顯微鏡下的水中花園

 

文圖—張桂祥博士－海生館 生物馴養組主任

你是否知道，只要到海邊隨便取一公升的海水，裡面就有千千萬萬個比細菌大一些的生物？你是否知道，你每一口吸進去的氧氣，當初都是這些生物製造的？你是否知道，你今天早上刷牙用的牙膏，滿滿都是這些生物千萬年來堆積的屍體？你是否知道，現今的海洋中，如果沒有了它們，我們就不會有魚可吃？你又是否知道，古早的海洋中，如果沒有他們，就沒有今天陸地上的花草樹木？

你若不知道，那歡迎你和我們一起透過顯微鏡，來認識這水中用肉眼看不見的祕密花園吧！

海裡的植物不是你以為的植物？

海水中有一批肉眼看不見，以陽光為能量，行光合作用把水及二氧化碳合成碳水化合物的生物，它們被稱為浮游藻類或浮游植物(圖1)。雖然名字中有「植物」，但它們其實是陸生植物的祖先，與我們印象中乖乖站著的「植物」不同，這些浮游植物反而很愛趴趴走。大部份浮游植物種類會行光合作用，但也有些種類在有陽光時行光合作用，沒陽光時會吃其他更小的藻類或細菌，也有些乾脆就以吃其他有機物為生，非常不像大家所認識的「植物」。

【圖1】浮游植物 (400X）

最古老的生物－藍綠藻

首先介紹的是藍綠藻，這是一群沒有細胞核的藻類(圖2)，很像細菌，因此也有人稱之為藍綠菌。而最古老的藍綠藻30億年前就存在地球上，一層一層的堆疊生長在海中，行光合作用釋放出地球上的第一道氧氣。這一批藍綠藻與其他微生物形成了疊層石(Stromatolite)，至今仍有後代存活著，如在澳洲的Shark Bay即有非常大面積的活疊層石(圖3)，仍然像它們的祖先般製造著氧氣。 

【圖2】藍綠藻 (400X）

【圖3】疊層石照（王彥心 攝）

陸地植物的祖先─綠藻

接著是綠藻(圖4)。綠藻與陸生植物一樣，擁有葉綠體、內含有葉綠素a和b、以及成堆的類囊體、光合作用後所儲存的食物為澱粉，種種特徵皆顯示綠藻與陸生植物一脈相傳，綠藻是陸生植物的祖先。綠藻的細胞壁也與陸生植物細胞壁一樣含纖維素，葉綠體被兩層細胞膜包圍著，因此有假說猜測它們的祖先當年是吃了藍綠藻後，沒有把它消化，進而與藍綠藻內共生演化而來。

【圖4】柵藻 (400X)

與人類生活息息相關的矽藻

而每天被大家使用但大家卻都不知道的是矽藻。矽藻是藻類世界中很大的一群，估計目前約有10萬種，可以生存在任何有水或潮濕的表面（如南極海冰上的矽藻，圖5）。估計海洋中近一半的初級生產力來自於矽藻，是海洋食物鏈中不可或缺的一群。矽藻的細胞是被兩個矽質的細胞壁所包裹，形同一個玻璃培養皿（圖6）。很多矽藻表面還長有尖刺、細鉤或細針等，宛如帶刺的小玻璃（圖7）。而由於矽藻的矽質細胞壁不會腐爛分解，因此千萬年累積下來就會在海底形成一層厚厚的沉積物。當這一層沉積物因地殼變動被抬升至水面上時，就是所謂的矽藻土（圖8）。

【圖5】南極冰上的矽藻 (1200X）

【圖6】矽藻 (5000X）

【圖7】矽藻(4500X）

新增說明文字

【圖8】矽藻土(400X, 陳杭期 攝)

矽藻土(1X)

早在三千年前我們的祖先就使用矽藻土當殺蟲劑，農夫在種子發芽時撒上矽藻土，當剛出生的蟲爬過這些堅硬帶刺的微細碎玻璃時，身上較脆弱的部分就會被刮傷，最後因細菌感染而死。後人使用矽藻土做成牙膏及牙粉，還有男性專用的洗臉霜，主要也是因為矽藻堅硬且多刺的特性，可刮除牙齒上微細的牙菌斑，及臉上的角質等。

這一些微細的花花草草在水中蓬勃生長，並成為其他浮游動物的食物，而浮游動物再被魚蝦蟹貝等捕食，魚蝦蟹貝再被更高階的生物利用，形成一個複雜的水生食物鏈。如果有天水中沒有了這一群肉眼看不見的浮游植物，我們就不會有任何的海鮮可吃，也不會再看到海豚鯨魚的跳躍了。