臺灣東南沿海海岸藍菌調查

國立臺東大學生命科學系 碩士論文

指導教授：許 振 宏 博士 李 炎 博士

臺灣東南沿海海岸藍菌調查

Investigation of the Cyanobacteria Along the Southeast Coast of Taiwan

研 究 生： 陳俞穎 撰

中 華 民 國 一 ○ 五 年 七 月

國立臺東大學生命科學系 碩士論文

臺灣東南沿海海岸藍菌調查

Investigation of the Cyanobacteria Along the Southeast Coast of Taiwan

研 究 生： 陳俞穎 撰 指導教授： 許 振 宏 博士

李 炎 博士

中 華 民 國 中 華 民 國 一 ○ 五 年 七 月

謝誌

在研究所求學期間，我要感謝我的指導老師，許振宏老師及李炎老師，對於 實驗上及論文撰寫的上的問題，老師都悉心的教導，不時的討論並指點我方向。

感謝李炎老師從大二對我的栽培，讓我順利的完成研究之路。此外感謝我的口試 委員徐志宏老師，在口試時對我的指導，惠予寶貴意見及諸多指教，而得以順利 完成論文，在此致以由衷的謝忱。

在我的實驗過程中，感謝實驗室的同學謝宗樺及實驗室的學弟幫忙一起完成 採集樣品的工作，陪著我跑了 10 個採樣點進行採集，沒有你們我的採集不會如 此順利。此外感謝我的好朋友杜岳洋同學，從大二以來一路到研究所的這幾年對 於實驗上的幫助。

兩年的研究所日子裡，感謝實驗室裡的同學及學弟妹，陪伴著我度過這些日 子的點點滴滴。此外，感謝我的家人我的朋友，謝謝家人這兩年的支持及鼓勵，

讓我得以順利的完成碩士學位。以及感謝我的摯友鍾劭敏，在我失落時給我鼓勵 及陪伴，讓我的研究生活中學到了不只是學業上的事。你們的支持讓我更加進步，

有你們的陪伴讓我的研究生活更加充實和完美。

我感謝所有我生命中遇到的任何人，你們讓我進步，讓我成長，謝謝。

臺灣東南沿海海岸藍菌調查

作者：陳俞穎

國立臺東大學 生命科學系

摘 要

本研究在臺東沿岸的 10 個漁港或魚區中採集海水，量測海水溫 度及 pH 值，並以人工海水瓊脂進行藍菌純化，根據藍菌在顯微鏡下 的形態學進行鑑定，並探討藍菌菌種的構成及分布。

根據微觀形態鑑定發現共有 17 種藍菌屬，其中微囊藍菌屬以及 顫藍菌屬分別於三個漁港發現，集胞藍菌屬、寬球藍菌屬以及束絲藍 菌屬各於二個漁港發現，其餘 12 種藍菌數僅於單一漁港或魚區出 現。

藍菌的物種分佈與它們的海洋生態環境的溫度以及 pH 值有關。

所有分離的藍菌被凍結的甘油溶液管並凍乾保存，作為藍菌種質資 源。

關鍵詞：藍菌、臺東海岸、生態調查

Investigation of the Cyanobacteria Along the Southeast Coast of Taiwan

Yu-Yung Chen

Abstract

This study was to investigate cyanobacteria composition and distribution along the southeast coast of Taiwan. We collected 10 seawater samples of different locations from fishing ports or fishing areas.

Water temperature and pH value of each sample was measured. Artificial seawater agar plates were used to isolate and purify cyanobacteria.

Identification was based on cyanobacteria morphology under the microscope.

Based on morphology identification, we found a total of 17 cyanobacteria species. Microcystis sp. and Oscillatoria sp. were found in three fishing ports, and Synechocystis sp. , Pleurocapsa and Aphanizomenon sp. were found in two fishing ports, the remaining 12 specieces of cyanobacteria appeared only in a single fishing port or fishing area.

The distribution of cyanobacteria species was related to the oceanic ecological environments. All isolated cyanobacteria were frozen at glycerol solution tubes, for establishing the cyanobacteria germplasm.

Keywords：Marine cyanobacteria, Taitung, ecological survey

目次

第壹章 緒論... 1

第一節、 前言... 1

第二節、 研究目的... 1

第貳章 文獻回顧... 2

第一節、 藍菌特性... 2

第二節、 藍菌分類及其環境條件... 2

第三節、 藍菌對水質的影響... 6

第四節、 藍菌與能源... 6

第五節、 水產養殖應用... 7

第六節、 水體藍菌調查... 8

第參章 材料與方法... 11

第一節、 實驗流程... 11

第二節、 實驗材料... 12

第三節、 實驗儀器... 12

第四節、 樣品採集地點規劃... 13

第五節、 採集工具和方法... 14

第六節、 海水溫度及 pH 值測量 ... 14

一、 海水溫度... 14

二、 pH 值測量 ... 14

第七節、 培養基配製... 14

第八節、 藍菌培養... 15

一、 藍菌純化... 15

二、 藍菌保存... 16

第九節、 藍菌分析... 16

第肆章 結果... 17

第一節、 沿岸十個採樣點之海水溫度和 pH 值 ... 17

第二節、 沿岸十個採樣點之發現藍菌菌種... 19

第三節、 沿岸發現之藍菌菌種特性... 34

第伍章 討論... 36

第一節、 沿岸十個採樣點之海水溫度和 pH 值 ... 36

第二節、 沿岸十個採樣點之發現藍菌菌種... 36

第三節、 沿岸發現之藍菌菌種特性... 37

第四節、 環境上的應用... 39

第陸章 結論... 40

第柒章 建議... 41

第捌章 參考文獻... 42

圖目次

圖 1 奈及利亞河流各目藍菌生物量 ... 10

圖 2 實驗流程 ... 11

圖 3 採樣點衛星圖 ... 13

圖 4 採樣瓶 ... 13

圖 5 石梯坪漁港分離出的寬球藍菌屬 PLEUROCAPSA GROUP ... 21

圖 6 石梯坪漁港分離出的寬球藍菌屬 PLEUROCAPSA GROUP ... 21

圖 7 石梯坪漁港分離出的微囊藍菌屬 MICROCYSTIS SP. ... 22

圖 8 石梯坪漁港分離出的飛氏藍菌屬 FISHERELLA SP. ... 22

圖 9 石梯坪漁港分離出的集胞藍菌屬 SYNECHOCYSTIS SP. ... 23

圖 10 石梯坪漁港分離出的聚球藍菌屬 SYNECHOCOCCUS SP. ... 23

圖 11 烏石鼻漁港分離出的顫藍菌屬 OSCILLATORIA SP. ... 24

圖 12 三仙台分離出的束絲藍菌屬 APHANIZOMENON SP. ... 24

圖 13 基翬漁港分離出的顫藍菌屬 OSCILLATORIA SP. ... 25

圖 14 成功新港分離出的節球藍菌屬 NODULARIA SP. ... 25

圖 15 金樽漁港分離出的織線藍菌屬 PLECTONEMA SP. ... 26

圖 16 金樽漁港分離出微囊藍菌屬 MICROCYSTIS SP. ... 26

圖 17 杉原富山復魚區分離的管胞藍菌屬 CHAMAESIPHON SP. ... 27

圖 18 杉原富山復魚區分離的顫藍菌屬 OSCILLATORIA SP. ... 27

圖 19 杉原富山復魚區分離的膠鬚藍菌屬 RIVULARIA SP. ... 28

圖 20 杉原富山復魚區分離的集胞藍菌屬 SYNECHOCYSTIS SP. ... 28

圖 21 富岡漁港分離的束絲藍菌屬 APHANIZOMENON SP. ... 29

圖 22 富岡漁港分離的寬球藍菌屬 PLEUROCAPSA GROUP ... 29

圖 23 富岡漁港分離的綠膠藍菌屬 CHLOROGLOEOPSIS SP. ... 30

圖 24 大武漁港分離的微囊藍菌屬 MICROCYSTIS SP. ... 30

圖 25 大武漁港分離的梨果藍菌屬 DERMOCARPELLA SP. ... 31

圖 26 大武漁港分離的魚腥藍菌屬 ANABAENA SP. ... 31

圖 27 大武漁港鞘絲藍菌屬 LYNGBYA SP. ... 32

圖 28 大武漁港分離的黏球藍菌屬 GLOEOCAPSA SP. ... 32

圖 29 大武漁港分離的鞭枝藍菌屬 MASTIGOCLADOPSIS SP. ... 33

圖 30 翡翠水庫在 1992-2012 年間束絲藍菌(APHANOCAPSA)變化 ... 36

表目次

表 1 藍菌分類 ... 4

表 2 採樣點經緯度 ... 13

表 3 人工海水培養基 ... 15

表 4 微量元素 A5 溶液組成(TRACE METAL MIX A5) ... 15

表 5 甘油保存液化學組成 ... 16

表 6 十個採樣點海水溫度及 PH 值 ... 18

表 7 十個採樣點觀測到藍菌菌屬之數目及菌屬 ... 20

表 8 藍菌菌種分布 ... 35

第壹章 緒論

第一節、 前言

根據化石證實藍菌在前寒武紀約略 25 億年前或更早時就已經存在，因自身 具有光合作用的能力，為地球大氣具有相當大的貢獻。藍菌是海洋的初級生產力，

也是重要的生物資源，藍菌對於逆境具有許多的生理優勢，如異形細胞的分化、

藻藍素、耐鹽性、固氮和藍菌毒素等特性，都有利於藍菌在自然環境中生存，也 因為這樣導致藍菌造成藻華現象。

且藍菌具有淨化空氣、淨化水質，以及再生能源方面的應用，受到研究者們 的關注。

藍菌從生態，經濟，或進化角度來看，是佔主導地位的光合原核生物，依靠 太陽能來進行他們的正常生活的進程(Rastogi et al., 2014)。

藍菌分成五個目，分別為色球藍菌目、寬球藍菌目、顫藍菌目、念珠藍菌目 以及真枝藍菌目，每一目的藍菌都有不同的形態特徵，應用上也有所不同，有許 多藍菌因為生理優勢被研究者們作為應用上的研究，故而促進對藍菌的調查研 究。

