珊瑚礁的形成

在海中及海岸由生物造成的礁體（Reef）稱為生物礁（Biogenic reef, bioherm），主要為珊瑚礁和藻礁，分布最廣大的是珊瑚礁，珊瑚礁也不完全是由石珊瑚堆積而成，其間混合充填了藻礁和其他生物碎屑充當鈣質膠結（Carbonate cementation）的角色，最後形成堅硬的膠體。而在藻礁層中，若環境適當，也會有一些石珊瑚生長在表面或間夾珊瑚礁其間。

珊瑚的生長通常限於溫暖的海域，通常最冷月平均溫度不能低於18℃，而最暖月平均溫度也不能超過34℃。因此主要分布於南北緯30∘間的熱帶及副熱帶，當然也要有其他配合的條件，包括：

1.陽光充足，珊瑚蟲體的共生藻要光合作用才得以讓礁體繼續生長。

2.因此需附近無任何大河注入、不會稀釋海水的鹽度，且泥沙不會沉積覆蓋礁體，適當的鹽度，最好在千分之27至38間，分布在千分之34至36間最佳。

3.海水透明度高，珊瑚可以生長至較大的深度（範圍）。雖然某些海水特別乾淨地區例如大堡礁，珊瑚可生長至100公尺深度，但大部分生長深度在50公尺以內。

4.海水經常流動，使珊瑚的幼體可以隨海水浮游，到他處擴散附著在硬的基盤上生長。）

5.有硬的底質（基盤）供珊瑚蟲附著生長，它不可能長在泥層或移動的沙及卵石上。

在上述生長條件良好的狀況下，加上海水中有足夠的礦物質養分供應，珊瑚會朝海面向上生長，但生長速度隨種類有很大的差異，例如生長最快的枝狀軸孔珊瑚（Acropora sp.），在最好的狀況下，每年可生長20公分，造礁的速度隨之較快，估計頭狀珊瑚造礁的平均速度大約每年0.4-0.7公分，在狀況良好的環境中約可達1公分。但也有例外，第四紀晚期冰河期結束後，氣候溫暖的海進時期，估計海水面每百年平均可上升一公尺，促使各種珊瑚快速生長，珊瑚礁每年可造礁達8公分，形成數公尺厚的礁層，這時期形成的珊瑚礁層在現今海岸大量出露且向外延伸。但隨著6000年前海進減緩甚至海水面下降，生長速率即下降。

形成珊瑚礁體的物質組成差異也很大，以恆春半島關山臺地為例，公路旁的剖面可看到直徑達4公尺，半球狀Goniopora sp. 珊瑚塊體，臺地頂部礁層中則常見枝狀Acropora sp. 珊瑚及石灰藻球的堆積層。

 藻礁的形成及重要性

地球上最古老的藻礁為在澳洲Pilbara發現的由藍綠菌所形成的疊層石 （Stromatlite），形成年代約在34.3億年前。疊層石不但是地球上最早的藻礁，藍綠菌及其後各種藻類行光合作用所釋放出來的氧氣，又慢慢改造地球大氣，使大氣層中的氧氣逐漸增加。地球上的生物也隨著大氣中氧氣含量的增加，演化得更多樣化，構造也更複雜，而形成地球上多采多姿的生命世界。澳洲許多地方仍可找到目前仍在形成的疊層石 （McNamara, 2009, Lane, 2007），如西澳的鯊魚灣 （Shark Bay）、Cliton湖、Thetis湖等地，成為全世界觀察生物礁形成的熱門地點。
臺灣海岸有藻礁發育者最大面積在桃園海岸，大致上由竹圍漁港向南至永安漁港以北最集中，長約27公里，由北向南可以區分為六大藻礁區，分別為沙崙藻礁、許厝港溼地藻礁、樹林草漯藻礁、白玉藻礁、大潭藻礁、觀新藻礁。造成臺灣藻礁者以無節珊瑚藻為主。通常包覆在硬的底質表面生長，形成層層白色硬殼的珊瑚藻通稱為殼狀珊瑚藻。 生長的基盤則為臺地受蝕而出露分布海岸的石英岩質卵石為主。常以薄層環狀堆積生長，堆積速度很慢。根據筆者在觀新藻剖面的藻礁年代C-14定年研究（許民陽，2002）該區藻礁生長平均速率為每年0.6公厘。

