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「大家搞不清楚的混沌領域,是科學家開疆闢土的地方!」用質譜儀解開醣分子的千萬面貌

研之有物│中央研究院_96
・2018/05/29 ・5037字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 608 ・十年級

為什麼要研究「醣分子」?

醣分子與生物體內各項生化反應密切相關,但醣分子仍是目前主要生物分子中,對於其結構、機制、合成技術等知之甚少的一塊。中研院原子與分子科學研究所的倪其焜研究員,以化學動力學和量子化學為理論基礎,並利用質譜儀高靈敏的特性,建立另一種醣分子結構鑑定的方式。

醣類,和我們有何關係?

核酸、蛋白質、醣、脂質是生物體內四種最主要的生物分子。脂質結構相對簡單,但是核酸、蛋白質、醣都是巨分子,其結構相當複雜。綜觀過去半世紀以來的科學史,核酸與蛋白質的結構發現與相關技術開發,都成了科學發展中的重大里程碑;唯有「醣類」仍充滿的眾多謎團待解。

醣類由單醣分子組成,每一個單醣分子可由 3 到 7 個碳原子,和特定數目的氫、氧等原子組成。例如:我們耳熟能詳的葡萄糖、果糖、半乳糖,都是由 6 個碳原子所組成的單醣分子,是分子式為 C6H12O6 的同分異構物,亦即擁有相同分子式,但結構式卻不相同。其中葡萄糖和半乳糖的差別,只在連接到 4 號碳原子的 OH 官能基方向不同。

2 個單醣分子可以進行脫水反應後連結成雙醣; 3 到 10 個單醣分子連結成的醣稱為寡醣;更多個單醣分子組成的醣則稱為多醣。我們每日熱量主要來源澱粉、飲食調味用的蔗糖、果糖都是屬於醣類。

我們生活中部分常見的「醣類」。資料來源│Wikipedia 圖說重製│張語辰

 

不過,醣類並不只是作為熱量的來源而已。

近年來眾多研究發現,醣類參與了多種生化反應、與疾病傳染機制。

例如,牛奶與母乳所含的醣類成分就有些微差距,能對嬰兒腸道內細菌有不同的抑制和促進作用;又例如,禽流感的病毒會與特定的醣分子結合,因此檢測或合成指定的醣分子,就可以發展成快篩鑑定禽流感病毒種類的工具。

醣類結構:排列組合超級多!

雖然與其他生物分子相比,醣類分子的結構看似單純許多。以六碳醣來說,不同單醣分子的差異,只差在連接到不同碳原子的 OH 官能基,有不同的連接角度。但是,這一個小小的差異,卻使得看似相似的醣分子,有著大量的排列組合方式。

葡萄糖的首旋異構物,取決於一號碳原子上連接的 OH 官能基的角度。
資料來源│倪其焜提供  圖說重製│廖英凱、張語辰

以上圖的葡萄糖為例,將葡萄糖溶於水中,會出現「????-葡萄糖」與「????-葡萄糖」兩種首旋異構物(或稱變旋異構物),兩者的差異是:在天然的葡萄糖中,位於 1 號碳原子上的 OH 官能基,大概有 40% 的比例呈現連接角度向下,稱之為 ????-葡萄糖;有 60% 的比例呈現連接角度向上,稱之為 ????-葡萄糖。

而當兩個葡萄糖要結合成雙醣時,兩種首旋異構物的葡萄糖,各自會有四種不同的連接方式,如下圖所示。因此光是由葡萄糖組成的雙醣,就可以有八種不同的同分異構物。兩個葡萄糖些微的不同鍵結方式,有時會有很不同的生化反應。

首旋異構物「????-葡萄糖」與「????-葡萄糖」,在不同的連接位置、以不同的連接角度,可以結合成完全不同的雙醣(同分異構物)。
資料來源│倪其焜提供 圖說重製│廖英凱、張語辰