第二節、 研究目的

藍菌具有許多的用途，在再生能源也有相當大的貢獻，對於空氣品質的提升 以及水質的淨化也有許多貢獻，但對於環境而言，環境中有過多的藍菌則會帶來 不利的影響，導致水質的污染，對於藍菌的分布的了解是必要的，而臺灣臺東沿 岸沒有完整的沿海潮間帶之海洋藍菌調查，因此本研究的主要目的是要對臺東沿 海地區可能存在的藍菌進行分類調查，並將藍菌分類至屬，作為臺東沿海岸藍菌 菌種的資料庫以供參考。

第貳章 文獻回顧

第一節、 藍菌特性

根據化石證實藍菌在前寒武紀約略 25 億年前或更早時就已經存在，且遍部 於地球各處，經由藍菌能藉由行光合作用的特性，為地球早期的大氣層及海洋中 增加了氧氣的含量，是個相當重要的貢獻(李，2005)。

藍菌屬於單細胞生物，其構造簡單，在生物學分類中屬於原核生物界藍菌門 藍菌綱藍菌目，藍菌沒有葉綠體，但可以藉由類囊體(thylakoid ) 上的葉綠素來 進行光合作用，類囊體是一種存在於細胞內的膜狀結構，且能隨著環境的光度、

溫度、及其他變化而改變表現狀況，如扭曲、緊靠、鬆散以及消失等狀況。藍菌 的生存環境非常廣泛，在海水及淡水都能夠生長，甚至能夠生長在溫泉、南極凍 原或是乾旱的地方，因為藍菌具有上述的類囊體、厚垣胞子(akinete)等特徵(李，

2005)。

藍菌是海洋初級生產者，且藍菌具有許多的生理優勢，如在缺氧的環境下會 進行產氫(Madamwar et al.,2000)。在缺氧的環境下，能使藍菌開始進行固氮作用，

有助於藍菌藻華現象的形成(Funkey et al., 2014)。藍菌對於海洋的固氮具有貢獻，

而針對海洋固氮藍菌的研究主要為束毛藍菌，如今已有研究者在臺灣附近的黑潮 上游(E121.23, N21.55)分離出未被發現的藍菌，屬於色球藍菌目中藍菌屬

(Cyanothece)的藍菌，並將新發現的藍菌命名為 TW3 (Taniuchi et al., 2012)。

第二節、 藍菌分類及其環境條件

藍菌的分類能藉由藍菌在顯微鏡下的形態學來進行分類，其中包含了是否存 在保護鞘、形狀和營養細胞、異形細胞，厚垣孢子(akinetes)的大小（如果存在）

及位置，以及分枝情況，藉由以上方式就能使用型態學將藍菌進行分類(Singh et al., 2014)。

藍菌根據Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (Castenholz .,2001)分成 五個目，分別為色球藍菌目、寬球藍菌目、顫藍菌目、念珠藍菌目以及真枝藍菌 目，根據藍菌在顯微鏡下所觀察的型態能進行分類，每一目的藍菌的型態如下:

色球藍菌目: 單細胞或群集，在 1-3 個平面以二分裂法或釋出芽進行分裂。

寬球藍菌目: 單細胞或群集，以复分裂法或是搭配二分裂法進行分裂繁殖。

顫藍菌目: 絲狀且不具有異形細胞。

念珠藍菌目: 絲狀具有異形細胞，不具有分支。

真枝藍菌目: 絲狀具有異形細胞，具有分支。

本研究的目的是要將所分離出的藍菌分類至屬，而各目的藍菌根據藍菌研究 (李，2005)中所分類的屬(見表 1)，如下說明:

色球藍菌目: 分成綠氧菌科(Prochloraceae)及色球藍菌科(Chroococcaceae)，綠氧

菌科的藍菌具有葉綠素 a (chl a)及葉綠素 b (chl b)，但通常不具有藻膽體。

寬球藍菌目:僅有寬球藍菌科(Pleurocapsaceae)一科，為單細胞或群集。

顫藍菌目:僅有顫藍菌科(Oscillatoriaceae) 一科，絲狀且不具有異形細胞。

念珠藍菌目: 分成三科，分別為念珠藍菌科(Nostocaceae)、偽枝藍菌科

(Scytonemataceae)及膠鬚藍菌科(Rivulariaceae)，念珠藍菌科的藍菌，在細胞列成 長時每一個細胞大小會相同，且細胞列不會成尖形，以及細胞列可以滑動；偽枝 藍菌科的藍菌會形成假分枝，異形細胞會在假分枝的附近，且具有厚垣包子；膠 鬚藍菌科的藍菌在細胞列頂端會略為尖小，細胞列為真分枝。

真枝藍菌目:僅有真枝藍菌科(Sitgonemataceae)一科，細胞除一般的橫向分裂外，

還可縱向或斜向分裂，具有真分枝，有些種在真分枝外還會形成假分枝。

藍菌的生長條件相當的廣泛，有些藍菌能在極為惡劣的環境下生長，其棲息 環境包含了海洋、鹹水、淡水、流水、止水、陸生地等環境，且能在優氧或貧養 的水中生長(李，2005)，而有些藍菌甚至能在潮間帶溫泉的環境中生長(戴，2015)，

而根據胡的研究指出(2008)，梨果藍菌(Dermocarpella sp.)能在 50 ˚C 的高溫下生 長，且依舊保有活性存在，並無凋亡及病變現象發生(胡，2008)。

表 1 藍菌分類

目 科 屬

色球藍菌目 (Chroococcales)

綠氧菌科 (Prochloraceae)

原綠氧菌屬(Prochloron) 原綠氧球菌屬(Prochlorococcus)

色球藍菌科 (Chroococcaceae)

黏桿菌屬(Glocothece) 藍菌屬(Cyanothece) 聚球藍菌屬(Synechococcus)

黏球藍菌屬(Gloeocapsa) 集胞藍菌屬(Synechocystis)

微囊藍菌屬(Microcystis) 膠藍菌屬(Gloeobacter) 管胞藍菌屬(Chamaesiphon)

色球藍菌屬(Chroococcus) 藍細菌屬(Cyanobacterium)

小藍菌屬(Cyanobium)

寬球藍菌目 (Pleurocapsales)

寬球藍菌科 (Pleurocapsaceae)

囊藍菌屬(Cyanocystis) 史坦尼爾藍菌屬(Stanieria)

異球藍菌屬(Xenococcus) 梨果藍菌屬(Dermocarpella)

黏囊藍菌屬(Myxosarcina) 團囊藍菌屬(Chroococcidiopsis)

寬球藍菌屬(Pleurocapsa)

顫藍菌目 (Oscillatoriales)

顫藍菌科 (Oscillatoriaceae)

針藍菌屬(Crinalium) 星藍菌屬(Starria) 螺旋藍菌屬(Spirulina) 節旋藍菌屬(Arthrospira) 微鞘藍菌屬(Microcoleus) 鞘絲藍菌屬(Lyngbya) 顫藍菌屬(Oscillatoria) 偽魚腥藍菌屬(Pseudoanabaena) 原綠氧纖維菌屬(Peochlorothrix)

細纎藍菌屬(Leptolyngbay) 浮游細纎藍菌屬(Planktothrix)

浮游刺線藍菌屬(Tychonema) 織線藍菌屬(Plectonema)

目 科 屬

念珠藍菌目 (Nostocales)

念珠藍菌科 (Nostocaceae)

筒孢藍菌屬(Cylindrospermum) 筒孢囊藍菌屬(Cylindrospermopsis)

束絲藍菌屬(Aphanizomenon) 魚腥藍菌屬(Anabaena) 節球藍菌屬(Nodularia)

念珠藍菌屬(Nostoc) 圈形魚腥藍菌屬(Anabaenopsis)

繞絲藍菌屬(Cyanospira) 偽枝藍菌科

(Scytonemataceae) 偽枝藍菌屬(Scytonema) 膠鬚藍菌科

(Rivulariaceae)

眉藍菌屬(Calothrix) 膠鬚藍菌屬(Rivularia)

真枝藍菌目 (Stigonematales)

真枝藍菌科 (Sitgonemataceae)

