文 / 圖─ 周立進─國家海洋研究院 / 海洋生態及保育研究中心 助理研究員、國立臺灣海洋大學 水產養殖系 博士生
海洋裡的生產者─海藻
有參觀過海生館的讀者們一定都讚嘆過「巨藻森林」的壯觀和美麗。不過海洋裡的藻類可不只是好看，它們也承擔了守護海洋的重責大任。藻類能吸收海水中的無機物，行光合作用並釋放氧氣，同時也是草食性海洋生物的食物來源之一，而大型藻所形成的生態系更提供了海洋生物棲息避難的場所，使許多海洋生物的幼苗可以順利成長。
大型海藻對於海洋生態如此重要，因此一群任職於不同單位的臺灣海洋生物科學家，為了海洋大型藻類的人工復育，結合各自專長及單位的資源，共同合作並有了重要進展，不僅首次完成冬青葉馬尾藻 (Sargassum ilicifolium) 的人工種苗及生活史研究，並發明「馬尾藻採苗取樣裝置」與「馬尾藻育苗養殖裝置」等兩項專利，這兩項專利將有助建立大型海藻棲地復育，豐富海洋生物資源。
這群熱心於海洋研究的科學家包括「國家海洋研究院」海洋生態及保育研究中心助理研究員周立進、副研究員江國辰與主任張至維，以及「國立海洋生物博物館」生物馴養組副研究員兼主任張桂祥，接下來就讓我們來深入了解一下，他們為什麼要研究海洋大型藻類? 以及馬尾藻的小秘密囉!
馬尾藻：環境的好朋友或是生態殺手？
2019年曾傳出馬尾藻「佔領」邁阿密海灘的新聞，造成漁船難以發動，更讓魚兒與海龜都受難。那麼，我們為什麼還要繁殖馬尾藻呢？
回答這個問題之前，我們要先明白：海藻的家族是很龐大的。一般來說，海藻可分為為「微細藻」與「大型海藻」。
「微細藻」生活於淡水或海水裡，僅只能透過光學顯微鏡觀察到微小形體；「大型海藻」一般指生長於海洋環境中的藻類，在潮間帶肉眼可見。根據目前全臺灣所記錄大型海藻的種類約600多種，由於大型海藻無根、莖、葉及具無管束植物，常生長於潮池環境，在分類群上常見的有藍綠藻門 (Cyanophyta)、綠藻門(Chlorophyta)、淡色藻門 (Ochrophyta)、紅藻門
(Rhodophyta)，種類有海雹菜、石蓴、馬尾藻及石花菜等。由於這些藻類能生長在苛刻或惡劣的環境，利用陽光進行光合作用轉化為養份而成長，本身就成為食物，不僅供給許多藻食性生物食用，且具有淨化水質及緩解溫室效應等重要角色。
馬尾藻多分布於熱帶及亞熱帶之沿岸水域中，除能形成「聚魚」效益的「藻場」外，也能夠產生氧氣與製造食物，並有益於其他海洋生物，例如提供海洋生物棲息、攝食、庇護等功能。全球的馬尾藻屬共有539種，這次繁殖成功的是「冬青葉馬尾藻」，為臺灣原生種。在結構上，它的葉狀體、柄、分枝、附著器、氣囊及生殖托 (繁殖器官) 與其他種類的馬尾藻都不盡相同 (詳見下列比較圖) 。冬青葉馬尾藻因氣囊少，比較不會漂浮造成如海廢等問題，不過因種苗需附著在礁石、玄武岩、花崗岩或礫石等基質上發育，在成長的過程中容易被泥沙所覆蓋，或者被扁跳蝦、麥稈蟲及藻食性螺貝類給啃食掉，因而存活機率小，需要充分掌握藻體的生殖季節及繁殖技術才能進行人工繁殖。
「馬尾藻床」在海洋生態及海洋保育上的重要性
近年來由於過度採集和污染，冬青葉馬尾藻資源嚴重衰竭。首要之務為進行人工育苗栽培，並找到適合馬尾藻苗床恢復的有效方式。利用增殖、移植來復育天然冬青葉馬尾藻，構建大型海藻藻床的養殖技術，除了改善海洋生態並提供基礎資料外，更可成為研發其他大型經濟海藻人工繁殖與保育的樣板。由於馬尾藻床的復育在漁場的形成及保護扮演重要角色，若成功，可同時恢復健康的海洋生態並增加漁業資源，提高漁民收入，永續發展。
馬尾藻的外觀形態可分為葉狀體、柄、分枝、附著器、氣囊及生殖托，由於常生長於潮間帶岩石上或潮池中，其基部會形成類似附著器（如盤狀、指狀、圓錐狀及瘤狀）的構造，並緊攀附於礁石上，以抵抗漲退潮水的沖刷；在最適應生長季節中，可看出葉狀體與柄明顯的劃分，在葉狀體腋下則會先開始長出卵形的氣囊構造，且氣囊中空存有空氣，等潮水漲滿時，可藉此產生浮力，幫助整株藻體飄浮於海面上，其形成的海藻床為重要的海洋生態系之一。馬尾藻床是重要的海洋基礎生產者之一，同時可供生物棲息、產卵及成為避難處所。由於能夠產生氧氣與製造食物，如同陸地上的植物，扮演著「生產者」的角色，其重要性是不能被忽視的。