藻礁為生物礁的一種，生物礁的種類以主要造礁生物來命名，例如以石質珊瑚為主的稱為珊瑚礁，以石灰藻造礁為主的稱為藻礁。此外，還可見到牡蠣、貽貝、管蟲和苔蘚蟲等製造出來的礁體。這些生物礁製造的堅硬鈣質礁體，在許多海岸，甚至比其下方基盤的岩石更具抗蝕性。含多孔隙的特性可讓波浪消能，堪稱海岸最佳的天然消波塊；以桃園海岸的觀新藻礁為例，出露的礁體在退潮時海蝕溝兩側的厚度可達2-4公尺，最寬可達450餘公尺，巨厚寬廣的礁體出露於廣大波浪侵蝕最強的潮間帶，形成黑褐色的一片，有如分布海岸的鐵甲武士，成為海岸抵抗波浪侵蝕最佳的保護層，在新屋溪口附近，有藻礁分佈的海岸，其海岸內緣沙丘的侵蝕速率較慢，可見藻礁具保護海岸效果。

潮間帶的生物礁具有多孔隙的構造，礁台上散布許多海蝕溝與潮池，潮水及波浪的激盪增加了溶氧，靠近陸地帶來許多營養鹽，海水較淺有充足的陽光可以進行光合作用，這些環境形成眾多潮間帶生物棲息、躲藏、生長或孵育幼生的棲地，構成世界上最重要的生態系之一。例如恆春半島西海岸的萬里桐廣闊礁台的潮池中，經常看到眾多的各類海參、陽燧足、海星，海繩等生物。桃園西北海岸的藻礁這幾年也發現龐大的底棲性螺、貝、蝦、蟹類，除了維持生物多樣性，早期在海岸未污染前，還未當地居民提供了永續食物及捕捉鰻苗的經濟收入。近幾年中研院陳昭倫研究員還在此發現已被確認為臺灣特有種，曾經以為僅存於高雄柴山海岸，可以耐含砂量高的珊瑚--柴山多杯珊瑚（Polycyanthus chiashanensis） ，更增加了臺灣西北海岸藻礁的生態價值。 藻礁的形成、分布與堆積的結構也是研究氣候及環境變遷的指標，多個研究顯示，桃園海岸珊瑚礁及藻礁開始生長於七千多年前，為第四紀最後一次冰期結束後，氣候最溫暖及海水面最高，漂沙最少的海進時期，所以在離現今海岸數百公尺的堆積層下方（沙丘）都可以找到珊瑚礁，尤其是大潭電廠以北的藻礁，多為珊瑚藻-珊瑚粘結灰岩，是以珊瑚為主體，參雜珊瑚藻。至距今四千多年前左右，由於海水面上升趨緩或下降，沿海漂沙增加，珊瑚礁漸被藻礁代替，只局部夾於藻礁間生長。因此當藻礁經過數千年的累積後，其發育過程可 作為環境變遷的證據之一。單純為 藻類膠結而成的礁體，有些結構鬆散，有些則緊密。因此可以透過藻礁立體結構 剖面來研究海岸變遷或是氣候變遷等過程。

 藻礁（含生物礁）當前的環境問題

氣候環境變遷對生物礁的影響
在環境變遷日趨激烈的今天，臺灣的生物礁毫無例外的也受到許多的衝擊。儘管殼狀珊瑚藻對生長環境的耐受性較珊瑚蟲來說要高出許多，但與其他造礁生物相比較，殼狀珊瑚藻的生長速率與其鈣質藻體的累責速率都很低， 且 殼 狀 珊 瑚 藻 不 能 在 太 高 光 照 強 度 的 環 境 下 生 長 。 當 光 照 強 度 超 過 200毫莫耳/平方公尺.秒μmolm-2s-1 時，殼狀珊瑚藻的光合作用效能會劇烈下降。

近幾十年來的全球暖化，夏季增長，太陽的光照也增加，殼狀珊瑚藻生長的季節變短，生長速度均受影響。過去的研究顯示，在去除侵蝕作用的環境下，殼狀珊瑚藻的鈣質結構累責速率仍相當慢，礁體增長速率每年不到1mm，在自然環境境中，藻形成期間中還需面臨到強浪所造成的物理破壞、 海水的融解及侵蝕作用、漂砂沉積物的覆蓋、生物侵蝕作用等不利因素。

