal zone 或littoral zone)、亞潮帶(subtidal zone)、漸深帶(bathyal zone)、深海帶(abyssal zone)、深淵帶(hadal zone)。潮間帶位於高潮線至低潮線之間,是受到潮汐和陸地影響最大的區域, 由於週期性的海水漲退,以及波浪破碎及往返衝擊的影響,生活在此區的生物常有特殊適應機制或行為。亞潮帶包括低潮線以下至陸棚邊界(shelf break,約200 m水深)的沿岸或近海區域,此區域鄰近陸地,受陸源物質輸入和人為活動的影響較大,也是漁業資源較豐富的海域和專屬經濟區(EEZ)的範圍。漸深帶代表大陸斜坡(continental shelf)表面的棲地,此區域的坡度較陡,常有不同類型的海底峽谷,構成多樣的底質環境。深海帶為海底盆地表面的棲地,面積非常廣大,除了中洋脊和小範圍的熱泉之外,大多是相當平坦的底質環境。深淵帶則為海溝的底質表面,大多位於水深6,000 m以下,屬於高壓及黑暗的海底棲地。 
 
各類型的海洋棲地,幾乎都有生物生存,即使深達一萬餘公尺的海溝、溫度高達100° C以上的海底熱泉或極度嚴寒的極地海域,都有生物生存。這些種類和數量眾多的海洋生物,通常依據生態習性可將其分為: 浮游生物(plankton)、游泳生物(nekton)、底棲生物(benthos)等三大類。
 
浮游生物泛指生活在水體中且缺乏有效移動能力,也就是無法控制其水平位置、隨波逐流的生物;這些生物依據其營養來源,可分為浮游植物(phytoplankton)和浮游動物(zooplankton)。浮游植物是海洋生態系中最主要的生產者,包括各類自營性細菌(如藍菌cyanobacteria)、矽藻(diatom)、渦鞭藻(dinoflagellates)、鈣板藻(coccolithophores)……等,它們能吸收太陽能、製造有機物質,供給其他異營性生物利用,在食物網中傳遞,是海洋生態系的基礎生產者。
 
浮游動物包括許多類別的異營性浮游生物, 從單細胞的原生生物,如纖毛蟲(ciliates)、鞭毛蟲(flagellates)、放射蟲(radialorians)、有孔蟲(foraminiferans)等,至脊椎動物魚類的仔稚魚,包含非常廣的分類單元及體型大小,都是浮游動物的成員。通常依據其生活史特性又可分為:永久性浮游動物(holoplankton)及暫時性浮游動物(meroplankton),前者是指終生都行浮游生活的異營性生物,後者則是底棲生物或游泳生物的幼體時期。
 
游泳生物是指具有效移動能力、能控制其水平位置的生物,包括各種魚類、海洋哺乳類、爬行類(海龜、海蛇)、頭足類(烏賊、魷魚)等,牠們的體型較大,是海洋生態系中的掠食者,在食物網中占據高階位置。
 
底棲生物泛指生活在底質表面或內部的生物,包括很廣的分類單元和體型,從體型很小的底棲微藻、生活在沙粒間隙的中型動物(meiofauna),以及巨型動物(megafauna)如腹足類、雙殼類、棘皮動物、底棲魚類等,都是底棲生物的成員。
 
眾多海洋生物生存在廣大的海洋中,牠們的生活與海水的物理和化學性質息息相關,受到這些環境因子的影響,也利用海洋環境提供的各種物質或元素,完成生活史的各個階段,各式各樣的生命在海洋中不斷進行著,而物質則在生物、底質和海水之間循環不息,這就是生地化循環(biogeochemical cycling)。
 
海洋生態系中眾多的海洋生物透過食物網而連結在一起,物質和能量就經由食物網而傳遞。大多數的基礎生產者利用太陽能行光合作用(photosynthesis),少部分則利用化學能(硫化氫、甲烷或其他)行化學合成作用(chemosynthesis)。生產的有機物質經由攝食關係而傳遞,從生產者至初級消費者,再至更高階的消費者,能量用在維持生物的生存,一去即不復返,物質則在生物死亡之後被分解,重新回到大自然中,循環不已。