上圖中,常見的麥芽糖是由兩個 ????-葡萄糖組成,其中一個葡萄糖序號 1 的碳原子,與另一個葡萄糖序號 4 的碳原子相接,在符號上可寫為:????(1→4)。但如果把 ????-葡萄糖改為 ????-葡萄糖,但連接的方式相同時,則會形成人體無法消化的「纖維二糖」,符號上可寫為:????(1→4)。

如果我們再繼續將葡萄醣分子連接下去,4 個葡萄糖分子相連就可以有 928 種組合,5 個葡萄糖分子就會有上萬種的組合。這些不同組合的葡萄糖,有著截然不同的結構,有可能會對應到完全不同的生化反應、或生理機制。

結構,是了解化學反應的第一步。

對於化學家來說,一個分子或物質的功能,取決於它所參與的化學反應。而化學反應是如何發生、為何發生,則取決於分子或物質的結構。因此,確立一個分子或物質的化學結構,是了解化學反應的第一步。

質譜儀:窺見醣的千萬面貌

儘管過去科學界已建立了核磁共振質譜儀液相氣相層析等,多種鑑定複雜分子結構的方式。但對於醣分子來說,由於種類過於多樣、在生物體內的每一種的量都非常少、再加上目前沒有類似核酸或蛋白質的技術,可以將萃取後少量的醣分子複製,造成醣分子的結構鑑定非常困難。因而導致醣分子的研究發展,明顯落後於其他生物分子。目前,學界多利用「質譜儀」來作為分析醣分子結構的工具。

由於質譜儀的偵測能力最為靈敏,僅需要少量的樣本就可以進行實驗,正好適合醣分子多樣卻少量的特徵。

質譜儀的運作原理。
資料來源│台灣 Wiki 圖說重製│廖英凱、張語辰

當待測物分子因游離而帶電,例如:被電子轟擊、 雷射游離、附著金屬離子、或附著額外的電子、質子時,會產生帶電分子。質譜儀是藉由量測帶電分子的質量與電荷比例(m/z, 質荷比),來分析待測物分子的質量。

如果供給帶電分子更多的能量,例如:經過碰撞或吸收光,帶電分子會分解產生帶電的碎片。這些不同質量的碎片因為所含原子組成的不同,會有不同的質荷比。由於這些碎片的原子組成,往往和原來分子的結構有關。因此藉由質譜儀量測這些碎片的電荷比例(m/z, 質荷比),及其對應的強度,可以得知分析待測物分子的結構。

我們以一個簡單的蛋白質為例,來理解質譜儀用作定序的原理。假設有某一個已知質量的蛋白質,這個蛋白質是由 4 種不同的質量的胺基酸組成,而 4 種胺基酸排序後,可以有 4! = 24 種排列組合的可能,如下圖所示:

4 種胺基酸可以有 24 種排列組合,需要質譜儀分析待測的蛋白質是哪種組合方式。
資料來源│倪其焜提供 圖說重製│廖英凱、張語辰

在質譜儀的實驗中,我們可以將蛋白質分子打碎成質量不一致的碎片,並參考這些胺基酸的已知質量,就能進一步估計這些碎片是由哪一些胺基酸鍵結組成;只要碎片的形式夠多,就可以藉此推估該蛋白質內的胺基酸序列,如下圖所示:

利用質譜儀,將蛋白質打散成不同質量的碎片,並利用碎片的質量,推測出各個碎片的胺基酸組成,最後排序出蛋白質的胺基酸序列。 資料來源│倪其焜提供 圖說重製│廖英凱、張語辰

像這樣的質譜鑑定技術,被廣泛運用到日常生活。例如食安事件中,為了要確認食品中是否含有某些有害物質,就可以將食物樣本送到質譜儀中,看所檢測出來的質譜是否有對應到資料庫中指定有害物質的質譜。

只是,這種以資料庫質譜比對的方式,對於醣分子的研究仍相當受限。以 4 個葡萄糖分子的組合為例,雖然相連起來會有 928 種 4 醣分子組合,但市面上目前僅能買到 20 餘種人工合成的 4 醣分子產品供質譜儀量測,要合成其他 4 醣分子也是耗時耗力,因此還遠遠無法建立起比對用的醣分子資料庫。

