5-2 應用PPGIS探討官田鄉台北赤蛙之分佈及保育策略

莊孟憲/真理大學自然資源應用學系 講師
劉家宏/台南大學生態環境研究所 研究生
賴均銘/屏東科技大學野生動物保育所 研究生
劉惠國/真理大學自然資源應用學系 主任

關鍵詞：台北赤蛙、PPGIS、google earth、生態保育、官田鄉

一、前言
台北赤蛙（Rana taipehensis Van Denburgh），分類上屬於無尾目（ANURA）赤蛙科（Ranidae）的一員，英文名Taipei Frog或Striped Slender Frog。成蛙體長約在30-40mm左右，體態嬌小細長，吻端較尖，體色為黃綠或綠褐色，背側褶兩側為黑色，而在腹側黑色條紋尚有一條白線與背側褶平行，吻端尖具黑眼罩，鼓膜大而明顯。台北赤蛙是由美國學者John VanDenburgh（1872-1924）於1909年命名，因當初模式標本在台北地區採集，因此稱為台北赤蛙，分佈範圍包括印度東部、尼泊爾、越南，以及中國南方如雲南、廣東及香港等地區，以乾淨的水田、茶園、池塘、菱角田、無干擾的溝渠等為主要棲息環境（楊懿如，2005），早期廣泛分佈於台灣西部的低海拔山區至平原之間，如今因為棲地的開發與污染，使族群分佈地點及數量急速減少，民國78年農委會就已公告為Ⅱ級珍貴稀有野生動物，民國97年農委會公告新的保育名單，台北赤蛙依然在列。
台北赤蛙在繁殖季時，公蛙雖然會發出輕細的「唧－唧－」聲求偶，不過由於很小聲，因此很容易被調查人員忽略，加上生性隱密害羞，一有人類活動，馬上跳進水生植物或是水中躲避，增加調查研究的困難，而且族群量少，分佈地點零星，不容易發現與觀察，因此相關生態情形與棲地分佈的研究文獻並不多。根據文獻記載，台北赤蛙的分佈情形，早期都認為僅在北部出現（台灣省農林廳林務局，1992），後來發現在屏東筏灣一帶也有台北赤蛙的族群（周文豪、張學文、呂光洋，1993），也打破原本僅分佈在北部的認知。在1994年時，全台僅剩台北縣、桃園縣及屏東縣等零星的地方有台北赤蛙的紀錄（周文豪，1994）。行政院農委會林務局「自然資源與生態資料庫」（李培芬，1997），台北赤蛙的分佈地僅北部台北縣及桃園縣一帶，然而特有生物研究保育中心在台南執行台南縣兩棲爬蟲調查時，發現官田及六甲鄉的台北赤蛙族群，並認為可能是全台灣最大的一群（林春富，2000）。
筆者發現台南縣台北赤蛙的棲地分佈集中在水稻田及菱角田等環境中，與農業生產環境的關係相當密切（莊孟憲，2003；莊孟憲，2006），加上台北赤蛙對水域環境相當敏感，因此能夠發現台北赤蛙蹤跡的區域，其共域蛙種種類可達7種，因此台北赤蛙可視為台南縣平原地區農業生物多樣性的生物指標（biotic index）。若從台北赤蛙的棲地類型考量生物多樣性保育的策略，保存水田、菱角田農業環境，並維持其作業方式是很重要的，一旦農地因為農業不景氣，逐漸休耕或廢耕，造成原有水田形式消失，變成旱田或草原，則原本的濕地生態系將完全消失，農業生物多樣性將面臨滅絕的命運。
近年來台灣農地利用情形及農地政策變化快速，間接使台北赤蛙棲息地的水田分佈及面積出現變化，台北赤蛙的保育出現危機。為能有效提出相關保育政策或行動，使用地理資訊系統（GIS，Geographic Information System）確實地掌握台北赤蛙的分佈及棲地現況是重要的。地理資訊系統普遍應用於環境資源的研究、管理、區域規劃與評估等面向，加上近來科技發達，坊間已有許多分析地理資訊的設備及軟體。然而一套動輒數十萬的軟體，GIS資訊仍多為由上（政府、業者、學者）而下（民眾、非政府組織）的提供，在許多公共議題上的應用仍有許多的限制。西元1998在馬裡蘭大學所舉辦的工作坊提出了公眾參與地理資訊系統（public participation geographic information system，PPGIS）的概念，其主要精神是為了讓民間團體與非政府組織都能使用GIS（Obermeyer, 1998）。PPGIS 是以GIS 為基礎，並承襲「參與」的理念，開發出人與人之間對空間規劃議題的溝通互動平台，不僅能將規劃議題內容清楚的以空間形態展現，並能透過其獲取民眾之地方性知識(蔡博文，2004)。PPGIS的意義是「讓社群成員可以利用空間資訊參與公共決策」（Sieber，2003），主要的目的是能夠賦權社群，針對參與者的知識而設計操作方式並期能降低技術門檻。因此將地理資訊資料轉化成方便、容易閱讀、容易理解及容易操作，是PPGIS首要進行的工作。Google 公司致力於開發空間資訊方面的市場，Google Earth這套軟體的發展，適時的為PPGIS概念的推廣，提供所需的助力。目前推出Google Earth的版本為4.3，可提供全球的使用者線上查詢全世界的衛星影像與地圖資訊，還可以在地圖上註記、加值（Google Earth，2005）。Google Earth軟體的優點是使用者無須購買昂貴的圖資就可以線上瀏覽和使用，大大增加了資訊流傳的便利性及時效性。
本研究針對台南縣官田鄉境內台北赤蛙的族群，利用GPS紀錄台南縣官田鄉台北赤蛙田野調查之點位資料，再利用Google Earth軟體進行註記與分析。本研究之成果期能提供各級政府擬定保育策略及鄰近地區開發建設時之參考，同時可提供民眾或非政府組織持續監測調查之依據。本研究希望提供野生動物保育的新思維，利用低門檻的網路地理資訊軟體，透過公眾參與的方式進行保育事務。

