2022年9月28日 星期三

海生館裡的海洋研究



專訪:海生館企劃研究組主任 王立雪

彙整──海生館出版中心 王玠文、劉晏余 


海生館成立二十多年來,藉著可愛的生物展示與精彩的活動吸引了無數旅客前來參觀,然而海生館並不只是水族館,它同時也被賦予研究海洋生物學的使命,在不為遊客所知的後場內,藏有研究人員們的實驗室,以及多項可媲美中研院的高端研究儀器與設備。海生館擁有26位博士級研究人員,其論文發表數在全球水族館中排名第一。

你是否曾好奇,研究類別五花八門,而研究又需要大筆經費支持,海生館是否有一個統籌單位負責相關事宜呢?這就是我們此篇文章要介紹的「企劃研究組」(以下稱企研組)的工作啦!雖然企研組較少接觸到一般民眾,但卻是以研究為核心價值的博物館裡不可或缺的存在!在本篇文章裡,我們邀請了企研組主任王立雪博士替我們解答企研組的工作內容。


Q請問王主任,企研組在海生館擔任什麼樣的角色?又有哪些工作內容呢?

A企劃研究組在不同的博物館,會有不同的角色定位。而在海生館的組織法中,我們組的主要任務有三項,分別為:「規劃本館短、中、長程研究目標」、「推動國內外學術交流」與「本館主題研究的推廣與宣傳」等。不過,我們實際上負責的部分不止這些。企研組是研究人員在行政工作上的助手。像研究人員做實驗會需要使用到實驗動物、毒化物和優先化學物質等,我們就要幫忙進行申報程序,以維繫動物福利和操作人員的安全等。我們也是館內研究人員申請科技部計畫與經費的行政窗口,而海生館本身的主題計畫也由我們進行申請與彙整。

此外,我們也必須負責海生館的研究推廣與學術交流。例如八月剛舉辦完的2022年「海洋中的奧秘國際研討會」,就是我們的工作項目之一。這個會議目前是三年舉辦一次,藉由邀請國內外海洋生物相關領域的傑出學者來海生館演講與參訪,將最新的海洋生物研究與全館研究人員分享。我們除了要安排每年主題邀請相關學者外,還要安排學者來館的住跟行,以及相關的行政作業,一點也不簡單呢!不過今年因為疫情的關係,研討會轉為線上舉辦。

● 除了學者之間的交流,亦辦理社會大眾可參與的活動,藉此推廣館內科研進展。下圖為2019年於本館辦理的深海探勘直播活動,上圖為2020年於科教館辦理之「串流南島海生館帶你潛進蘭嶼微光層」直播活動。(王立雪 提供)


此外,企研組也要代表海生館和國內外學術機構簽訂合作備忘錄及規劃雙邊交流等,期許透過建立長久合作關係以深化本館海洋研究的影響力。目前合作的對象包括有國立中山大學海科院、中央研究院生物多樣性研究中心、財團法人台灣海洋科技研究中心、工研院資通所,國外如韓國國家海洋生物多樣性中心、美國Scripps Institution of Oceanography和馬來西亞登嘉樓大學等等,除了臺灣外,也涵蓋海外學術單位。

而為了讓大眾更認識海生館裡的海洋研究,每年度我們會訂定主題到館外舉辦推廣活動,如2021年我們分別在臺北的寒舍艾美酒店與高雄福華酒店舉辦了「城市轉角遇見珊瑚海」活動,將本館珊瑚與水下探勘研究近距離介紹給參加民眾,獲得不錯的迴響。

● 「城市轉角遇見珊瑚海」活動將海生館珊瑚與水下探勘研究近距離介紹給參加民眾。(王立雪 提供)


Q王主任提到了海生館「主題計畫」,想知道這些主題是怎麼被訂定出來的呢?研究人員如何選擇自己想加入的團隊呢?

A本館的目前的研究分為「生物繁養殖研究」、「刺細胞動物細胞、分子生物、生理與生化研究」、「展場生物與環境科學」、「海洋天然物研究」與「海洋生物多樣性研究」等五大主題,為海生館研究發展的核心內容,這些主題是館長或副館長與資深研究人員討論後而決定。

每個主題計畫都有一個負責的資深研究人員,由該主題計畫的負責研究人員與本館研究人員討論後,會邀請合適的人加入該計畫。

每年會進行一至二次的主題計畫報告,每年年底時會徵求下一年度主題計畫項目與子計畫內容,每二至三年會依本館需求調整主題計畫大項目與成員。而海生館在徵聘新的研究人員時,也會將應徵者適合加入哪個研究計畫做為考量。主題計畫設置的目的是希望研究人員們能相互討論,以團隊的形式做出屬於海生館特色的研究內容。


Q一項研究是如何進行的?海生館又提供給研究人員哪些支持呢?