近年二氧化碳濃度上升也會減緩藻礁的生長速率，甚至減少藻礁生長的面積，研究發現這與海水中融入較高的碳酸離子使海水酸化有關，高濃度的海水碳酸離子會分解藻礁中的碳酸鈣，使礁體出現孔洞化現象，同時減緩礁體成長速率。

全球暖化和氣候異常則使珊瑚礁帶來更廣泛的衝擊。1997至98年，全球大規模的聖嬰現象，使得各地的珊瑚礁都產生普遍白化的現象，就連向來以保育良好著稱的澳洲大堡礁也無法倖免，墾丁的珊瑚，也無法逃避產生大規模白化。2018年5至8月的異常高溫，中研院生物多樣性研究中心研究員陳昭倫針對野柳國聖埔珊瑚群的監測顯示，海水下方3公尺平均水溫為28.36度，比起2005年同期的27.38，上升將近1度，最高溫甚至來到33度，創15年來新高，他也同時在此觀測記錄到北臺灣大規模的珊瑚白化，其中以鹿角珊瑚科的細枝鹿角珊瑚和萼柱珊瑚群體逾50%的白化比例最高、程度也最嚴重。位於基隆海洋科學館的潮境海洋中心，長期觀察珊瑚生態的廖運志博士，同樣也在2020年8月，發現潮境海域珊瑚白化現象，也就是珊瑚感受到環境異常變化，排出體內色彩斑斕的共生海藻後，呈現白化病徵，珊瑚白化一旦無法復原，依附其中的魚類將難以存續。

氣候變遷使臺灣暴雨的強度及延時加強，逕流帶入海的泥砂常掩埋生物礁。2012年8月，天秤颱風侵襲臺灣南部，屏東縣中央氣象局車城及恆春氣象站8月24日分別測得643毫米及615毫米的日雨量紀錄，打破恆春站設占百餘年來的記錄，恆春鎮寬闊街道均成黃色泥水河，這些含泥洪水最後流入恆春半島四週珊瑚生長的水域，泥砂覆蓋珊瑚，對珊瑚生態造成重大的衝擊。數年後，恆春半島從2018年8月底至9初豪雨不斷，海底珊瑚生態也受創，後壁湖本來美麗的七彩珊瑚海底美景，被厚厚泥沙覆蓋。中興大學林幸助教授經16年的研究發現，全球氣候變遷反聖嬰時期時，大量雨水將陸地上含氮營養汙水沖入海中，造成藻類大量生長，嚴重威脅珊瑚及水草生長，更使珊瑚密度大量減少。

旅遊及陸地開發的影響
珊瑚礁海域有美麗的海底生態，近幾年興起了到墾丁地區、綠島及蘭嶼地區的潛水及浮潛活動，當然會對珊瑚生態造成影響。112年5 月18日聯合報報導疫情後報復性旅遊興盛，對珊瑚造成嚴重威脅。例如以綠島為例，一年有40萬遊客，但生活廢水及遊憩活動卻直接衝擊水質及水下活動。除了三條潛水步道，遊客也會到其他非規定處下水，造成到處都有潛客，四處都在踩踏珊瑚礁，導致潛水客入水的礁岩上已無珊瑚礁岩生長。長期採踏，光禿一片。該報也引述臺灣珊瑚礁學會理事長楊森林表示，野外珊瑚一年才長1 至2公分，但近年減少速度非常快，早期珊瑚還未大白化之前，覆蓋率達七、八成，現在僅三、四成，有些地方僅有百分之十七，珊瑚保育刻不容緩。澎湖數年前及現今小琉球的潮間帶淺水的礁棚當的嚮導也流行帶領遊客踏浪活動，對交朋上珊瑚的著生及其他生態造成極大的破壞。

