中 城堡 健康 的 珊瑚 總 有 多彩 的 顏色 這些 顏色 並非 來自 珊瑚 自身 而是 珊瑚蟲 體 內 住 了 一 群 色彩 鮮豔 的 房客 共 生 藻 微小 的 共生藻 用 不同 的 色素 賦予 了 珊瑚 不同 的 顏色 也 形成 了 特殊 的 生態 機制 這 種 特殊 的 生態 機制 稱為 共生 為 了 深入 了 解 共生 機制 的 形成 海生館 研究 團隊 利用 珊瑚 的 近親 海葵 重建 了 共生藻 如何 一步步 的 寄生 於 這 類 動物 體 內 的 過程 讓 人們 具體 看到 動物 和 植物 為 了 更 好 的 生存 互利 共生 珊瑚 能 靠 觸手 隨時 捕食 浮游 生物 但 大部分 的 能量 來自於 體 內 的 共生藻 珊瑚 和 共 生藻 互利 共生 是 珊瑚蟲 在 海 中 的 生存 之 道 奧妙 就 在於 牽制 與 平衡 的 作用 在 這 個 現象 裡頭 一 個 很 重要 的 部分 是 共生藻 牠 可以 繼續 行 光合作用 所以 我們 把 它 比喻成 一 個 太陽能 發電機 因為 牠 可以 將 太陽能 轉化成 生物 可以 用 的 能量 甚至 它 把 自己 生產 的 能量 90% 以上 都 給 了 珊瑚 所以 珊瑚 體 內 只要 有 共生藻 存在 牠 就 可以 行 光合作用 自給自足 海 裡 的 珊瑚 只要 有 陽光 就 可以 依賴 共生藻 得到 能量 來源 這般 共生 現象 既 環保 又 有 智慧 在 我們 最近 的 研究 發現 這 個 珊瑚 牠 裡面 呢 有 一 個 我們 叫做 脂質體 脂質體 好像 牠 的 便當 就 對了 在 這 種 共生 的 現象 裡面 因為 有 共生藻 所以 共生藻 提供 養份 然後 就 裝 在 這 個 便當 裡面 就 形成 一 個 小便當 原來 共生 藻行 光合作用 以後 藉由 脂質體 這 個 共有 的 便當 把 產生 的 能量 送給 珊瑚 珊瑚 就 得到 牠 需要 的 養分 了 若 將 共生 現象 放大 來 看 珊瑚蟲 和 共生藻 配合 得 如此 天衣無縫 來自於 共生藻 與 珊瑚 形成 了 一 個 巧妙 而 堅固 的 平衡 彼此 依賴 著 對方 而 生 卻 又 牽制 了 對方 的 生長 這 種 共生 牠 的 現象 事實 上 是 非常 複雜 的 那 為什麼 一 個 植物 會長 在 動物 裡面 呢 因為 照 我們 通常 我們 的 免疫 系統 來 看 你 被 感染 了 你 被 病毒 感染 你 被 感冒 的 病毒 感染 你 的 身體 是 要 把 這 個 病毒 趕出 你 的 體 外 可是 這 個 恰恰 相反 牠 非得 珊瑚 牠 的 動物 細胞 非得 要 一 個 植物 的 共生藻 來到 牠 的 裡面 牠 才 能夠 存活 所以 這 個 現象 在 全 世界 來 講 也 是 非常 複雜 事實 上 這 種 研究 課題 已經 快 50 年 了 珊瑚 的 演化 使 牠 能 善用 共生藻 製造 能量 自給自足 珊瑚蟲 體 內 的 含 氮 代謝物 正 是 共生藻 所 需 共生藻 吸收 之後 進行 光合作用 製造 醣類 再 把 養分 分享給 珊瑚 珊瑚 呼吸 所 產生 的 二氧化碳 也 立即 被 共生藻 轉變為 營養 物質 再 供 珊瑚 利用 因此 珊瑚 體 內 物質 和 能量 的 循環 就 能 以 極 高 的 效率 運行 就算 珊瑚 沒有 浮游 生物 吃 有 共生藻 牠 就 不會 挨餓 奧妙 的 是 牠 還 能 找到 方法 制衡 和 控制 體 內 的 共生藻 不會 無 限制 的 擴張 以免 妨礙到 牠 自己 正常 的 運作 目前 從 實驗室 的 研究 發現 共生藻 若 獨自 生存 在 大自然 裡 可以 大量 的 增生 但 生存 在 珊瑚體 內 的 共生藻 卻 只有 5% 能 進行 分裂 繁殖 如果 共生藻 牠 被 拿出來 在 海水 中 培養 的 時候 牠 其實 24 小時 就 會 有 一 個 