A要產出研究結果需要耗費大量時間與精力。研究的前期,研究人員需要進行規劃並測試可行性,正式開始後就需要投入較多的人力、物力,如做實驗用的各項耗材試藥、儀器設備等。實驗中要將相關數據收集並進行分析統計,之後要根據結果修正實驗,直到產出成果。研究人員可以透過申請計畫補助,如海生館主題計畫、科技部專題研究計畫、其它公民營機構如海洋委員會(含海洋保育署、國家海洋研究院)、海洋國家公園管理處、墾丁國家公園管理處、農委會、縣市政府、台灣電力公司等,來籌集研究經費。

而海生館也購買了多項貴重儀器以支援研究人員的研究,例如400MHz超導核磁共振儀、real-time PCR儀器、正立電動螢光顯微鏡、倒立螢光顯微鏡、立體螢光顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、穿透式電子顯微鏡、氣相層析質譜儀、多功能微盤分析儀、藻類光合作用分析儀等,並有助理或研究人員協助操作或教育訓練。以現在的研究趨勢而言,很常需要跨研究領域的合作討論,除了研究人員自己尋找合作人員,海生館也推動國內外合作交流,引進不同單位研究屬性的交流、互訪活動與舉辦研討會,提供給研究人員更多建立合作的渠道。

● 有時研究人員會親自潛至海中了解研究目標物的狀況。圖為王立雪主任於水下探勘珊瑚。(王立雪 提供)


Q那麼海生館的海洋研究都在哪裡進行呢?

A海生館研究相關的建築物有三個,分別是第一研究中心、第二研究中心與水族實驗中心。第一研究中心工作的研究人員主要是進行海洋生物生態、演化及多樣性與海洋環境研究,第二研究中心工作的研究人員則是以海洋生物的生理、生化、細胞學、分子生物學為主要研究方向,簡單來說就是以海洋生物科技為主,而水族實驗中心則提供空間與設備給研究人員進行海洋生物的養殖與實驗。早期規劃時比較能有清晰的分類,但因為現今很多研究都需要跨領域使用相關研究設備與討論,界線越來越不明顯了。第二研究中心主責單位是企劃研究組,而第一研究中心主責單位是展示組,水族實驗中心主責單位則是生物馴養組。





科技與儀器能幫助海洋生物研究更順利進行,我們邀請王立雪主任精選了幾項設備,並採訪了操作它們的研究人員們,一起來認識這些科學研究的「秘密武器」吧!

特別感謝(依照儀器介紹順序):柯風溪研究員、郭芝廷助理、江名祺計畫助理、宋秉鈞研究員、林家興副研究員

氣相色層分析儀(左)與質譜儀(右)

相連的裝置能幫助研究人員分析環境中的物質有哪些有機化合物及其含量(例如分析鯨豚體內是否累積環境賀爾蒙)。將待分析樣品先注入氣相色層分析儀進行化合物分離,再進入質譜儀的超真空環境偵測鑑定其內容及定量。在海生館裡,它們是有機污染物研究領域重要幫手。


穿透式電子顯微鏡

放大倍率高達120萬倍,影像解析度達到0.38奈米等級的顯微鏡。其原理主要是讓高能電子束穿透超薄樣品(通常厚度低於100奈米)與樣品中的組織產生不同程度的散射,最終進行影像放大與黑白成像,對常常需要觀察極微小物體的細胞學研究(例如珊瑚蟲中的共生藻組織)非常有幫助!

珊瑚礁影像與建模監測技術

珊瑚礁環境的監測若能有電腦輔助,會比徒手測量便利許多。此項技術主要由潛水員至水下針對單一範圍進行多張照片的拍攝,再將照片匯入軟體Agisoft Metashape進行成像,輸出結果包含正攝影像鑲嵌圖(2D)、數值高程模型(2.5D)與多邊形網格模型(3D)。拍攝時,若有放置定位功能的地面控制點(Ground Control Point),成像會較精準。(圖為多邊形網格模型示意圖,江名祺 提供)


低溫超導核磁共振儀

不同的物質,其分子結構可能完全未知。而這項儀器可以藉由低溫超導磁鐵所產生的零電阻磁場,去偵測不同物質其分子結構間的細微差異,而產生的波譜數據能讓研究人員進一步判定物質的分子結構,進而建立物質的基本結構特性。對於天然物與藥學研究領域來說,是非常重要的儀器!

可程式冷凍儀

珊瑚冷凍保種研究的重要儀器。可藉由電腦精密地控制冷凍速率,讓樣品進行逐步且穩定的降溫,並經由反覆測試找出適合該物種的冷凍保存程式。此項儀器主要用於慢速降溫,藉由液態氮的幫助,每分鐘可降約0.550°C,實驗過程中,也可以隨時從儀器上方白色圓管處進行樣品的觀察與處理。


一顆善於分析的頭腦與熱情研究的心

除了上述儀器外,研究人員最不可或缺的就是他們聰明的大腦與對研究的熱情了!從發現問題到產出研究成果,中間會經歷的辛苦與挫折是旁人無法想像的。如果沒有足夠的熱情支撐,很難堅持這中間的「十年寒窗」。而除了熱情外,也需要有足夠的知識量,才能對現象進行深入的思考分析,將儀器得到的資料整理成令人信服的研究成果。


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