人類在沿海陸地的開發與建設，更是生物礁的最大威脅。核三廠在1984年及1985年建第一、二機組後，因電廠抽取大量冷卻水，又排出過熱的冷卻水，產生人造高溫，使得出水口水溫上升攝氏1.5到2度，使珊瑚出現白化現象。附近可增加生態豐富度的枝狀軸孔珊瑚群聚，也被小型團塊狀、表孔以及桌狀珊瑚為主的抵抗型群聚取代，某些分枝列孔珊瑚及大型軸孔珊瑚也在出水口附近消失。

相對於高知名度且列入保育，隨時被關注且保育狀況較好的墾丁地區珊瑚裙礁，位桃園海岸的藻礁則曾歷經數次破壞，以後仍會持續進行中。在2007年中國石油公司為了引入來自台中港的天然氣供大潭火力發電廠發電，在觀新藻礁區開挖深達4公尺埋設天然氣管的槽溝，引起當地社區保育藻礁團體抗爭，興起保護藻礁運動。再各相關單位委託學術機構調查，發現藻礁獨特的地質及生態價值之前，除了在當地以藻礁營生的居民及研究海岸的學者外，外表灰黑色毫不起眼的桃園藻礁重要性完全被忽略。才會有東帝士集團東鼎公司在觀塘海岸申請並通過環評後，1999年核准編定觀塘工業區，並於隔年通過申設工業港；其後局部施工填置砂土2公頃平台（現今儲氣槽位置），將大潭藻礁掩埋，興建平台及突堤時又將藻礁挖得支離破碎。2001年大潭火力電廠開始興建，後續又興築了進水及出水口兩座導流突堤，這些海岸連續的突堤，造成兩突堤間的藻礁被積砂掩埋，而在突堤南側造成突堤效應，海岸漂沙流失，海岸侵蝕後退約80公尺，觀新藻礁大量出露。在2014年7月觀新藻礁野生動物保護區通過設立後ㄧ個月，觀音工業區內的亞東石化公司，為了讓機組的設備由海上登陸，挖除大堀溪口北側的大片藻礁層，鋪設鋼筋混凝土，破碎的藻礁堆放海岸內側高2-3公尺。

工業廢水汙染的影響
桃園市工業區數量乃全臺第一，如此龐大的經濟發展背後，卻是當地自然環境的破壞。幾乎北部各縣市不要的污染性產業，包括染整、造紙、金屬、化工、皮革及食品等，都集中到大園及觀音兩大污染性工業區，其所產生的污染加上內陸地區也非法排放工業廢水至河川，再從許厝港等河口入海。使桃園海岸重金屬污染冠全國，特生中心劉靜瑜副研究員的研究發現，藻礁生長過程中一直吸附重金屬，忠實記錄三至四十年來的污染，與北海岸的殼狀珊瑚藻生長區做比較，很多重金屬含量是北海岸的10倍或更多，例如銅離子在北海岸含量是100-200ppm，桃園海岸則是500-1500ppm。廢水成份中的重金屬破壞沿海生態系，礫石上最容易附著生長的牡蠣不是死亡就使變綠，居民賴以為生的鰻苗更是大減；排出的汙水使沿害海水變色，汙泥則會覆蓋及堵塞藻礁孔隙，更常使礁體表面長年覆蓋一層黑色汙泥，各種藻類奄奄一息，冬春季節時也難得看到以往綠色一片的石蓴等藻類生長。

 生物礁的保育

由於政府規劃至2025年實施核家園政策，2025年之後的能源配比天然氣占百分之五十，為了配合此項能源轉型，大潭火力電廠需增加機組，原由台中港接管供應的天然氣不敷使用，在已由中油公司價購的觀塘工業區興建第三天然氣接收站，預定2024年完工，現以積極進行相關工程中。雖然中油公司在環評時說明已減少開發面積，施工時會避開一級保育類的柴山多杯孔珊瑚生長位置，但架設支撐天然氣輸送幹管至陸上儲存槽的棧橋，還是無法避免會開挖藻礁，且防坡堤及碼頭施工時，產生的漂砂及汙泥也會覆蓋各種珊瑚，使珊瑚白化或奄奄一息。中油公司雖承諾要編列數億經費保護沿海藻礁等生態，但破壞後要如何復育，將成為未來保育上的難題。