共生藻 變成 兩 個 共生藻 所以 它 會 有 一 個 很 快速 的 複製 的 現象 而且 大概 有 50% 以上 的 共生藻 在 一 天 內 都 會 複製出 另外 一 個 共生藻 可是 在 共生 的 時候 只有 5% 所以 相差 了 10 倍 這 是 怎麼 控制 的 呢 在 海生館 的 珊瑚 研究 中心 裡 研究 團隊 從 螢光蛋白 找到 了 答案 螢光 蛋白 存在 於 海洋 的 刺絲胞 動物 珊瑚 和 海葵 __UNDEF__ 水母 都 是 刺絲胞 動物 螢光 蛋白 有 一 種 會 吸收 藍 光 發出 綠 光 的 特性 科學家 稱 之 為 綠 螢光 蛋白 並且 利用 珊瑚 的 近親 海葵 作為 模式 生物 而 確定 了 螢光 蛋白 就 是 控制 共 生藻 繁殖 的 密碼 養殖 共生藻 的 狀況 下 沒有 給 它 藍 光 牠 就 不會 分裂 那 珊瑚 牠 的 表皮 有 一 種 蛋白 叫做 綠 螢光 蛋白 這 種 蛋白 會 吸收 藍色 的 光 藍色 波長 的 光 然後 放出 綠色 的 螢光 所以 我們 叫 它 綠 螢光 蛋白 那 我們 發現 因為 珊瑚 的 表皮 有 這 一 層 綠色 螢光 蛋白 的 遮罩 就 好像 珊瑚 戴 了 一 個 太陽眼鏡 所以 牠 把 藍 光 濾掉 了 所以 就 讓 裡面 的 共生藻 不會 那麼 大量 __UNDEF__ 那麼 快 的 複製 所以 可以 控制 共 生藻 的 族群 的 密度 讓 它 不至於 大量 複製到 超過 寄主 珊瑚 能夠 承受 的 一 個 範圍 這樣 的 制衡 使 珊瑚蟲 能 控制 共生藻 數量 不 過度 繁殖 又 因為 共生藻 需要 充足 的 陽光 進行 光合作用 無形 中 就 限制 珊瑚 生存 的 環境 必須 是 陽光 照 得 到 的 淺海 區域 而且 是 攝氏 23 至 28 度 之間 乾淨 又 溫暖 的 貧營 養 鹽 水域 因為 共生藻 需 吸收 營養 鹽 但 太 豐富 的 營養 鹽 會 引來 小型 浮游 生物 或 浮游 植物 繁殖 過度 使得 海水 混濁 遮住 陽光 直射 進而 影響 光合作用 的 效率 所以 美麗 的 珊瑚礁 城堡 並非 海洋 中 隨處 可 見 在 全球 海域 面積 中 珊瑚礁 僅 佔 了 不到 1% 珊瑚 只 能 生長 在 特定 的 海域 就 因 共生藻 的 窄 適應性 所 致 此外 珊瑚 需要 搶佔 和 擴大 海 底 的 覆蓋 面積 才 不 被 其他 同 類 覆蓋 其 上 而 失去 曬 陽光 和 捕食 的 機會 共生藻 不只 提供 能量 也 能 促進 珊瑚 聚積 碳酸鈣 的 速率 反之 失去 共生藻 珊瑚 鈣化 速率 大幅 降低 則 會 失去 競爭 的 優勢 這 也 是 珊瑚 對 共生藻 的 另外 一 個 重要 需求 珊瑚 和 共生藻 各 取 所 需 又 唇齒 相依 誰 也 不 壓過 誰 的 一起 生活 共生 共榮 長久 的 並存 這 便 是 大海 裡 智慧 的 相處 之 道 珊瑚礁 生態系 也 因此 蓬勃 有 活力 成為 許多 海洋 生物 繁衍 和 生養 的 棲息地 造就為 海 中 生物 多樣性 最 高 的 地方 就 像 個 繽紛 的 海洋 國度 處處 生機 無限 在 這樣 的 水域 裡 共生藻 能 順暢 的 進行 光合作用 不過 珊瑚 在 白天 需 長期 忍受 動輒 十 小時 的 曝曬 對 牠 來說 也 是 負擔 於是 牠們 演化出 兩 種 特別 的 蛋白 一 種 叫做 熱休克 蛋白 一 種 叫做 超歧異 蛋白 作為 牠們 的 適應 之 道 有 所謂 產生 heat shock protein ( 熱休克 蛋白 ) 就 是 產生 一 種 蛋白 這 種 蛋白 的話 事實 上 它 只是 它 是 一 種 蛋白質 的 表現 當 那 個 珊瑚 遇到 一些 不良 狀況 的 時候 那 一些 蛋白質 它 會 改變 它 原來 的 結構 也 就 是 我們 