【鏡頭下的微世界】氧氣製造始祖:藍綠藻 | 環境資訊中心

【鏡頭下的微世界】氧氣製造始祖:藍綠藻

2013年11月05日
作者:張桂祥(國立海洋生物博物館 生物馴養組 副研究員)

※編按:藻類是一群不具根、莖、葉,亦不開花結果的神奇植物,廣泛存在於地球上所有地方,不論是淡水、海水、陸地、雪地,甚至其他生物體內等都有其蹤跡;牠們除了是建構完整生態系的基本要素之外,更是許多生物食物來源。水體中非固著性的藻類又可稱為浮游植物,大部分的浮游植物都必須透過顯微鏡才可一窺其奧秘。近期,我們將在【鏡頭下的微世界】單元介紹一些浮游植物給大家認識,而藻類與人類生活有關係嗎?牠們又是如何影響環境?藻類始祖又是誰?

藍綠藻又名藍綠菌,是一群35億年前就出現在地球的生物。這一群生物是地球上第一批製造出氧氣的始祖,且至今仍然蓬勃生長。也因為它們行光合作用產生了氧氣,進而導致遠古時候地球臭氧層的形成,阻擋有害的紫外線照射,有氧呼吸的發展使得有機物質的分解更有效率,後續方才有其他生物能陸續生存下來。

藍綠藻沒有細胞核,原生質體分為外圍的色素區和中央區兩部份。中央區在細胞中央,是一種初級型的細胞核,只具有核質而沒有核仁和核膜。色素區在中央區周圍,含有各種色素、澱粉和空泡等,可使藍綠藻漂浮在水體中。藍綠藻細胞壁內層為纖維素,外層是膠質衣鞘,以果膠質為主。衣鞘在有些種類很稠密,有相當的厚度,有明顯的層理,如食用的髮菜。有的種類則沒有層理,含水程度極高,以致不易觀察到。其細胞壁上含有粘質縮氨肽,這是藍綠藻有別於其他藻類的特徵之一。

髮菜、雨來菇  美味的藍綠藻 

髮菜膠質衣鞘內的唸珠藻體。(拍攝者:陳威宇)

35億年前的藍綠藻堆疊生長,其生命活動產生了一些粘性分泌物,引起了週圍基質的沉澱並膠結沉積。經過長年累月生長,這些一層層的藻體和沉澱物混合的有機沉積結構就形成化石,即是有名的疊層石(Stromatolite)。現今仍有藍綠藻生長的疊層石,如澳洲西部的鯊魚灣、及北美巴哈馬群島等。

藍綠藻的顏色也不都是藍色或綠色。例如非洲東側的紅海之所以海水泛紅,是因為水中大量生長著的一種藍綠藻名為束毛藻(Trichodesmium),而此藻顏色偏紅,大量生長時就會使得海水透著紅色。束毛藻同時也是全球各大洋中重要的固氮藻種,在氮的循環上扮演非常重要的角色。

另外有一些藍綠藻常被人食用但卻鮮少有人知道它是藍綠藻,如髮菜。髮菜通常生長在沙漠中,是一種唸珠狀的藍綠藻。一條髮菜裡面包裹了上萬條肉眼所看不見的藻體,而眼睛所看到的黑色絲狀體即是膠質衣鞘,是藻體防止水份流失所分泌的保護層。

而恆春半島普遍食用的雨來菇,也同樣是一種唸珠狀的藍綠藻,亦是數萬條藻體包裹在防止水份流失的分泌物中。這兩種藍綠藻皆因生長在陸地上,為防止水份流失而分泌了大量膠質。若把它們養殖於水中,藻體會非常快速的生長,但卻不會產生膠質鞘,因此不會看到髮菜或雨來菇的樣子。

雨來菇,一種唸珠狀的藍綠藻。肉眼所見為其分泌之膠質。(拍攝者:張桂祥)

國人在購買吳郭魚時,總愛買海水吳郭魚,其原因與藍綠藻也有關。因淡水中常會長一種名為顫藻的藍綠藻,而此藻有一股臭土味,吳郭魚長期生長在此水中,身上自然帶有臭土味。而養殖在海水中的吳郭魚,由於水體中較少顫藻,因此其身上就不會帶有臭土味。

顫藻,會讓養殖魚有臭土味的藍綠藻。(拍攝者:張桂祥)

水杯裡的「超級小」頑固

另外,淡水水域,尤其是水庫中,常會生長一種名為微囊藻的藍綠藻。微囊藻別名為「水庫殺手」,是小顆粒狀的細胞且沒有鞘的包覆,常聚集成大至肉眼可見的群落。有些種類的微囊藻會產生微囊藻毒,是一種慢性毒素,也是腫瘤促進因子,並會誘發急性肝炎導致肝癌。

微囊藻毒對熱具有穩定性,加熱也不會破壞其毒性,因此含藻毒的水煮沸也去不掉毒物。且因其分子量極小,用濾水器過濾也無法去除。而活性碳吸附、臭氧或加氯等方法,也無法完全去除毒素。近年來,大規模的微囊藻產生的赤潮相當普遍,如2007年中國的太湖就因為微囊藻大暴發,導致無錫部分地區自來水發臭,無法飲用。

微囊藻,別名「水庫殺手」。(拍攝者:張桂祥)

美國五大湖區的伊利湖在近幾年的夏季皆有微囊藻大暴發,影響層面從飲用水至旅遊,單是俄亥俄州每年估計就造成10億美金的損失。而2005及2010年北歐的波羅的海微囊藻大暴發的範圍綿延近十個台灣的面積!2010年有研究報告指出,這些生長在淡水的微囊藻,其藻毒在進入海水後仍然有作用,在加州經常造成海獺死亡,主因是海獺食用了該海域含微囊藻毒的牡蠣及貽貝。2012年又有研究報告指出,使用含有微囊藻毒的水灌溉蔬菜,也會導致蔬菜內累積大量的毒素。