2014年5月28日

與一隻臺灣新紀錄海膽的邂逅與聯想

作者/黃興倬、李坤瑄(任職國立自然科學博物館

講到「海膽」,一般人的原始印象是「長得像刺球的海洋生物」(圖一);老饕的腦海浮現的則是日本料理的「雲丹」(圖二),在唇齒間齧嚼的生殖腺,從舌尖到鼻腔散發的海洋氣味。勤勉的學生們則是可以熟練地背出「棘皮動物門下之一綱,幼蟲兩側對稱,成體輻射對稱,體表佈滿棘刺,為其防禦構造」。
圖一:針球狀的白棘三列海膽。

圖二:海膽生殖腺——雲丹。

對海洋生態學者而言,海膽是一群棲息在海底,以棘刺防禦天敵的生物,用發達的口器在底質上啃食藻類,數量與食性足以影響當地底棲生態的重要角色。

對發生生物學者而言,海膽是歷史悠久的胚胎實驗材料,是價廉且容易操作,並可大量獲得精卵的模式生物。迄今仍被大量研究使用,作為探討基因如何影響後口動物(deuterostomes)身體發育的重要工具。

對於潛水人而言,海膽是「危險的海洋生物」典型代表。尖銳的棘刺,即使是潛水衣也可以輕易刺穿,質脆的棘刺刺進肌肉後,容易在體內碎裂,表面附生的細菌引起發炎反應;碎裂的棘刺碎片不易取出,只得靜待我們的組織將之消溶、吸收、排出體外。然後在接下來的兩週內,隱隱刺痛的傷口會不時提醒潛水人:「下次要小心!」

但對於自然學家和個體生物學者而言,海膽是一群「原則簡單,細節複雜,例外一堆」的無脊椎動物。光是比較不同海膽殼體標本上的細微結構圖案,就足以讓業餘的玩家們沉迷到衣帶漸寬終不悔(圖三)。各類海膽不同的形態、生理、行為,在野外的種種習性,在生物學家的眼裡,都可能是一篇篇有趣的故事。
圖三:不同正型海膽體殼的顏色與構造,美麗而變化多端。

各式各樣的棘刺,有什麼用途?
相對簡單的扁球形體型,表面覆生碳酸鈣質的棘刺,口面朝下,反口面(肛門)朝上,這是棘皮動物門(Phylum Echinodermata)海膽綱(Class Echinoidea)的基本特徵。一樣都叫做棘刺,海膽身上不同部位的棘刺,形態和功能就各不相同:反口面的棘刺多半又尖又長,有防禦的功能;靠近口面的棘刺則鈍而短,是海膽移動時的「腳」,也是固定身體的「錨」(圖四)。反口面的棘刺,也有不同的類型:有的較長,有的較短;有的中空,有的實心;有的長細如針,有的粗短如鉚釘;有的尖端圓鈍,有的尖銳帶有毒腺;從各自材質與形態,便能推測其不同的適應與功能(圖五)。
圖四:海膽「棒棘鋸頭帕」口面的棘刺短鈍,
猶如被鋸斷般,利於行走與固定身體。

圖五: 默氏笠海膽反口面具有極度特化的鉚釘狀短刺。

圖六:脆心形海膽的三叉叉棘猶如暴龍的頭部。

海膽身上還有一種內部有三枚骨片的細小棘刺,稱為叉棘 (pedicellariae,圖六)。叉棘的三叉結構有肌肉帶動,可以開合,而且這三枚骨片有的呈爪狀,有的帶有鋸齒。如果把每隻海膽看做是一個移動的城堡,身上的棘刺就是用來禦敵的武器 ,不同長短的棘刺,分別用來對付不同大小的天敵。至於細小的叉棘,則是用以防禦那些已經突破長矛陣,登上海膽身體表面的小小侵入者的武器。有了叉棘,海膽便能驅逐前來齧咬的浮游動物,或是清除身體表面的附生生物。