俗稱 的 蛋白質 損傷 那 這些 我們 的 heat shock protein ( 熱休克 蛋白 ) 它 這 種  是 來 修補 這些 蛋白質 所以 讓 它 恢復成 原來 的 結構 這樣 它 就 可以 正常 工作 這樣 的話 珊瑚 就 可以 繼續 活下去 heat shock protein 也 就 是 熱 休克 蛋白 面對 高溫 或 高日照 的 逆境 時 熱 休克 蛋白 會 大量 表現 幫助 蛋白質 正確 重疊 維持 活性 當 熱 的 環境 情況 下 牠 會 產生 一些 自由基 那些 自由基 的話 會 有點 類似 就是說 會 讓 珊瑚 過度 氧化 的 狀態 就 像 我們 講 的 就是說 曬 太陽 曬 太多 __UNDEF__ 氧化 太多 那些 自由基 太多 的話 會 不 好 所以 這 時候 會 產生 一 種 蛋白 牠 將 這些 自由基 快速 轉化成 過氧化氫 或者 是 氧 那 就 是 我們 俗稱 的 抗 氧化劑 有 產生 這些 抗 氧化劑 的 情況 下 牠 就 可以 把 這些 不良 的 自由基 或者 過多 的 自由基 立刻 去 把 它 處理掉 珊瑚 可以 做 這樣 的 東西 那 人體 不行 有 這 兩 種 保護 機制 使 珊瑚 能 適應 曝曬 環境 又 能 維持 共生藻 必須 的 光合作用 內外 兼顧 利人 利己 平衡 所 需 的 結果 是 維繫 了 海 中 雨林 豐富 的 生態 根據 台大 戴昌鳳 教授 的 統計 臺灣 擁有 孕育 珊瑚 的 海洋 環境 珊瑚 種類 超過 了 三百 種 珊瑚 在 這 座 小島 周圍 成長 發育 在 水波 晃盪 下 大大小小 的 珊瑚礁 像是 小島 溫柔 搖曳 的 裙擺 這些 珊瑚礁 吸引 了 許多 生物 在 這裡 居住 一條條 的 食物鏈 交織成 多樣性 的 生態系 數百萬 年 來 珊瑚 和 它 所 孕育 的 生物 生態 共存 共榮 形形色色 的 生命 始終 維持 著 巧妙 平衡 安穩 的 在 海面 下 生活 日復一日 1970年代 為了 尋找 適合 興建 核電廠 的 濱海 土地 臺灣 開始 探勘 周圍 的 海域 接著 是 墾丁 國家 公園 要 調查 附近 海域 的 生態 因 這些 機緣 許多 學者 相繼 投入 了 臺灣 珊瑚礁 的 研究 研究 人員 潛入 海 底 開始 了 對 海洋 生態 的 探索 臺灣 的 海洋 生物 的 研究 可以 講 說 早年 張崑雄 先生 他 就 帶領 了 珊瑚礁 魚類 的 現場 的 研究 做 珊瑚 的 研究 其實 楊榮宗 先生 他們 有 做 很多 珊瑚 的 分類 以及 珊瑚 跟 地形 的 演化 的 變化 那 珊瑚 的 比較 屬於 生命性 的 研究 就 是 珊瑚 的 生理 啦 生化 啦 __UNDEF__ 分佈 啦 __UNDEF__ 這 個 就 比較 偏向 於 我 從 民國 七十一年 以後 做 的 研究 從 1970年代 所 拍攝 的 16 釐米 影片 中 可 看到 臺灣 海域 珊瑚礁 的 豐富 美麗 海洋 世界 中 的 主角 珊瑚礁 儼然 是 茂盛 的 海 中 雨林 大大小小 形形色色 的 珊瑚 群聚 著 __UNDEF__ 庇護 著 無數 海洋 生物 的 生存 和 繁衍 吸引 人們 前進 探索 與 欣賞 打開 臺灣 地圖 最 北 的 彭佳嶼 到 最 南 的 南沙群島 都 有 美麗 的 珊瑚礁 分布 臺灣 有 珊瑚 生長 的 地方 都 去 過 了 從 最 北 的 彭佳嶼 北方 三 島 彭佳嶼 __UNDEF__ 棉花嶼 跟 花瓶嶼 __UNDEF__ 基隆嶼 龜山島 一直 到 最 南邊 的 太平島 __UNDEF__ 東沙島 我 大概 都 去 過 幾 次 所以 我 最近 也 出 兩 本 書 了 就 臺灣 珊瑚礁 地圖 然而 經過 了 三十多 年 環境 變遷 劇烈 海洋 也 失去 原有 的 平衡 使 珊瑚 面臨 前所未有 莫大 的 生存 危機 現在