墾丁國家公園的珊瑚礁一直是國內學界及各相關單位研究及保育上的熱點，研究機構會定期去觀測及體檢，桃園的藻礁則近幾年才受到較多的關注。在2007年中國石油公司在觀新藻礁區開挖槽溝，引起保育藻礁團體抗爭，興起保護藻礁運動後，才開始獲得重視。鑒於觀新藻礁的珍貴性與脆弱性，農委會於民國 103 年 4 月 15 日正式公告桃園觀新藻礁野生動物保護區範圍，並於同年 7 月 7 日正式實施。藻礁保護區範圍包括桃園市觀音區保生村大潭電廠進水口南堤以南至桃園市新屋區永興 村、永安村藻礁海岸，含小飯壢溪河口、新屋溪河口等區（其中堤岸構造 物主體不納入保護區範圍），全區面積共 396 公頃。野生動物保護區劃設 後，由桃園市政府農業局作為現場管理主管機關，提供野生動物保護區之 生態保育研究計畫及經費外，各級政府亦應提供經費或資源協助參與生態 復育、監測與經營管理等工作，使野生動物保護區之生態資源能有效維護，使自然資源能有效並永續地被使用，使藻礁的保育跨出一步。

國際知名的非營利海洋保育組織「Mission Blue」（藍色任務）於2019年2月22日正式發函，確認將大潭藻礁列入全球數個「希望熱點」（Hope Spots）之一。該報導指出藻礁的多孔結構是許多海洋生物的重要棲地，包括最近發現的柴山多杯珊瑚。這裡同時也是多種裸胸鯙、螃蟹，殼狀珊瑚藻的重要棲地，指出大潭藻礁為生態豐富之區域。

藻礁海岸分布所在的桃園市，鑒於海岸管理單位眾多，權責互有重疊或模糊不清之處，於107年3月15日以海岸生態保護為目標，在環保局之下增設二級單位-海岸管理處，更積極對桃園海岸五大生態及人文景觀亮點：藻礁、草漯沙丘、許厝港溼地、永安石滬及新屋濱海植物園進行調查研究、監測與經營管理等工作。並設立里海學堂，訓練環境解說志工，辦理教師研習。在觀新藻礁海岸旁設立藻礁生態解說教室，並於108年7月4日起委託當地社區營運營運，開放由志工負責導覽解說。並通過環保署環境場域認證，使桃園海岸的藻礁保育更向前邁進一大步。

但海岸生態是隨機變化的，2021年一月底中研院陳昭倫研究員團隊公布大潭藻礁最新調查結果，發現G1區預定架設支撐天然氣輸送幹管的棧橋範圍內不僅藻礁發育豐富，且有3種包括微孔珊瑚、黑菊珊瑚及宮田偽絲珊瑚是過去在桃園沒發現過的珍貴珊瑚，且發現的柴山多杯珊瑚群體是前所未見，可說是柴山多杯珊瑚分布「熱點」，且礁體很大，更可稱為「柴山多杯珊瑚島」。中油回應將依環評承諾，將再對預計棧橋墩位置進行生態調查，確認如有柴山多杯孔珊瑚生長，將調整落墩甚至整座棧橋位置，以避開柴山多杯孔珊瑚生長地點。

 代結論

以往大家都認為珊瑚礁生態系是地球海洋中的的熱帶雨林，它擁有海洋中最美麗，生物數量最多且種類最龐雜的生態系。但是特生中心劉靜瑜副研究員認為：藻礁所能提供的生態系服務不只是食物來源或生態教育，對於氣候變遷及降低溫室效應等都有重大的影響，特別是由藻類建造的礁體，在生長的過程會將大氣中的二氧化碳固定在海中，對於減緩氣候暖化或是海水酸化，都極為重要。在生態系調控上，藉由藻礁生長過程讓空氣中的二氧化碳轉化成為殼狀珊瑚藻本身組織，讓海洋中的殼狀珊瑚藻進行碳封存，穩定的減緩與調節大氣中二氧化碳濃度，就是藍碳（blue carbon）的概念。

因此，由前述臺灣生物礁當前的環境問題可知，臺灣珊瑚礁及藻礁的保育還有漫長的路要走，在地球環境變化激烈的今天，各地都可能隨時受到氣候變遷帶來的災害，我們更應加快對穩定地球環境有極大貢獻的生物礁的保育腳步，讓地球環境永續發展，生態永續建全。