所以,目前生物學界對海膽棘刺功能的歸屬,大抵不脫出天敵防禦、身體固定,和支持運動這個範疇。

但是,今年二月在墾丁珊瑚礁的一次邂逅,讓我們對海膽棘刺的功能範圍,有了新的認識。

棘刺軟如毛髮—光棘冠海膽
二月下旬,國立自然科學博物館的研究團隊赴墾丁作例行海域生態調查,和水下影像紀錄。這次為了拍攝海膽的畫面,必須夜潛。核三廠出水口西側,是我們熟悉的潛點,這裡有數量眾多的海膽,可供我們拍攝想要的畫面,但這也意味著,我們潛水也必須特別小心。畢竟沒有人喜歡被海膽在自己臀部「種」進十幾根無法用手術取出的棘刺,除了劇痛以外,還要忍受接下來兩個星期都要趴睡的不便。

漆黑的海水,被手電筒的光拉開了一條條的視野。果不其然,礁岩上出現了許多俗稱「魔鬼海膽」的刺冠海膽(Diadema setosum)。黑色的身體,在燈光下揮舞著又尖又長的棘刺,令人望而生畏。我們尋找適當的海膽個體,進行拍攝,助理們則在一旁打燈,也幫攝影師注意現場附近的安全。

甫完成一段拍攝,我又開始掃動手中的燈光,尋找下一個拍攝對象。忽然,眼光瞄到岩壁上一個紅褐色的小身影,是隻殼體直徑3公分,有著細長棘刺的小海膽(圖七)。
圖七:躲在岩壁陰影下的光棘冠海膽。

「大概是這附近常見的紫叢海膽(Echinostrephus aciculatus)吧!」我本來沒有打算要停下來,直到一樣東西映入眼簾,吸引了我的注意。

這隻海膽的棘刺竟然是軟的!難道我眼花了嗎?

我的燈光又回到了牠的身上。這隻海膽的棘刺大概是牠體殼的兩倍,6公分左右,很細,在揮動的時候,感覺像是油漆刷的刷毛一般有彈性,和過去常見直挺挺的海膽棘刺截然不同。這時我的腦中閃過一個念頭:這極可能是過去臺灣沒有紀錄過的種類!

我仔細拍下了幾張照片,也召來助理錄下牠的行為〔註〕。這隻海膽似乎不喜歡身處聚光燈下,一直急著離開,找尋可以藏身的陰影(圖八)。我趁此機會估算了牠移動的速度:最快可以達到每秒3~4公分左右,相當於每秒可以移動一個身長的距離,這個速度在海膽一族中,算是相當快的了。

註:相關報導與影片可參考國立自然科學博物館之網頁(http://www.nmns.edu.tw/ch/research/NewlyResearch/Lissodiadema.htm)
圖八:被驚擾的光棘冠海膽爬行速度極快。

照片拍了,影也錄了。接下來就是要思考:要不要把牠帶回博物館,做進一步的鑑定研究?猶豫了兩秒鐘,還是用個封口袋,盡可能溫柔地把牠帶上岸,暫時馴養在打氣的海水槽裡。

第二天,聯繫了國家公園管理處,報告昨天晚上的發現,告知這可能是臺灣的新紀錄種。感謝管理處諒解了我們的事後報備,讓博物館得以典藏研究這隻奇特的小動物。

回到博物館,便開始研究這隻海膽的身世。經過查閱文獻比對,終於確認了牠的身份,是冠海膽科(Family Diadematidae)的光棘冠海膽 (Lissodiadema lorioli)。成體的體殼直徑一般在3公分左右,體高約1.3公分左右。本種最顯著的特徵為中空具有彈性,且細如毛髮的棘刺,直徑僅0.2毫米,但長度可達6公分以上(圖九)。在海膽反口面的柔軟長刺間,還藏有一群較短而直的棘刺,長度約為長刺的一半,每根短刺的頂部都有一個紫褐色的刺套(圖十)。棘刺的另一大特徵為表面僅具有縱溝,但不具有鋸齒構造,大疣的週圍也沒有細齒環。口部附近的棘刺相對較為粗、短,且末端較鈍,以利於行走。
圖九:光棘冠海膽具有長、短兩種棘刺,長棘刺柔軟如毛髮且可彎曲。