蓋特勒藍菌屬(Geitleria) 羅瑞藍菌屬(Lariella) 擬珠藍菌屬(Nostochopsis) 鞭枝藍菌屬(Mastigocladopsis)

惠氏藍菌屬(Westiella) 軟管藍菌屬(Hapalosiphon)

真枝藍菌屬(Sitgonema) 菩提子藍菌屬(Cyanobotrys)

飛氏藍菌屬(Fischerella) 綠膠藍菌屬(Chlorogloeopsis)

第三節、 藍菌對水質的影響

藍菌對於環境是有些不利的地方，藍菌會產生有毒的二次代謝物，稱為藍菌 毒素(Neilan et al.,1999)，而且這種藍菌毒素有助於藍菌產生藻華現象(Jakubowska et al.,2013)。近十年來有關藍菌毒素對健康及環境的問題越來越重視，也為了瞭 解水質的優劣針對藍菌的藻華進行監控(Palinska et al.,2014)。

水質與藍菌的豐富程度有關，調查出藍菌菌種的比例，主要的優勢菌種為微 囊藍菌、魚腥藍菌以及顫藍菌，這些藍菌會產生藍菌毒素，因而降低水質 (Okechukwu et al., 2009)。對於監控河流的水質也是工業化國家的關鍵問題之一，

藍菌的多樣性可作為生物指標監控河流水質，因此曾有研究者針對臺東的兩條主 要河流進行藍菌調查，並發現了色球藍菌目的藍菌比例較高，以及微囊藍菌屬 (Microcystis sp.)、史坦尼爾藍菌屬(

Stanieria sp.

藍菌除了藍菌毒素對於環境具有負面影響之外，對於附近養殖業也會因為藍 菌的毒素導致養殖的效果下降，且對於附近的觀光也具影響，因此對於經濟上面 具有有潛在的衝擊(Kubiak et al., 2009 ； Pechsiri et al., 2013)。

藍菌在應用上具有許多的優勢，但相反的對於生態環境卻也具有劣勢，因此 對於海洋藍菌有必要調查及分類。在越南 Van 等人(2013)也針對海洋的藻類進行 了調查與統整，其中藍菌有 88 種。另有研究者針對印尼熱帶環境中，雨季及旱 季的藍菌種類進行了調查，並對環境的其他因子進行測量，並記錄了雨季與旱季 出現的菌種(Felisberto et al., 2014)。

第四節、 藍菌與能源

有些藍菌在缺氧的環境下，會進行產氫的動作，對於替代化石燃料上，氫氣 可能是未來的希望(Madamwar et al.,2000)。藍菌產氫的適合條件包括光強度、溫 度、鹽度及 pH 值等等，光強度的條件宜高於生長所需的飽和光強度，溫度及鹽 度則須依菌種的不同而改變，pH 值適合在 6.5 至 9.0 之間，經由各菌種的不同 進行改變後，便可以使藍菌產氫的效益增加，然而藍菌產氫卻受到限制，原因在 於藍菌產氫的酶受到氧的抑制，且產生的氫會被吸氫酶消耗，以及本身氫的產率 就比較低的關係，導致藍菌在產氫上的障礙(喻等人 ., 2005)。

藍菌對於再生能源運用也有相當大的潛力，筆者曾參與指導教授實驗室之研 究發現沼氣通過藍菌液體後，能減少沼氣中 H2S 、NH3 及 CO2 的濃度，因此 減少了燃燒沼氣時，H2S 所產生的硫酸氣體，並同時使沼氣內的甲烷濃度提升，

從中我們得知，經由將沼氣分別通過藍菌裝置及水裝置，都能降低沼氣中硫化氫 及二氧化碳的濃度，以及提升甲烷濃度，不過藍菌裝置對於吸收硫化氫及二氧化 碳的能力比水裝置的吸收時間久，在 10 分鐘時，水裝置對於硫化氫的吸收具有 相當大的幫助，使沼氣中硫化氫的濃度下降至 12 ppm，但是吸收時間達到 180 分鐘時，通過水裝置的沼氣內含硫化氫的濃度卻達到了 280 ppm，而此時通過藍 菌裝置的硫化氫濃度卻只有 13 ppm，由此可知水裝置隨著吸收的時間增加吸收 硫化氫的能力卻會下降，相反的，藍菌裝置下降的幅度卻比水裝置的小，對於二 氧化碳也有相同的表現，無論沼氣通過的時間為何，藍菌裝置所測得的濃度都會 比水裝置的低，也就是說將沼氣通過藍菌裝置，能有效的降低沼氣中硫化氫及二 氧化碳等雜質氣體的濃度，進而提升沼氣中可燃氣體的濃度，進而提升沼氣的純 度(Lee et al., 2015)。

藍菌除了在再生能源上面的應用之外，如果在藻華現象出現時，能好好的收 集藻華期間的野生藍菌，不但可以減少藍菌藻華現象對環境、對經濟、對健康或 對養殖業帶來的不良影響，還可以作為非陸地基礎的生物燃料的替代品(Pechsiri et al., 2013)。

此外有些藍菌具有吸附重金屬的能力，如微囊藍菌屬(Microcystis sp.)以及織 線藍菌屬(Plectonema sp.)的藍菌具有吸附銅離子(Cu²⁺)的能力，聚球藍菌屬 (Synechococcus sp.)的藍菌具有吸附鉻離子(Cr⁶⁺)的能力，魚腥藍菌屬(Anabaena sp.)具有吸附鎘離子(Cd²⁺)的能力(鄧等.,2015)。

第五節、 水產養殖應用

水產養殖中所施予的飼料只有約 9.1%的氮及 17.4%的磷是被吸收的，其他 剩餘的部分則會與水產品的排泄物在水中形成廢水(方等.,2012)，這種如此營養 的廢水如果不經過處理就直接排出，會使環境中氮、磷的濃度上升，進而使藍菌 大量生長，形成藻華現象，而藻華現象，對於環境和社會經濟的風險，再加上在 藍菌藻華期間進行野生藍菌的收集當作來自非陸地為基礎的生物燃料的替代品 是有值得探討(Pechsiri et al.,2013)。

顫藍菌目的藍菌是養殖蝦類中常見的藍菌，但如果在水中大量繁殖，卻會為 養殖蝦帶來危害(賀，2012)，但是環境中如果具有適當的顫藍菌目藍菌時，對於 水產養殖卻有良好的改變，如使用螺旋藍菌作為飼料添加物時，對於水產品具有 促進生長、增加食慾、增加抗病能力、提高幼體存活率及改善魚體品質等功效(沈 等.,2007)。

螺旋藍菌是在水產養殖方面，被用於飼料添加物上，是最常出現的一種藍菌，

其具有豐富的蛋白質、維生素、氨基酸、礦物質、脂肪酸和抗氧化劑的料源，如 類胡蘿蔔素(Nakagawa et al.,2007)，此外螺旋藍菌是一種人類可食用的藍菌以及 許多重要的農業動物一種高營養飼料的資源，根據前人的研究結果螺旋藍菌能在 動物生長、生育、審美和營養產品的質量提高，對於動物發育的影響可增加營養

和富含蛋白質物質，從而導致增加商業化生產，以滿足消費者的需求(Holman et al.,2013)。

第六節、 水體藍菌調查

藍菌在生理上的優勢會對環境帶來影響，如藻華現象的產生，或是藍菌毒素 對其他動物的健康造成危害，因此國內外都有研究者對於藍菌或是藻類進行調查，

一方面可以對生態的瞭解，一方面則可以利用藍菌來對水質做監控。

國外研究者 Van 等人(2013)曾針對越南海洋的大型藻類進行調查，收集許多 相鄰地區的藻類文獻，其中包含菲律賓、臺灣、泰國及馬來西亞，並整理出一個 清單，其顯示出熱帶及亞熱帶海洋中有 412 種紅藻、180 種綠藻、147 種褐藻及 88 藍菌(Van et al., 2013)。

在國內曾有研究者針對臺灣西南潟湖的大型藻類的分布進行調查，其中包含 了調查潟湖中的水波運動、溫度、鹽度、消光係數以及草食性魚類的種數等環境 資料，並調查潟湖中出現的藻類以及藍菌，調查結果顯示所分離出的藍菌僅有鞘 絲藍菌屬(Lyngbya sp.)的藍菌。而我們能由文獻中得知此潟湖的環境資訊，在溫 度的變化上，每個採集點的溫度差異不大，分別為 25.8 ˚C、26.0 ˚C、25.9 ˚C、

25.9 ˚C 及 25.8 ˚C，最低溫度為 25.8 ˚C，而最高溫度為 26.0˚C，其差異僅有 0.2 ˚C 之內，而平均溫度為 25.88 ˚C；對於鹽度來說，一般海水的鹽度約為 35 psu ， 而在此篇文獻中的鹽度明顯得比平均的鹽度較低，分別為 32.1 psu、29.6 psu、30.7 psu、29.0 psu 及 27.0 psu，在五個採樣點中測到的最低鹽度為 27.0 psu，明顯的 比海水還低，而在此潟湖中測到的最高鹽度為 32.1 psu，隨然很接近海水的鹽度，