二、研究方法
（一）野外調查方法
台南縣平原地區主要的水稻－菱角作業區域，在五萬分之一的地圖上劃分為104個1 ×1 km的調查樣塊（圖1）。初探時利用官田鄉省道、線道、鄉道及產業道路，先尋找合適水田濕地環境，以目視法評估適合台北赤蛙棲息的水田。2006年6月開始至9月止，每週一至週五至每個樣塊內有台北赤蛙出現的水田進行正式調查，調查時間為晚上19:00至23:00，以目視遇測法（VES，Visual Encounter Method）紀錄台北赤蛙隻數（呂光洋等，1996）。本計畫預定每個水田重複調查6次，目前已進行重複調查4次。每次於到達調查點後，先安靜等候至少3分鐘，紀錄當時環境溫度與相對濕度、天候狀況、及確定衛星定位點。此後沿著田埂四周以緩步 行進，調查遭遇到的台北赤蛙個體數與共域蛙種種類及數量。

（二）資料分析
本研究利用中央研究院地理資訊實驗室Web座標轉換程式 將GPS紀錄TM2座標TWD97轉換成TWD97經緯度，再利用Google Earth4.3 將調查到台北赤蛙點位加以註記。

三、結果
（一）點位資料分析
在2006年台南縣官田鄉調查到其台北赤蛙發現到有41個點位（表1），以西莊村及東莊村為最多，皆有13個點位。依點位分佈狀況，官田鄉可歸納出兩個核心區域（圖2），左邊以西莊村及東莊村為主的葫蘆埤區域，右邊以嘉南村為主的區域。東西兩側的族群受到台鐵、高鐵及聚落的阻隔，官田鄉的中間區域無台北赤蛙分佈。
（二）相對丰度分析
圖3為目視記錄分佈點，圖4則為利用聲音辨識法記錄的點位結果，可發現聲音辨識的結果明顯的多於目視記錄。利用聲音辨識結果來進行相對丰度分析，每一地點可聽到5隻叫聲以下為1級；可聽到5-10隻叫聲者為2級；可聽到11隻叫聲以上者為3級。官田鄉東側族群較西側族群點位多，且每一點的相對丰度也較西側為高。

 
圖2  2006年臺南縣官田鄉台北赤蛙點位分佈圖
表1 台南縣官田鄉代表點位及區域分佈一覽表
網格編號    分佈鄉鎮    區域    點位數
100    官田鄉    南部村    3
108    官田鄉    西莊村    8
117    官田鄉    西莊村    5
110    官田鄉    隆本村    1
109    官田鄉    隆本村    1
119    官田鄉    東莊村    5
126    官田鄉    東莊村    8
105    官田鄉    湖山村    1
106    官田鄉    嘉南村    2
115    官田鄉    嘉南村    4
124    官田鄉    社子    1
131    官田鄉    社子    2
            41

