World of O2 Producers 2015 年 03 月 20 日 人氣:67

By 陳光宇

 

什麼是藻類(algae)呢?藻類是一群以光合作用(photosynthesis)產生能量的生物,其廣泛存在地球上每個角落,特別是有水的環境(包括土壤),都可以看到其身影,他們可以自營、異營、共生、或是寄生在動植物及真菌身上,他們雖然和植物一樣會行光合作用,但是缺乏維管束及根莖葉構造。藻類的大小從單細胞、多細胞到上百公尺的大型海藻(紅藻、褐藻、綠藻)都存在,其中0.2-200 µm大小的一群單細胞藻類涵蓋了大部分的浮游植物(phytoplankton)。藻類的生長方式分為固著式及浮游式,環境中的光線、溫度、溶解態無機營養鹽、其他初級消費者的咀嚼捕食、水層中的垂直混和現象都會影響他們的生長。

為什麼藻類很重要呢?因為其產生了地球上50-60%的氧氣,吸收掉地球上25%的二氧化碳,他們是食物鏈中的初級生產者,提供很多水生生物棲息庇護的地方,在地球碳循環中扮演了重要角色,在某些優養化的環境中看到的紅潮(藻華,Harmful algae blooms (HABs))或是夜晚在特定海邊或海裡看到的藍色生物螢光(bioluminescent),都是藻類造成的。他們同時也是食物、健康產品及工業用原料的來源,可以拿來做為評估環境好壞的生物指標,更在法醫及刑事鑑定中成為斷案的證據。可以這麼說,沒有這些藻類,地球上的生物就不會存在。

目前到底發生了什麼事呢?科學家們利用沙奇盤(Secchi disk)及衛星影像(satellite image)的水色資料,發現海洋中浮游植物(phytoplankton)的整體數量自1950年代以來已經下降40% (Boyce et al., Nature 466:591 (2010) (CBC news 7/28/2010)。而美國太空總署(NASA)的Goddard Space Flight Center分析衛星影像資料指出,在1998-2012年間,浮游植物的數量正以每年1%的速率持續下降中(9/11/2014, NASA)。

對浮游植物的定性定量研究一般會使用下列的工具:沙奇盤(Secchi disk)、衛星影像(satellite image)的水色分析、顯微鏡(microscope)、高解析液相層析儀(HPLC/UPLC)及螢光儀(fluorometer)、流式顆粒影像分析儀(FlowCAM)、流式細胞儀(Flow cytometry)、分子生物(molecular biology)中的DNA/RNA/protein分析。

以FlowCAM分析本中心動力館水池中的浮游植物在水池清洗過後的生長情況做為例子,在體型小於100 µm的浮游植物中,發現在10/30/2014-11/11/2014這段期間的浮游植物生長(Fig 1)逐漸以矽藻(diatoms)中的菱形藻屬(Nitzshia) (Fig 2)為優勢種,而1/28/2015-2/17/2015這段期間的浮游植物生長(Fig 3)則是漸漸由菱形藻及綠藻門(Chlorophyta)的鼓藻屬(Cosmarium) (Fig 4)為優勢種而轉變成完全是鼓藻獨霸的情況。而在2/5/2015開始的寒流及霧霾,造成浮游植物數量大幅降低,直到2/13/2015氣溫回暖之後才逐漸回升(Fig 3a)。而兩次採樣期間中出現的優勢藻種菱形藻及鼓藻,都是屬於優養化水質中的指標藻類,顯示本中心動力館水池中來自魚飼料及魚類糞便所產生的營養鹽真的是太豐富了。