但僅有在一個點測出如此接近海水的鹽度，且在這五個採樣點的鹽度平均為 29.68 psu，這可以說明了臺灣西南部的潟湖的環境還是跟海洋有差別的，而在此 的又能分離出鞘絲藍菌屬(Lyngbya sp.)的藍菌，由此可知鞘絲藍菌屬不僅能在一 般的淡水中生長，也能在鹽度較高的潟湖環境甚至是海水中生存( Lin et al., 2004)。

此外，藍菌對於水源的水質也具有影響力，尤其是民生用水，而臺灣翡翠水 庫附近，在 1996 - 2005 年期間進行了高速公路的建設可能汙染了水源，因此臺 灣的研究者也曾針對臺灣的翡翠水庫進行水質環境的調查以及環境中藍菌的調 查，並發現經由這樣的影響使得水庫中的束絲藍菌，此研究室統計了 1991 年至 2012 年之間每個生物所佔的百分比，其中在 1991 年至 2002 年之間，束絲藍菌 在翡翠水庫中屬於優勢菌種，在經過施工後一段時間後，由 2002 年至 2004 年間 束絲藍菌的數目明顯的下降了，雖然在 2004 年菌種數目有上升，但也僅有一年 有回復而已，在 2005 年過後菌種的數目仍然是非常低的，而根據迴歸分析中，

我們得知束絲藍菌在施工前(1996 年之前)與施工中(1996 - 2005 年)菌種數目的相 關為 16%，而施工中與施工後(2006-2012 年)的相關為 35% (Wu et al., 2015)，因 此我們能瞭解在施工後的六年之間仍然會影響環境。

藍菌與水質之間有著密切的關係，也因此國外研究者 Okechukwu 等人針對 奈及利亞熱帶地區的河流進行調查，並把各目藍菌在河流中所佔的生物量統計出 來(見圖 1)，並發現在此河流中以色球藍菌目、顫藍菌目及念珠藍菌目最常出現，

其中又以色球藍菌目的比例最高(Okechukwu et al., 2009)，我們也從中得知色球 藍菌目、顫藍菌目以及念球藍菌目的藍菌，是和野生環境中生長，也是野生常見 的種類。

此外，國內曾有研究者針對臺東兩條主要的河流卑南溪及太平溪進行了藍菌 的調查，在卑南溪的調查中，色球藍菌目的藍菌菌落數有 329 個，佔了全部的 81.23%，寬球藍菌目的藍菌菌落數有 6 個，佔了總菌數的 1.48%，顫藍菌目的藍 菌菌落數有 56 個，佔了總菌數的 13.83%，念珠藍菌目的藍菌菌落數有 10 個，

佔了總菌數的 2.47%，真枝藍菌目的藍菌菌落數有 4 個，佔了總菌數的 0.99%，

其中以色球藍菌目的藍菌在卑南溪所佔的比例最高，其次為顫藍菌目的藍菌；在 太平溪的調查中，色球藍菌目的藍菌菌落數有 702 個，佔總菌數的 93.35%，寬 球藍菌目的藍菌菌落數有 11 個，佔總菌數的 1.46%，顫藍菌目的藍菌菌落數有 27 個，占總菌數的 3.59%，念珠藍菌目的藍菌菌落數有 10 個，佔了總菌數的 1.33%，

真枝藍菌目的藍菌菌落數有 2 個，佔了總菌數的 0.27%，其中以色球藍菌目的藍 菌在太平溪所佔的比例最高，其次為顫藍菌目的藍菌。兩個主要溪流都以色球藍 菌目的藍菌比例最高，其次為顫藍菌目的藍菌，而在離溪口較近的採樣點中，在 卑南溪的調查中，色球藍菌目的藍菌菌落數有 169 個，佔了此採樣點總菌數的 99.41%，為卑南溪最接近溪口的採樣點種，菌落數最高的藍菌，其次為顫藍菌目 的藍菌，其藍菌菌落數有 1 個，佔了此地總菌落數的 0.59%，至於寬球藍菌目、

念珠藍菌目及真知藍菌目的藍菌皆無菌落出現，而在太平溪最靠近溪口的數據中，

依然是以色球藍菌目的藍菌菌落最多，其藍菌菌落數有 496 個，佔了此地總菌落 數的 97.06%，其次則為念珠藍菌目的藍菌，其藍菌菌落數有 10 個，佔了此地總 菌落數的 1.96%，而顫藍菌目在太平溪溪口附近的菌落數有 5 個，佔了此地總菌 落的 0.98%，其他的寬球藍菌目及真枝藍菌目的藍菌皆無菌落出現，有此可知，

在野外環境中，色球藍菌目的藍菌具有較高的比例生長，而顫藍菌目及念珠藍菌 目的藍菌，可能會因地而異，但這三目的藍菌皆有較高的機會在野外中生長，而 寬球藍菌目及真枝藍菌目的藍菌，可能在野生環境中較不易生長。且在此篇研究 表示，微囊藍菌屬、梨果藍菌屬、史坦尼爾藍菌屬等三種藍菌相對豐度的結合是 適宜作為河川水質監測之生物指標(Lee et al., 2009)。此外，在該篇文獻中的調查 結果顯示，臺東的卑南溪中以色球藍菌目、顫藍菌目及念珠藍菌目的藍菌，其出 現的比例明顯的寬球藍菌目及真枝藍菌目的藍菌高，此結果表示出這三目的藍菌 在野外環境中是適合生長的，且與奈及利亞的調查相同。

潮間帶具有許多生物生長的地方，藍菌也不例外，而潮間帶溫泉具有高溫、

高鹽與環境快速變化等特性，有些藍菌具有耐高溫、耐高鹽的能力，因此能在潮 間帶溫泉環境中生長，且據研究指出在綠島的朝日溫泉潮間帶的優勢菌種為藍菌，

且在其所有採樣點所佔的比例中，最低的也有 81.1%之高 (戴，2015) 。

但是就是沒有臺灣臺東沿岸的沿海潮間帶之海洋藍菌調查，因此本研究的主 要目的是要調查臺東沿海地區可能存在的藍菌並進行藍菌的分類調查。

圖 1 奈及利亞河流各目藍菌生物量 (Okechukwu et al.,2009)

念珠藍菌 顫藍菌 色球藍菌

第參章 材料與方法

第一節、 實驗流程

本研究實驗流程如下圖:

規劃十個採樣點

否

是 採集樣品

分離純化

菌種鑑定

是否為純 菌

保存

測量海水溫度

測量海水 pH 值

圖 2 實驗流程

第二節、 實驗材料

本研究使用到之藥品及耗材如下:

藥品:

甘油

CoCl2·2H2O CuSO4·5H2O EDTA-Na-Fe H3BO3

K2HPO4

MgSO4

MnCl2·4H2O MoO3(85%) NaCl

Tris-HCl ZnSO4·7H2O

耗材

50 mL centriguge Tube

1.5 mL PP mL Microcentrifuge Tube 10-200 L pipette tip

101-1000 L pipette tip Petri dish 90×15 mm PARAFILM® M Parafilm

第三節、 實驗儀器

本研究使用到之儀器如下:

酒精溫度計 pH 計

光合作用培養箱 高溫高壓滅菌釜 顯微鏡

離心機

紫外線光源供應器

ENDO pH5011 pH meter Seton STGL-1

CHEMIST HY-230 Nikon E200

MICROTEC CO., LTD. NT-8 Nikon C-SHG1

第四節、 樣品採集地點規劃

本研究採集地點選擇在臺灣的東南部海岸的 10 的地點，因顧及人身安全，

因此本研究不是以固定距離下進行採樣，而是在臺灣東南沿岸搜尋能以車子到達 的地方進行採樣，主要地點為漁港，其次為人文開發之地點，從北而南分別為石 梯坪漁港、烏石鼻漁港、三仙台、基翬漁港、成功新港、金樽漁港、杉原富山復 魚區、富岡漁港、深層海水創新研發中心以及大武漁港(見圖 3)。本研究為了將 地點更加精確的標示，在採集的同時使用 GPS 進行測量採集地地點的經緯度，

並將其記入下來(見表 2)。

表 2 採樣點經緯度

編號 地點 經緯度

1 石梯坪漁港 E121.50702 N23.49159 2 烏石鼻漁港 E121.41682 N23.22734 3 三仙台 E121.40906 N23.12442 4 基翬漁港 E121.39707 N23.11759 5 成功新港 E121.37992 N23.09949 6 金樽漁港 E121.29501 N22.95590 7 杉原富山復魚區 E121.18779 N22.83843 8 富岡漁港 E121.19516 N22.79233 9 深層海水創新中心 E121.06246 N22.68165 10 大武漁港 E120.8935 N22.33971

圖 3 採樣點衛星圖 圖 4 採樣瓶

第五節、 採集工具和方法

本實驗的採集時間為 2014 年的 12 月至 2015 年 1 月期間，使用經高溫高壓 滅菌釜滅菌的採樣瓶(見圖 4)，在十個採樣點直接收集離岸一公尺的潮間帶海水，