圖3  2006年臺南縣官田鄉台北赤蛙目視點位分佈圖

圖4  2006年臺南縣官田鄉台北赤蛙聲音點位分佈圖

四、討論
呂光洋（2000）認為台北赤蛙在中南半島及中國南方數量仍多，因此建議收列於NT（Near Threatened）物種，台灣因其生存環境受到人為破壞，導致台北赤蛙分佈區域一直在減少（呂光洋等，2000），且呈現不連續分佈的小族群，容易導致基因交流不順暢，成熟個體數量少及易受環境或族群本身不可預測的災難等影響而滅絕，因此亟需有效的進行保育。根據連志台（2004）於三芝、楊梅和內埔地區進行台北赤蛙野外族群調查及年齡結構分析，並利用VORTEX程式模擬台北赤蛙的滅絕機率，結果發現當雌蛙每年平均子代數為34隻幼蛙時，楊梅地區的族群到未來第100年時，預測滅絕機率為0；而三芝地區的族群卻會在第26年即完全滅絕。如果三芝地區的雌蛙增加1倍時，則該族群在第100年時，仍會有64％的存活機率。有此可知，族群內維持成蛙適當的雌雄性比是很重要的，且雌蛙每年平均子代數大幅下降時，對族群的存續也有很大的影響。為了必須避免被隔離的小族群現象發生而導致滅絕危機，可以考慮利用生態廊道（eco-corridor）連結零碎化（fragmentation）的各小棲地島嶼（habitat islands），另外亦需利用棲地復育（habitat recovery）方式擴大棲地面積來增加族群量。
受到台鐵、高鐵及聚落的切割，官田鄉的台北赤蛙被隔離成兩大族群，對未來的族群勢必會造成嚴重的影響，因此建構族群間互相連通的廊道已是刻不容緩的事情。不過夏禹九（2000）認為生態廊道目前仍有三個不確定的因素：（1）在實證上，生態廊道有不少的爭議；（2）在不同的領域中（保育生物學、地景生態學、地景及都市規劃、景觀建築等）廊道的涵義是相當混淆的；（3）廊道的設計亦應依目標物種的特性而定。國內目前許多生態廊道的設計仍在概念層次居多，至於實際能提供多少生物進行遷移與活動仍有許多研究的空間。例如城鄉規劃中以綠道（greenway）角色來分析，認為道路線性綠地應扮演生態廊道（eco-corridor）之功能，避免成為生物族群遷徙、繁衍之障礙，並藉由道路綠地系統之適當規劃而延續生態廊道機能。以本研究來說，適合蛙類利用的廊道必須有水，因此水圳及灌溉水道系統的串聯，看起來可以提供兩棲類物種遷移所需，嘉南大圳，春夏季灌溉季節水量豐沛，冬季卻相當乾旱，加上左右兩側及底部為水泥，沒有植被遮蔽及孔隙可以躲藏，水田旁的溝渠也是類似的情形，因此蛙類雖然可以藉其遷移，但並不適合生存。利用生態工法（ecological engineering）全面改變水圳及灌溉水道系統的結構，是一個可以改善的方法，但是要全面改變的成本過高，並不易執行。
蛙類的移動範圍並不如鳥類及魚類來的大，且大部分蛙類族群的擴散是依賴天然的氾濫機制，在水圳系統附近容易在雨季時氾濫積水，暫時性的洪氾造就了需要利用水域繁殖的蛙類重要的的棲所。例如：分析嘉義縣與雲林縣諸羅樹蛙族群之棲地利用，有37%的棲地位在溪流附近，36%的棲地位在下雨之後易積水的環境，有26％的棲地位在圳溝兩旁（陳清圳，2004），因此雲林縣的諸羅樹蛙基因型可以分為北港溪南岸支流及北岸支流族群（盧建名，2004），顯示氾濫流域內的個體基因型均相同。道路的阻隔勢必導致氾濫機制的中斷，建議可以利用改善省道及縣道系統的涵洞設計，以利道路兩側的族群可以遷移與交流。