要如何復育馬尾藻呢？
大家對海藻的印象可能是市售的海菜（礁膜）、海葡萄（長莖葡萄蕨藻）、昆布（海帶）、海茸（叢梗藻）、紫菜（長葉紫菜）、菜燕（安曼司石花菜）、龍鬚菜等等。而這些長在海裡的「菜」要怎麼種呢？要復育馬尾藻，種苗要從何來？這可要先從馬尾藻的「生活史」說起……
馬尾藻有二個截然不同的生長發育，第一階段即平常在海邊所看到的馬尾藻，另一個階段為生長在礁石裡的幼苗。馬尾藻一生的生長繁殖過程，可分為「無性繁殖」與「有性生殖」兩大類，前者「無性繁殖」是藻體底部的附著器具有長年再生能力，在適宜的環境條件，能再生成新的幼苗；後者是藻體成熟後於生殖季節進行的「有性生殖」，雌、雄配子體 (即不同的藻株) 會分別產生雌配子 (卵) 及雄配子 (精子) ，進行體外受精 (受精卵為孢子體) ，有規律的循序漸進完成「世代交替」，形成複雜的生活史。
關於生長在潮間帶的馬尾藻的簡易生長模式，主要由附著器的基部發育為多葉葉狀體，隨光照與水溫變動而成長，使基部長出柄來支撐分枝重量。在成長階段，分枝的前端會長滿茂密的葉狀體及氣囊，快接近成熟階段，葉狀體的腋下會長出一叢生殖托，雄性生殖托較長 (長度約7～8 mm) ，呈圓柱狀雙叉型；雌性生殖托則較為矮小肥短 (長度約4～5 mm) ，呈扁平鋸齒狀，待完全成熟後會同時釋放出卵與精子，進行體外受精，形成受精卵 (梨形細胞) 。當受精卵發芽形成發芽體之後，藉由天然海域充足的營養，使馬尾藻種苗穩定的發育成長為胚細胞，之後便會逐漸依序形成幼生葉狀體、多葉狀體體、直立葉狀體及成熟藻體。通常我們會在冬盡春來的特定季節，從成熟馬尾藻生殖托獲得種苗，使其附著生於空心磚及繩索表面，讓其種苗發芽形成馬尾藻人工藻床。在培育生長過程中，協助其渡過夏秋兩季，到秋末時便可快速生長，再移往適合的棲地進行海洋棲地復育。
研究人員在人工培育馬尾藻種苗的過程中，已能從野外，利用人工刺激方式，精準收集到足量受精卵，並獲得大量的胚細胞，刷附於空心磚及藻繩上，透過控制光照、溫度、鹽度等適合培育馬尾藻的環境因子，以及約7個月的細心照顧，使其在人為控制條件下繼續生長。此過程需要善用天然的光照及海水條件，並仔細觀察記錄，例如藻體的受精卵、發芽體、幼苗、幼生葉狀體及直立葉狀體的成長速率變化，方能掌握馬尾藻的生活史發育狀況。(詳見P.30復育流程圖)
發展海洋農場的新契機
保護海洋生態為近年來國際間重視之議題，栽植「馬尾藻床」除能改善棲地外，並利用藻場在生態系中多面相的功能，能直接或間接使海洋資源逐漸恢復，因此有必要建立馬尾藻種苗的育苗技術，瞭解藻體成熟及繁殖的時間點，取得大量的種苗，作為研究及復育的基礎。
若能建立馬尾藻人工藻床與種苗培育技術，除對於未來海洋棲地復育、漁業資源增殖，以及當地海龜、海膽、鯨豚餌料來源等方面有所助益外，同時也對於水產養殖與生態價值、環保價值、海洋觀光產業價值、原料價值、保健及生技美容價值及食用價值等方面有正面幫助。未來，我們期望將培育的馬尾藻種苗移至臺灣西南海域，以利改善海洋棲地復育及產業開發的潛力，以大幅提升修復海洋生態的能量。
「國家海洋研究院」與「國立海洋生物博物館」也將會共同推動「馬尾藻海洋農場」及「海洋生態復育」，建立「馬尾藻原生種」的復育基地，並提高其附加產業價值。若可以在臺灣西南海域建立育種中心，就地使用無污染的海水，將能提升人工栽培馬尾藻育苗及養成機會。整體而言，目前的突破性進展已開啟利用「大型海藻」來復育海洋生態的新契機，期望藉由善用低度利用漁港、有效淨化海洋環境及建立新興海洋觀光產業等方面，達到生產、生活、生態三合一的三贏局面。從集結農林漁牧的海洋培育概念開始，針對微棲地類型進行發展人工海藻床，同時配合原棲地經濟性水產生物的放流，打造出當地「馬尾藻海洋農場」的特色，使產業發展及海洋生態資源得以永續並存，造福後代子孫。
人工培育馬尾藻步驟
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