以沉降的方式將採樣瓶丟至海水中，直到採樣瓶沉降至事先標示的地方後(約 1 公尺)，把採樣瓶拉出水面，此時採樣瓶的瓶口便會打開，使海水進入採樣瓶中，

再將收集到的海水放入 50 mL 的無菌試管(50 mL centriguge Tube)中，並將樣品 直接存放在環境溫度送回實驗室，由十個採樣點運送至實驗室處理的時間均不超 過四小時。

第六節、 海水溫度及 pH 值測量

本實驗的採集時間為 2014 年的 12 月至 2015 年 1 月期間，在十個採樣點使 用採樣瓶收集到的樣品分裝置燒杯中，並立即使用 pH 計進行採集地點的海水 pH 值的測量，以及使用酒精溫度計來測量海水的溫度。

一、 海水溫度

海水溫度的測量是將採樣瓶收集到的海水放入燒杯中，直接將酒精溫度計放 入燒杯中進行測量，並紀錄數據。

二、 pH 值測量

pH 值的測量是使用 ENDO pH5011 pH 計進行測量，首先用 pH=4.0、7.0 及 10.0 的緩衝液分别倒入燒杯中，將 pH 計放入燒杯中進行校正，再將採樣瓶所收 集到的部分海水倒到新的燒杯中進行 pH 的測量，並將其測得之數據紀錄，每個 採樣點均使用相同步驟進行測量。

第七節、 培養基配製

本研究使用人工海水培養基(artificial sea water--ASW)(Pushparaj et al., 1998) 作為培養藍菌的培養基，此培養基的配方如表 3，配置後培養基中每公升加入 1 mL 比例之微量元素 A5 溶液(Trace metal mix A5)(見表 4)，再以高溫高壓滅菌釜 進行滅菌，可於 4

˚C

表 3 人工海水培養基

藥品名稱 重量(g/L)

NaCl 33

K2HPO4 0.03

EDTA-Na-Fe 0.005

Trace metal mix A5 1 (mL)

表 4 微量元素 A5 溶液組成(Trace metal mix A5)

藥品名稱 重量(g/L)

H3BO3 2.86

MnCl₂·4H₂O 1.81 ZnSO4·7H2O 0.222 CuSO4·5H2O 0.018

MoO3(85%) 0.079

CoCl₂·2H₂O 0.01

第八節、 藍菌培養

將配置好的 ASW 培養基加入 1.5% 的 agar ，以高溫高壓滅菌釜滅菌後，

放在水浴槽使溫度降至 60

˚C

一、 藍菌純化

將十個採樣點的樣品以序列稀釋(serial dilution)的方式稀釋至 10^-6的濃度，

並將每個濃度各吸取 100 L 至 ASW 固態培養基上，將 L 形波棒經過火烤後，

將固態培養基中的菌液均勻塗抹在培養基上，並使用石蠟膜(parafilm)將培養皿封 起來，此步驟進行三重覆，且全程皆在無菌操作台中以無菌操作。將塗完的培養

皿放到光合作用培養箱，以23˚C 的溫度下 2,680 lux 光源連續日照進行培養。

二、 藍菌保存

每個分離純化的菌株接種在含有 300 mL ASW 培養基的 500 mL 錐形瓶中，

放置在 110 rpm 的震盪器上，在環境室溫下培養一個月，並使用日光燈(1,700 lux) 在培養物上方，以做為提供連續日照之光源，接著將細胞使用離心機，以 2000 rpm 離心 10 分鐘，取沉澱物放入含有 5 mL 甘油保存液(見表 5)的 13 × 100 mm 的 試管中，在-20 ˚C 下進行保存，做為種源資料庫，方便在日後研究使用。

表 5 甘油保存液化學組成

藥品名稱 濃度

甘油 65%

MgSO₄ 0.1 M

Tris-HCl 0.025 M

第九節、 藍菌分析

藍菌的鑑定將藍菌分類至屬，鑑定的方式是將以純化的藍菌放入裝有無菌蒸 餾水的 1.5 mL microcentrifuge tube，將液體均勻混合後吸取 100 L 在顯微鏡載 玻片上，蓋上蓋玻片後使用顯微鏡(Nikon E200)觀察藍菌的形態學來進行鑑定，

觀察細胞有無鞘、形狀以及有無分枝等外觀形態(Singh et al.,2014 ; Zammit et al.,2012)，並將顯微測量尺放置目鏡中測量藍菌細胞的大小。

此外，藍菌具有吸收紫外光的能力，在分辨是否為藍菌上是個簡單且方便的 方式。本研究以使用紫外線光源作為鑑定工具之一，使用 Nikon C-SHG1 作為 UV 光之光源供應器，並將濾光片調到 G-2A(50 nm)進行觀察。在測量及觀察結 束後將藍菌在顯微鏡下的菌使用相機拍照。

第肆章 結果

第一節、 沿岸十個採樣點之海水溫度和 pH 值

十個採樣點的海水溫度及 pH 值列於表 6 中。在十個採樣點中，共有六個測 得到最高的海水溫度23 ˚C，由北而南分別為烏石鼻漁港、基翬漁港、杉原富山 復魚區、富岡漁港、深層海水創新中心及大武漁港。其次為22 ˚C，共有三個地 點，由北而南分別為三仙台、成功新港及金樽漁港。而最低溫度為21 ˚C，為最 北邊的石梯坪漁港。平均海水溫度為22.5 ˚C，除了烏石鼻漁港及基翬漁港之外，

其他地點的溫度由北而南遞增，緯度越高的地方越低溫，緯度越低的地方越高溫，

而烏石鼻漁港及基翬漁港兩地的溫度，如按照緯度理應為22 ˚C 或 21 ˚C，造成 這兩的23 ˚C 的原因可能是因為本研究所測的海水水溫為表層海水的溫度，表層 海水比起淺層海水或深層海水，其周遭環境的變化較大，如石頭吸收日光的熱量 及空氣溫度的影響，因此在造成烏石鼻漁港及基翬漁港的溫度較高溫。

本研究中十個採樣點測得之 pH 值由高到低分別為 6.8、6.7、6.6、6.5 及 6.4。

最高的 6.8，其採樣點為基翬漁港，其次為 6.7，共有兩個採樣點，由北而南分別 為石梯坪漁港及烏石鼻漁港。pH 值為 6.6 的採樣點有兩個採樣點，由北而南分 別為三仙台及杉原富山復漁區。pH 值為 6.5 的採樣點有四個，由北而南分別為 成功新港、金樽漁港、深層海水創新中心及大武漁港，而測得最低之 pH 值為 6.4，

地點為富岡漁港。十個採樣點的酸鹼值皆屬於弱酸性，各採集地點所測到的 pH 值平均為 6.5，pH 值會隨著溫度的變化而改變，且也會隨著環境的變化而改變，

因此本研究所測得之 pH 值數據，由北而南無規律，其原因可能是因為採集的海 水屬於表層海水，環境周遭的人文可能會對環境帶來影響，例如環境中具有岩石，

其中可能會包含許多無機鹽及有機鹽，或是雨水沖刷將陸地上的物質沖到海水中，

因此在本研究所測得之 pH 值數據與緯度較無關聯。

表 6 十個採樣點海水溫度及 pH 值

地點 溫度 pH 值

石梯坪漁港 21˚C 6.7

烏石鼻漁港 23˚C 6.7

三仙台 22˚C 6.6

基翬漁港 23˚C 6.8

成功新港 22˚C 6.5

金樽漁港 22˚C 6.5

杉原富山復魚區 23˚C 6.6

富岡漁港 23˚C 6.4

深層海水創新中心 23˚C 6.5

大武漁港 23˚C 6.5

第二節、 沿岸十個採樣點之發現藍菌菌種

本研究根據藍菌的型態學分類方式將十個採樣點分離出來的藍菌進行分類，

共分析出 17 種藍菌詳如表 7。一個採樣點最多分析出六種藍菌屬的藍菌，而分 離出六種藍菌的採樣點有兩個，分別是石梯坪漁港及大武漁港。其次是分析出四 種藍菌屬的藍菌，而分離出四種藍菌的採樣點僅有杉原富山復魚區。分離出三種 藍菌的採樣點僅有富岡漁港，分離出兩種藍菌的採樣點僅有金樽漁港，分離出一 種藍菌的採樣點有四個，由北而南分別為烏石鼻漁港、三仙台、基翬漁港及成功 新港。而發現到最少藍菌屬的藍菌的採樣點為深層海水創新中心，在此地無發現 到藍菌。

石梯坪漁港中分離出的藍菌中，包含了微囊藍菌屬、飛氏藍菌屬、集胞藍菌 屬、聚球藍菌屬及兩種的寬球藍菌目的藍菌；在烏石鼻漁港的樣品中分離出一種 藍菌，為顫藍菌屬的藍菌，且在分離的過程中，有發現藻類生長在培養皿上；三 仙台的樣品中分離出一種藍菌，為束絲藍菌屬的藍菌，在這裡有許多來自各地的 遊客，但依然擁有乾淨的海水；在基翬漁港發現到一種藍菌，為顫藍菌屬的藍菌；