圖十:光棘冠海膽短棘刺頂端具有刺套。

這是第一次在臺灣紀錄到這個屬的海膽。而且牠和魔鬼海膽同屬於冠海膽科,也同樣棲息於珊瑚礁。雖然同是夜行性的種類,光棘冠海膽相較起來就低調得多,多半在較隱蔽的礁岩壁上,或是在隱蔽的礁石下活動覓食。

特異棘刺,別具意義
光棘冠海膽目前的觀察紀錄是在印尼的安汶島、澳洲大堡礁、關島及琉球群島,水深50公尺以內的珊瑚礁海域。雖然是罕見的種類,但其分布紀錄廣泛地分散於西太平洋的沿海與海洋性島嶼上,顯示牠的分布相當廣泛。

這種海膽的最大特徵,無疑是那柔軟有彈性的長刺。比起其他全身都是硬棘的冠海膽表親們,光棘冠海膽僅有一種約3公分長的棘刺作為防禦主力,看起來就顯得單薄。那麼那些柔軟的長刺,究竟有何功用?

作為探路的靈敏觸鬚,是一種可能的解釋。因為棘刺較細易斷,光棘冠海膽藉由柔軟長刺的觸覺探索,可以進入較小的岩縫,或是進入洞穴深處,躲避掠食者的攻擊,如此或可減少為了避免自己被天敵拖出,需以硬棘卡住縫隙而造成的棘刺損耗。而較短的硬棘刺尖端的刺套,裡面或許藏著毒腺,隨時準備送進天敵體內,作為自保的最後手段。

到底真相為何?看著靜靜沈在透明玻璃罐中的標本,我們猜著、想著。

在這個熱門潛點出現的這隻小稀客,過去真的沒有人看過嗎?我們猜測一定有人曾經看過,只是沒有去深究牠的身分。這次在因緣際會之下,一隻在全世界只有個位數發現記錄的小海膽,藉著自然學者的觀察和講述,在傳播媒體上揭露了牠的身世故事,吸引了許多人的目光。現在數位攝錄裝置普及,休閒潛水的費用平民化,再加上社群網路深入我們的每日生活,志同道合的水下潛友,可以輕易快速地交流當日的水中攝影作品,海洋生物學家也可以藉此獲得更多的觀察資訊。海洋生物的多樣性,由這群水下義工們的上傳、分享,讓更多無緣親自下海的民眾們可以一睹生態之美,而且讓更多人知道:「啊!原來臺灣的海洋也有這麼美的生物!」

過去臺灣民眾對海洋生物的認知,多半停留在海鮮與海產,對於非經濟性的物種的認識與認知,甚為貧乏。然而在海洋生物學界與民間力量的推動,海洋生態的知識,逐漸在國民教育裡扎根茁壯。現在我們期望更進一步,藉由網際網路與數位影像的普及,讓海洋生物多樣性之美學,更能深入一般人的意識中,提昇群眾的價值觀。

一種為了追求更好的生命品質,不再純粹以經濟數字衡量利益得失的價值觀。
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延伸閱讀
1. Mortensen, T., A Monograph of the Echinoidea. III, 1. Aulodonta, with Additions to Vol. II (Lepidocentroida and Stirodonta), pp. 370, C. A. Reitzel, Copenhagen.page(s): 329-331, 1940.
2. Obuchi, M., Hiratsuka, Y. and Uehara, T., Three regular sea urchins (Echinodermata: Echinoidea) from coral reefs at Okinawajima Island, the Ryukyu Islands, Southwestern Japan, Fauna Ryukyuana, 2: 1-10, 2013.

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