另一種思考為棲地復育，又分為兩大策略，一為就地保育（in situ conservation），另一為移地保育（ex situ conservation）。若成本與成功率來看，就地保育不需要在開創新的棲地，物種不需要再重新適應環境，因此是比較好的選擇。目前台北赤蛙及平原地區蛙類的族群數量，尚不至於有立即絕滅之慮，因此適合就地保育而不是移地保育。棲地復育首要工作應是積極從事調查研究，找出生物多樣性高的熱點（hot spot），或敏感地區（sensitive area）（呂光洋，1999），如此一來可以獲得較高的復育成功率。
維持水稻-菱角作業的水田作業模式，本研究認為是保存水田生物多樣性最經濟也是最好的方法。不過要提供在地農業的基本生計條件，才能提供農夫繼續經營的意願，也才能有農業傳承的機會，環境與人的永續發展也才有可能。若考量台北赤蛙為珍貴稀有保育類野生動物，當一處水田，或某個區域的菱角田能夠看到台北赤蛙，顯示其環境尚不至於太差，因此可發展綠標認證標章制度。相較於較為嚴格的有機認證，綠標制度主要是以生態指標為認證的依據，並沒有馬上限制農夫不能使用農藥，例如台北市立木柵動物園，曾協助三芝地區之蓮花農從事綠標蓮花的銷售 ，與慈心有機農業發展基金會的銷售通路合作『買蓮花救赤蛙』活動，先幫助該花農銷售其蓮花，進一步取得信任之後，目前該花農以願意配合減量用藥甚至開始朝向有機的方式種植 。這樣的方式不但保存的台北赤蛙的野外棲地，同時也讓農業得以保存，甚至進一步開創新局。台南縣擁有廣大的農地及農業，推動綠標認證制度，兼具生物多樣性保育及維繫農業命脈，是值得思考的一種模式。
有鑑於農地休耕面積逐漸擴大，休耕的目的與方式應該可以有更多的選擇。不過目前農夫休耕主要的動機為領取休耕補助，大多採種植田菁、黃野百合等綠肥植物，甚至最近提倡休耕田種植生質祡油所需的豆科植物，都是大面積單一作物的旱作方式，不利對農業生物多樣性的維持，對蛙類來說更是一種生存的威脅。若考量蛙類棲息所需的環境，在休耕時引入適量的灌溉用水，使土地維持濕地的型態，創造出多樣的微棲地，加上休耕田的人為干擾較少，對維持農業生物多樣性來說，其實也是不錯的方式，在此暫且稱為「生態休耕方式」。建議可以在補助條款上稍加修正，將灌溉用水的費用也列入補助，再透過專業單位的調查評估，以農業生物多樣性為指標，將補助款分級，生物多樣性越豐富的休耕農田，可以領取更高的補助金或獎金，如此一來勢必會對農夫產生誘因，也會改變目前休耕田單調的作業型態，提供維持農業生物多樣性所需的環境條件。另外，零星的生態休耕方式，對整體保育是比較沒有貢獻的，但如何形成連續性大面積的生態休耕方式？本研究仍建議從休耕補助的辦法加以修正，只要農地相連的農戶願意配合，組成生態休耕團隊，可以依其聯合的面積作為補助金加權的考量，相信也能達到預期的效益。
回顧國內農業生物多樣性的相關研究仍嚴重缺乏，許多基本資料闕如，當然在決策過程中或執行政策時，無法提出合適地辦法，有效率的執行。本研究試圖從簡單的生物分佈調查，提出保存農業生物多樣性的建議，但要真能落實這些想法，仍須更多基礎資料的收集與研究。

五、結論
（一）考慮生態廊道及就地保育，維持農業生物多樣性。
（二）台北赤蛙的保育可視為保護傘物種的保育策略。
（三）水圳等水利設施應朝向生態工法設計，提供蛙類適合的遷移通道。
（四）道路系統影響台北赤蛙的遷移，考量涵洞的改良或生物遷移專用的涵洞，以利物種基因交流。
（五）本研究結果可以指認出台南縣官田鄉蛙類棲地復育的熱點為葫蘆埤周邊的菱角田。
（六）建議修改休耕補助辦法，提出生態休耕方式，或是台北赤蛙綠標菱角的推廣，並串連成大面積連續的農地，擴大生態休耕的面積，以達到維持農業生態多樣性的目標。
（七）農業生物多樣性的保存仍有賴更多生物及生態基礎資料的建立，才能提供相關決策擬定與政策執行之依據。

三、參考文獻
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