在成功新港發現到一種藍菌，為節球藍菌屬的藍菌；在金樽漁港發現到兩種藍菌，

分別為織線藍菌屬及微囊藍菌屬的藍菌；在杉原富山復魚區發現到四種藍菌，包 含了管胞藍菌屬、顫藍菌屬、膠鬚藍菌屬及集胞藍菌屬的藍菌；在富岡漁港發現 到三種藍菌，分別為束絲藍菌屬、寬球藍菌屬及綠膠藍菌屬的藍菌；大武漁港發 現到六種藍菌，包含了微囊藍菌屬、梨果藍菌屬、魚腥藍菌屬、鞘絲藍菌屬、黏 球藍菌屬及鞭枝藍菌屬的藍菌。

本研究所研究的地點主要分成兩種，一種是漁港，另一種是有人文開發之地 點，而我們發現十個採樣點中，發現最多菌種的地方主要是漁港，分別是大武漁 港及石梯坪漁港，且在有分離出藍菌的採樣點中發現到最少菌種的地方也是在漁 港，分別是烏石鼻漁港、基翬漁港及成功新港，同樣都是漁港的地點，發現的菌 種卻差別如此的大，造成這個現象的原因，可能是因為石梯坪漁港、金樽漁港、

富岡漁港及大武漁港都還有漁船在進出，而烏石鼻漁港及基翬漁港這兩個漁港已 無漁船進出，這兩者的差異可能導致採樣點的環境，如氮和磷在海水中的濃度較 高，使得藍菌在有漁船進出的採樣點能分離出較多的藍菌。

人文開發之地點有發現菌種的有杉原富山復魚區及三仙台，其中的杉原富 山復魚區從 2005 年開始對於海域生態的保護，而從本研究發現菌種的數據來看，

在杉原富山復魚區所發現的菌種數目，為人文開發地區中發現最多菌種的採樣點，

這可以說明在 2005 年開始做的生態保育對於海洋上的生物物種的多樣性具有幫 助。

表 7 十個採樣點觀測到藍菌菌屬之數目及菌屬

地點 觀察到藍菌屬數

目 詳細藍菌屬

石梯坪漁港 6

寬球藍菌屬

Pleurocapsa group (見圖 5、圖 6) 微囊藍菌屬 Microcystis sp. (見圖 7) 飛氏藍菌屬 Fischerella sp. (見圖 8) 集胞藍菌屬 Synechocystis sp. (見圖 9) 聚球藍菌屬 Synechococcus sp. (見圖 10) 烏石鼻漁港 1 顫藍菌屬 Oscillatoria sp. (見圖 11)

三仙台 1 束絲藍菌屬 Aphanizomenon sp. (見圖 12) 基翬漁港 1 顫藍菌屬 Oscillatoria sp. (見圖 13) 成功新港 1 節球藍菌屬 Nodularia sp. (見圖 14) 金樽漁港 2 織線藍菌屬 Plectonema sp. (見圖 15)

微囊藍菌屬 Microcystis sp. (見圖 16)

杉原富山復魚區 4

管胞藍菌屬 Chamaesiphon sp. (見圖 17) 顫藍菌屬 Oscillatoria sp. (見圖 18) 膠鬚藍菌屬 Rivularia sp. (見圖 19) 集胞藍菌屬 Synechocystis sp (見圖 20)

富岡漁港 3

束絲藍菌屬 Aphanizomenon sp. (見圖 21) 寬球藍菌屬 Pleurocapsa group (見圖 22) 綠膠藍菌屬 Chlorogloeopsis sp. (見圖 23) 深層海水創新中

心 0 無

大武漁港 6

微囊藍菌屬 Microcystis sp. (見圖 24) 梨果藍菌屬 Dermocarpella sp. (見圖 25) 魚腥藍菌屬 Anabaena sp. (見圖 26) 鞘絲藍菌屬 Lyngbya sp. (見圖 27) 黏球藍菌屬 Gloeocapsa sp. (見圖 28) 鞭枝藍菌屬 Mastigocladopsis sp. (見圖 29)。

圖 5 石梯坪漁港分離出的寬球藍菌屬 Pleurocapsa group A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所

拍攝，細胞大小約為20 μm x 30 μm。

圖 6 石梯坪漁港分離出的寬球藍菌屬 Pleurocapsa group A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所

拍攝，細胞大小約為10 μm x 15 μm。

圖 7 石梯坪漁港分離出的微囊藍菌屬 Microcystis sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所 拍攝，細胞大小小於2 μm x 2 μm。

圖 8 石梯坪漁港分離出的飛氏藍菌屬 Fisherella sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

圖 9 石梯坪漁港分離出的集胞藍菌屬 Synechocystis sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所 拍攝，細胞大小約為 5 μm x 1.5 μm。

圖 10 石梯坪漁港分離出的聚球藍菌屬 Synechococcus sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源 下觀察所拍攝，細胞大小約為 5 μm x 5 μm。

圖 11 烏石鼻漁港分離出的顫藍菌屬 Oscillatoria sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源 下觀察所拍攝，細胞大小約為 5 μm x 2 μm。

圖 12 三仙台分離出的束絲藍菌屬 Aphanizomenon sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

圖 13 基翬漁港分離出的顫藍菌屬 Oscillatoria sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

圖 14 成功新港分離出的節球藍菌屬 Nodularia sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下 觀察所拍攝，細胞大小約為 10 μm x 10 μm。

圖 15 金樽漁港分離出的織線藍菌屬 Plectonema sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

圖 16 金樽漁港分離出微囊藍菌屬 Microcystis sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所 拍攝，細胞大小約為 1.5 μm x 1.5 μm。

圖 17 杉原富山復魚區分離的管胞藍菌屬 Chamaesiphon sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝，

細胞大小約為8 μm x 15 μm (參考 Sant´Anna et al., 2011 管胞藍菌屬之相片進行鑑 別)

圖 18 杉原富山復魚區分離的顫藍菌屬 Oscillatoria sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

圖 19 杉原富山復魚區分離的膠鬚藍菌屬 Rivularia sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

圖 20 杉原富山復魚區分離的集胞藍菌屬 Synechocystis sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下 觀察所拍攝，細胞大小約為 5 μm x 1.5 μm。

圖 21 富岡漁港分離的束絲藍菌屬 Aphanizomenon sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

圖 22 富岡漁港分離的寬球藍菌屬 Pleurocapsa group A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下

觀察所拍攝，細胞大小約為 5 μm x 10 μm 。

圖 23 富岡漁港分離的綠膠藍菌屬 Chlorogloeopsis sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝，細胞大小 小於1μm x 1μm。(參考 Castenholz et al 2001 p592 綠膠藍菌屬之圖片進行鑑別)

圖 24 大武漁港分離的微囊藍菌屬 Microcystis sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝，混合 著矽藻和梨果藍菌，微囊藍菌屬細胞大小約為 2 μm x 2 μm。

圖 25 大武漁港分離的梨果藍菌屬 Dermocarpella sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝，細胞大小約為 8 μm x 10 μm，內生孢子從一些頂點的細胞釋放(參考 Castenholz 2001 p521 梨果藍菌屬 之相片進行鑑別)。

圖 26 大武漁港分離的魚腥藍菌屬 Anabaena sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

圖 27 大武漁港鞘絲藍菌屬 Lyngbya sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

圖 28 大武漁港分離的黏球藍菌屬 Gloeocapsa sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下 觀察所拍攝，細胞大小約為 8 μm x 12 μm。

圖 29 大武漁港分離的鞭枝藍菌屬 Mastigocladopsis sp.

A 為一般光源下觀察所拍攝；B 為 UV 光源下觀察所拍攝。

第三節、 沿岸發現之藍菌菌種特性

本研究得到的藍菌菌株分布如表 8

。

節球藍菌屬以及膠鬚藍菌屬的藍菌；真枝藍菌目的藍菌中共發現 3 屬的藍菌，包 含了飛氏藍菌屬、綠膠藍菌屬以及鞭枝藍菌屬的藍菌。

在本研究所有發現的菌種中，在最多地點發現到的菌種為微囊藍菌屬

(Microcystis sp.)以及顫藍菌屬(Oscillatoria sp.)，這兩種菌個在三個採樣點發現到，

其次是在兩個採樣點發現到的集胞藍菌屬(Synechocystis sp.)、寬球藍菌 (Pleurocapsa group)以及束絲藍菌屬(Aphanizomenon sp.)。

微囊藍菌屬於石梯坪漁港、金樽漁港以及大武漁港皆有出現，且微囊藍菌是 藻華現象中常出現的菌種，且此種藍菌會釋放出微囊藍菌毒素，利用此代謝物來 成為環境中的優勢菌種，而在石梯坪漁港、金樽漁港及大武漁港都有出現微囊藍 菌，因此這些地區的水質可能需要再進一步的調查，且多加留意，由於微囊藍菌 對於生態的危害具有相當多的案例，如巴西的血透析肝炎爆發事件，所以必須特 別小心。

顫藍菌屬出現的地點數與微囊藍菌屬的一樣皆為三個地點，分別為烏石鼻漁 港、基翬漁港以及杉原富山復魚區，這三個地點的共通點就是皆屬於不常有漁船 進出的地點，基翬漁港及烏石鼻漁港兩地，雖說是漁港，但已幾乎無漁船進出。

