蝌蚪高溫耐受海拔變異及暖化風險

摘要

全球氣候變遷造成氣溫上升與極端氣候事件增加，使生物面臨更大的環境壓力。熱耐受能力是評估物種因應氣候變遷潛力的重要指標。氣候變異假說（Climate Variability Hypothesis）認為，生活於氣候變異較大的環境中的生物，應具有較廣的熱耐受範圍，但同一物種不同族群是否符合此假說仍缺乏驗證。本研究以不同海拔的莫氏樹蛙（Zhangixalus moltrechti）蝌蚪為研究對象，測定其臨界最高與最低耐受溫度（CTmax、CTmin），並結合棲地微氣候資料進行分析。結果顯示，高海拔族群具有較廣的熱耐受範圍，且海拔主要影響CTmin，而對CTmax的影響較小；此外，耐寒能力的可塑性高於耐熱能力。本研究證實，同一物種不同海拔族群具有不同的熱耐受策略與氣候變遷脆弱性，其中低海拔族群面臨全球暖化的風險最高，顯示保育規劃應將族群間差異納入考量。

關鍵字：溫度耐受、氣候變異假說、熱不變假說、兩生類

方法與執行步驟

本研究以臺灣特有種莫氏樹蛙（Zhangixalus moltrechti）蝌蚪為對象，於2024年4月至9月間，在全臺9個海拔474–2020 m的樣點採集Gosner 25–38期個體，每個樣點至少35隻。蝌蚪以手抄網捕捉後置於保溫箱運送至國立中興大學，並於23°C環境暫養至少8小時，測量體長、體重及發育期。各樣點使用HOBO MX2201溫度記錄器，每30分鐘記錄水溫，持續10天，計算最高、最低、平均水溫及溫度範圍；另依採集日晝長計算日照指數，以表示季節性。臨界最高與最低耐受溫度分別以動態法測定，每隻蝌蚪僅接受一種處理。實驗以恆溫水槽控制水溫，升降溫速率均為0.25°C/min，並以失去翻正能力作為CTmax或CTmin判定標準。統計分析先以主成分分析整合地理、個體與環境變數，再以廣義線性模型及結構方程模型檢驗其與熱耐受性的關係。另以Pearson相關分析檢驗海拔、環境溫度變異與熱耐受範圍之關聯，並比較CTmax與CTmin的變異程度；最後以Spearman相關分析評估暖化耐受與降溫耐受隨海拔的變化。

創新作為與跨域合作

過去的宏觀生理學研究受限於物種分布模式，多半只能透過不同物種間的生理特徵比較來探討地理環境對生理適應的影響。臺灣擁有極高的地理突起度，使許多物種的分布範圍跨越廣泛的海拔梯度，因而成為進行種內生理適應研究的理想天然試驗場。本研究不僅證實氣候變異假說（Climate Variability Hypothesis）與熱不變假說（Heat-Invariant Hypothesis）兩項經典理論同樣適用於不同海拔梯度下同一物種的兩棲類族群，也是首次於亞洲高山型島嶼針對此議題進行系統性研究，期望能為未來生理生態學及全球變遷生物學研究提供重要的基礎資料與參考依據。

預期成果與貢獻

1. 首篇探討單一兩棲類物種不同海拔族群生理耐受性與環境梯度關聯性的研究：
   本研究突破過去宏觀生理學主要依賴物種間比較的研究框架，證實同一物種不同族群的生理耐受性會隨棲息環境而改變，並提供低海拔族群面臨較高暖化風險的直接證據，為未來氣候變遷下的族群保育與管理策略提供重要的科學依據。
2. 教育宣傳：
   本研究之成果獲環境資訊中心以及倡議家轉載，並且受到科學漫畫工作室進行科普改編，期望能夠提高民眾對於全球暖化以及兩棲類保育等議題的關注度。
3. 國際合作:
   本研究與西班牙高等研究理事會Doñana Biological Station 的團隊進行跨國合作，並且在國際保育生物學大會 (International Congress for Conservation Biology)、國際生態學院 (International Ecology School)及台日兩爬研討會等國際會議進行發表，期望能提升台灣生態學領域之國際影響力與能見度。