此外，本研究發現到有漁船進出的地點較容易出現微囊藍菌屬，在無漁船進出的 地方較容易出現顫藍菌屬。

本研究中在兩地被發現到的藍菌有集胞藍菌屬、寬球藍菌及束絲藍菌屬。集 胞藍菌屬分別在石梯坪漁港及杉原富山復魚區被發現到；寬球藍菌分別在石梯坪 漁港及富岡漁港被發現到，兩地皆為漁船進出頻繁的港口；束絲藍菌屬分別在三 仙台及富岡漁港被發現到。

表 8 藍菌菌種分布

菌種名稱 分離地點

色球藍菌目 Chroococcales

管胞藍菌屬 Chamaesiphon sp. 杉原富山復魚區 黏球藍菌屬 Gloeocapsa sp. 大武漁港

微囊藍菌屬 Microcystis sp. 石梯坪漁港、金樽漁港、大武漁港 聚球藍菌屬 Synechococcus sp. 石梯坪漁港

集胞藍菌屬 Synechocystis sp. 石梯坪漁港、杉原富山復魚區 寬球藍菌目 Glaucocystales

梨果藍菌屬 Dermocarpella sp. 大武漁港

寬球藍菌 Pleurocapsa group 石梯坪漁港、富岡漁港 顫藍菌目 Oscillatoriales

鞘絲藍菌屬 Lyngbya sp. 大武漁港

顫藍菌屬 Oscillatoria sp. 烏石鼻漁港、基翬漁港、杉原富山復魚區 織線藍菌屬 Plectonema sp. 金樽漁港

念球藍菌目 Nostocales

魚腥藍菌屬 Anabaena sp. 大武漁港 束絲藍菌屬 Aphanizomenon sp. 三仙台、富岡漁港

節球藍菌屬 Nodularia sp. 成功新港 膠鬚藍菌屬 Rivularia sp. 杉原富山復魚區

真枝藍菌目 Synechococcales

飛氏藍菌屬 Fischerella sp. 石梯坪漁港 綠膠藍菌屬 Chlorogloeopsis sp. 富岡漁港 鞭枝藍菌屬 Mastigocladopsis sp. 大武漁港

第伍章 討論

第一節、 沿岸十個採樣點之海水溫度和 pH 值

在國內也有一些學者針對南臺灣大鵬灣的大型藻類的分布進行調查，其中溫 度數據均為25 ˚C，與本研究的數據皆在 23 ˚C 以下稍有差異(Lin et al., 2004)，可 能是因為季節不同的關係。本研究所採集樣品的時間為 12 月至隔年的一月，而 Lin 等人調查採樣數據的時間為 1 月至 4 月。

本研究十個採集地點所測到的 pH 值平均為 6.5，與國外熱帶地區測到的 7.6 有所不同，而海水溫度在本研究的平均溫度為22.5˚C，在國外熱帶地區海水溫度 的數據則是24˚C，兩者差異較不大(Felisberto et al., 2014)。

第二節、 沿岸十個採樣點之發現藍菌菌種

在本研究中，十個採樣點中有九個採樣點有分離出藍菌，且烏石鼻漁港在分 離時有分離出藻類，此外在環境上的數據也顯示出與同屬熱帶地區的國外研究有 些不同(Felisberto et al., 2014)。

此外深層海水創新研發中心沒有發現任何藍菌，這可能是因為在建設深層海 水創新研發中心時，在建設的工程之中汙染了海水所造成。在 2015 年 Wu 等人 針對 1996-2005 期間，在翡翠水庫附近建設高速公路對民生用水水質的影響(見 圖 30)，其中發現在工程期間，束絲藍菌的豐富度明顯的下降，且在完工的四年 間仍沒有回復以往成為優勢菌種，直到 2009 年有增加，但也只維持一年的時間 便又下降(Wu et al., 2014)，由此可知工程的建設(2008-2011 年)對環境帶來的影響 是很大的，以導致本研究在深層海水創新研發中心沒有發現到任何藍菌。

圖 30 翡翠水庫在 1992-2012 年間束絲藍菌(Aphanocapsa)變化 (Wu et al., 2015)

根據連憲等人所做的整理，管胞藍菌屬(Chamaesiphon sp.)、黏球藍菌屬 (Gloeocapsa sp.)、顫藍菌屬(Oscillatoria sp.)、織線藍菌屬(Plectonema sp.)以及鞭 枝藍菌屬(Mastigocladopsis sp.)等藍菌，對於碳酸鹽岩具有溶蝕(biological

corrosion)作用及沉積作用(連等.,2008)，其中在本研究發現的藍菌中，杉原富山 復魚區同時具有管胞藍菌以及顫藍菌，而在大武漁港同時具有黏球藍菌及鞭枝藍

菌，這些藍菌將可能為杉原富山復魚區及大武漁港此兩個採集地的岩石帶來侵蝕 的作用，導致岩石的結構被破壞，進而使岩石中的礦物質溶於海水中，使水中具 有更多的礦物質，作者推测因為這個原因，導致杉原富山復魚區以及大武漁港，

此兩採集地所發現到的藍菌種類為十個採集點發現到較多菌種的地方。

微囊藍菌以及魚腥藍菌都是產生藍菌毒素常見的菌種之一(截等., 2009；

Harris et al.,2016)，而這兩種藍菌同時都有在大武漁港出現過，這種現象對於環 境來說會是不好的影響，因為藍菌毒素的目的就是為了讓藍菌可以在環境中成為 優勢物種，而最終導致藻華現象的出現，因此大武漁港附近的水質可能需要多加 監控。

人工海水培養基(ASW)只為一種方式，上有很多培養基配方或洋菜配方，因 此得此結果，如使用不同配方之海水或人工海水時，可能會得到其他結果。

第三節、 沿岸發現之藍菌菌種特性

本研究所有發現的菌種中，在最多地點發現到的菌種為微囊藍菌屬

(Microcystis sp.)以及顫藍菌屬(Oscillatoria sp.)，微囊藍菌、顫藍菌都會釋放一種 肝毒素的藍菌毒素，束絲藍菌及顫藍菌會釋放一種神經毒素的藍菌毒素(截等., 2009)，這對於環境是具有不良的影響。在本研究發現到這些菌的採樣點分別為 石梯坪漁港、烏石鼻漁港、三仙台、金樽漁港、杉原富山復魚區、富岡漁港以及 大武漁港，因此這些地方的水質必須監控，避免直接作為民生用水，以防附近居 民健康出問題。

與 Felisberto 等人在巴西中部西部地區進行的國外研究相比，國外所分離出 來的藍菌有 14 屬的藍菌，其中與本研究所分離出來的菌中有三株菌屬相同，分 別為飛氏藍菌屬(Fischerella sp.)、微囊藍菌屬(Microcystis sp.)以及顫藍菌屬 (Oscillatoria sp.)(Felisberto et al., 2014)。

許多藍菌也具有吸附重金屬的能力，而大多的研究集中於螺旋藍菌、鱼腥藍 菌、微囊藍菌、念珠藍菌和聚球藍菌等(陳等.,2006)，而黏球藍菌屬(Gloeocapsa sp.) 的藍菌也具有使碳酸鈣沉澱的特性，且在黏球藍菌的浮游培養中有顯著的鈣化能 力，在重建古環境及技術應用上是重要的固二氧化碳微生物(Bundelevaet

al.,2014)，這點對於環境來說是相當大的幫助，在含有黏球藍菌的地方也可能因 此被改善原先的環境，使得附近環境更適合其他生物生長，增加其物種多樣性，

這對於大武漁港之生態環境保育是有利的。

此外鄧安琪等人針對具有吸附重金屬的藍菌進行了整理，得知微囊藍菌屬 (Microcystis sp.)以及織線藍菌屬(Plectonema sp.)的藍菌具有吸附銅離子(Cu²⁺)的 能力，聚球藍菌屬(Synechococcus sp.)的藍菌具有吸附鉻離子(Cr⁶⁺)的能力，魚腥 藍菌屬(Anabaena sp.)具有吸附鎘離子(Cd²⁺)的能力(鄧等.,2015)，因此除了黏球藍 菌屬的藍菌對於大武漁港的生態保育有利之外，有出現這些藍菌的地點，也能將 其環境中的重金屬加以吸附，使環境的重金屬含量下降，這對於石梯坪漁港及金

樽漁港等漁港的水質是相當有利的。

國外 Harris 等人針對潟湖的環境進行測量，並分離藍菌其中共發現了 13 屬 的藍菌(Harris et al.,2016)，其中有四種與本研究所發現的藍菌相同，分別為微囊 藍菌屬(Microcystis sp.)、鞘絲藍菌屬(Lyngbya sp.)、顫藍菌屬(Oscillatoria sp.)以及 魚腥藍菌屬(Anabaena sp.)，而分布的地點為石梯坪漁港、烏石鼻漁港、金樽漁 港、杉原富山復魚區以及大武漁港(見表 8)，其中以大武漁港及金樽漁港同時有 出現兩種以上之上述菌種，因此作者推测此兩地點的環境可能與 Harris 等人所 調查的潟湖環境相似。

此外 Harris 等人針對整年度的調查中發現了寬球藍菌目的藍菌較不易在此 環境生長，且由發現菌種的數據顯示寬球藍菌目被發現的種類也僅有一種(Harris et al.,2016)，此結果與本研究的數據相當相似，在本研究中發現到寬球藍菌目的 藍菌僅有梨果藍菌屬(Dermocarpella sp)以及寬球藍菌(Pleurocapsa group)兩種藍 菌。隨然比 Harris 等人發現的種類多，但是相同的是本研究在各目發現到的藍 菌中，發現到最少種類藍菌的目為寬球藍菌目。因此作者推测寬球藍菌目的藍菌 較不易在海水或是潟湖中生長，或是比起鹹水來說，此目藍菌的生長會比較容易 在淡水中更加良好。

在國內的其他研究中，在北臺灣森林及南臺灣潟湖進行生態多樣性的調查中 僅有分離出鞘絲藍菌屬(Lyngbya sp.) (Lin et al., 2004 & Linet al.,2012)，而本研究 僅發現大武漁港有此菌種。因此本人估計大武漁港沿岸的海水營養可能與先前研 究者所測得的環境資料類似，在本研究 10 個採樣點中總共分離出 17 種的藍菌，

造成如此差異之原因，估計是因為地域的不同所造成，由於臺灣的東部海岸有黑 潮(暖流)通過，而西部的沿岸有一部分有黑潮的支流以及主要的中國沿岸流(涼流) 通過。

此外，在 Lin 等人針對南臺灣的潟湖(大鵬灣)的研究中指出，鞘絲藍菌屬 (Lyngbya sp.)在其五個採樣點中皆有發現，而在這五個地點中的鹽度最高為 32 psu，與海水的鹽度為 35psu 相比，是不及海水的(Lin et al., 2004)，由此可知鞘絲 藍菌屬(Lyngbya sp.)的藍菌，不僅能在淡水及潟湖中生長，甚至是鹽度較高的海 水中也能生長。

在國外的研究者曾經針對新加坡沿海水域的生物多樣性的報導中指出，黏球 藍菌屬(Gloeocapsa sp.)及膠鬚藍菌屬(Rivularia sp.)為潮間帶腹足動物的主要食 物來源(Tan et al., 2016)。而在本研究中同樣出現黏球藍菌屬的地方在大武漁港，

出現膠鬚藍菌屬的地方在杉原富山復魚區，而杉原富山復魚區從 2005 開始對於 海域生態的保護，有出現這種利於潮間帶動物生長的菌種，對於此地區海洋生態 的保護及多樣性，將會帶來有利的發展。

根據前人的研究指出，管胞藍菌屬(Chamaesiphon sp.)、黏球藍菌屬

(Gloeocapsa sp.) 顫藍菌屬(Oscillatoria sp.)、織線藍菌屬(Plectonema sp.)以及鞭枝 藍菌屬(Mastigocladopsis sp.)等藍菌，具有碳酸鹽岩的溶蝕(biological corrosion) 作用及沉積作用(連等.,2008)，這可能為採集地的岩石帶來侵蝕的作用，導致岩

石的結構被破壞，進而使岩石中的礦物質溶於海水中，使水中具有更多的礦物質，

進而使周圍的環境具有更多的多樣性。

節球藍菌屬(Nodularia sp.)的藍菌會對環境造成藻華現象，對於環境和社會 經濟的風險，而在藍菌藻華期間進行野生藍菌的收集當作來自非陸地為基礎的生 物燃料的替代品是有值得探討，且在脫氮除磷和沼氣生產潛力，能提供大量的額 外誘因，但是在非大量或是非集中的藻華潛力是很低的(Pechsiri et al.,2013)。而 本研究中發現到節球藍菌屬的地點只有在成功新港，對於成功新港來說，使用節 球藍菌用在水質的改善及再生能源的應用，可能可以為經濟帶來額外的收穫。

第四節、 環境上的應用

過多的藍菌會對環境帶來危害，但只要能適當的使用藍菌，以及利用固定藍 菌的特色便可以使藍菌為環境帶來優勢。根據上一節的討論中，得知在本研究所 有在臺灣東南沿岸出現的藍菌菌種，並針對全部菌種的特性做了討論也從中得知 每個菌種的對於環境、再生能源或是養殖業上的優勢與劣勢。

重金屬對於環境的污染不能小看，如我們習知的鎘會引發痛痛病，砷會引發 烏腳病等等。而一般處理重金屬的方法可分為兩類，一是使廢水中呈溶解狀態的 重金屬轉變成不溶的重金屬化合物或元素，經沉澱和上浮從廢水中去除，二是將 廢水中的重金屬在不改變其化學形態的條件下進行濃縮和分離，無論哪種方法都 需要大量的化學藥品來輔助才能完成，然而有些藍菌具有吸附重金屬的能力如:

螺旋藍菌和魚腥藍菌(陳等.,2006)，此外還有一些已被人研究得知會吸附的金屬 的藍菌 (鄧等.,2015；Bundeleva et al.,2014)，如果在未來能利用這些藍菌的特性，

針對各菌種能吸附的重金屬，將藍菌養在含有重金屬的廢水中，在到達一定時間 後打撈藍菌，便可達到去除水中重金屬及汙水處理的效果，且能減少使用化學藥 劑可能造成環境的其他危害。

對於河川水質的監控，根據李等人在臺東兩條主要河川的調查中，得知能以 微囊藍菌屬、梨果藍菌屬、史坦尼爾藍菌屬等三種藍菌相對豐度的結合是適宜作 為河川水質監測之生物指標(Lee et al., 2009)。因此對於水質的監控，可以在該地 點收集水樣進行藍菌的培養，並觀察是否有出現上述的三種藍菌也達到水質監控 的效果。

第陸章 結論

本研究在臺東的沿岸收採集十處海水進行純化，並將每處採樣點所出現的藍 菌進行分析，同時也整理出每一種菌同時出現的地點，以探討各地環境狀態以及 藍菌生長環境的特徵。此外，測量環境的 pH 值及溫度，在 pH 值的測量結果顯 示出最高的 pH 值是 6.8，為基翬漁港，而最低 pH 值是 6.4，為富岡漁港，十個 採樣點之 pH 值皆屬於弱酸性的水質。在溫度方面的測得結果顯示出最高溫度為 23 ˚C，而最低溫度為 21 ˚C，平均為 22.5 ˚C。

此外根據微觀形態鑑定發現共有 17 種藍菌屬，其中微囊藍菌屬以及顫藍菌 屬分別於三個漁港發現，集胞藍菌屬、寬球藍菌屬以及束絲藍菌屬各於二個漁港 發現，其餘 12 種藍菌數僅於單一漁港或魚區出現。

本研究也針對採樣點所發現的菌種進行討論，其中大武漁港同時出現藻華現 象中最常出現的菌種，藻華現象對於水中生物的健康具有威脅，也會因此造成生 物多樣性不足，對於環境及生態來說，這會是個不良的狀況。

此外本研究所調查的所有藍菌中，發現到最多屬藍菌是色球藍菌目，共發現 5 種藍菌，其次是念珠藍菌目，共發現種藍菌，而發現最少種類藍菌的是寬球藍 菌目，只發現到 2 種藍菌，其中寬球藍菌目較不易從海水中分離出來，此結果與 國外針對潟湖研究相同。

顫藍菌目的藍菌能用於養殖業上，在本研究發現了 3 種顫藍菌目的藍菌，分 部的地點分別在烏石鼻漁港、基翬漁港、金樽漁港、杉原富山復魚區及大武漁港，

對於這些地方來說在未來可能可以進行養殖業的發展。

本研究在臺灣東南沿岸的 10 個漁港及漁區進行採樣及純化，發現最多菌種 的採樣點為石梯坪與港及大武漁港，兩點皆為發現 6 種藍菌，其次是杉原富山復 魚區，在此地所發現到的藍菌菌種有 4 種。而在 10 個採樣點中發現菌種數目最 少的地點為深層海水創新中心，在此地可能是因為施工對環境造成影響，導致在 此地發現到藍菌的數目為 0。此外，人工海水培養基(ASW)只為一種方式，上有 很多培養基配方或洋菜配方，因此得此結果，如使用不同配方之海水或人工海水 時，可能會得到其他結果。

根據本研究觀察到藍菌數目的數據中，我們發現漁港中所發現到的藍菌菌種 數目比其他人文開發地區的多，因此估計漁港中的環境較適合藍菌生長。

第柒章 建議

藉由前人的研究，藍菌能表示出空間和季節的變化(Dong et al., 2008)。水溫 可能是在藍菌群落生長變化的環境因素之一(Lin et al., 2004)。本研究在 2014 年 十二月以及 2015 年一月收集樣品，海水溫度介於 21˚C-23˚C 之間，因此在不同 季節或不同海水溫度時，可能分離出其他不同的藍菌，此外本研究所採集的海水 為表層的海水，並無針對海洋中層及深層的海水進行探討。

本研究並無使用分子生物技術來辨識菌株，主要目的是為了瞭解藍菌在顯微 鏡下的型態並調查所有可能出現在臺灣東南沿海岸之藍菌，此外本研究採集地點 距離並非固定，主要原因是顧及採集時的安全性，未來以固定距離針對海洋沿岸 的調查仍須進一步研究。