因應無法利用資料庫比對的方式來鑑定待測的醣分子,倪其焜與研究團隊所使用的方式,是以化學動力學量子化學作為理論基礎,以理論預測醣類分子獲得能量後鍵結斷裂的模式,再與質譜儀實驗結果交互驗證,以此發展出醣分子的質譜儀鑑定技術。

有果必有因,從原理推測結構

以本文前述葡萄糖的兩種首旋異構物為例,如同下圖顯示,這兩種帶金屬鈉離子的首旋異構物在質譜儀中,可以觀察到在質荷比數值 185 處,????-葡萄糖的訊號強度明顯大於 ????-葡萄糖。質荷比 185 的峰值,與帶金屬鈉離子葡萄糖的質荷比 203 的峰值, 剛好相差了一個水分子的分子質量,這代表 ????-葡萄糖比 ????-葡萄糖更容易失去了一個水分子 (H2O) 。

????-葡萄糖與 ????-葡萄糖在 1 號 OH 官能基的連接角度不同,導致官能基上氫原子躍遷到 2 號官能基的能量障蔽不同,而使兩種葡萄糖分子在質譜儀中,斷裂出水分子的比例不一樣。在質譜圖中,可看出 ????-葡萄糖在減少一個水分子的質荷比 185 處訊號強度,明顯高於 ????-葡萄糖。
資料來源│Ni et al. Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, 19, 15454 圖說重製│廖英凱、張語辰

倪其焜團隊從量子化學的理論計算發現:葡萄糖失去了一個水分子的機制,主要是由位置 2 的 OH 官能基裡的氫原子,轉移到位置 1 的 OH 官能基上的氧原子,再經由斷裂位置 1 的 C-O 鍵,脫離一個水分子。

由於 ????-葡萄糖上,位置 1 與位置 2 的 OH 官能基距離,明顯小於 ????-葡萄糖上同樣位置官能基的距離。因此,????-葡萄糖上,位置 2 的 OH 官能基裡的氫原子,要轉移到位置 1 的 OH 官能基上形成水分子 (H2O)的能量障蔽,明顯小於 ????-葡萄糖。

因此,從質譜可以判斷,質荷比 185 峰值較大者,對應的一定是 ????-葡萄糖 ; 質荷比 185 峰值較小者,則是 ????-葡萄糖。

同樣的科學原理,也可以應用到各種雙醣分子 ???? 與 ???? 兩種不同連接角度的糖苷鍵、或醣分子末端的 ???? 與 ???? 不同角度的官能基。透過實驗與理論的交互驗證,就可以在欠缺醣分子資料庫比對、僅擁有極少實驗樣本的情境下,精確地推論與鑑定出醣分子的結構。

醣那麼難研究,何苦選擇它

大家搞不清楚的混沌領域,是科學家開疆闢土的地方!

倪其焜回顧醣質譜的研究歷程,其實也與過去中研院兩任院長的研究有關。如前院長翁啟惠最為知名的研究,就是開發出快速且大量的醣分子合成方式,近年來更將醣分子應用於癌症等治療方式的研發。

但早年研究醣分子時,發現醣分子不僅結構複雜難以分析,相比起蛋白質,醣分子在質譜儀內也難以游離、無法有效鑑定。倪其焜當時發現,主因為當時國際學術界對於醣分子游離的理論與數據解讀有誤,因而與團隊提出了正確且簡單的理論,成功解釋了醣分子的游離機制。

前院長李遠哲,更交付了「提高醣分子游離效率」的任務給倪其焜,由於醣分子的數量稀少且難以人工合成,提高游離效率就意味著:能在有限的醣分子樣本之下,增加實驗的成功率或鑑別度。雖然在後續的研究中,倪其焜研究團隊陸續提出一些改善方式,使游離效率能提高百倍,不過助益仍相當有限。面臨這個挑戰,倪其焜進一步思考,其實人們對於質譜儀內醣分子的鍵結斷裂原理所知甚少,因而發現了這個全新的研究角度。

倪其焜與研究團隊成員。後方儀器,為前院長李遠哲於柏克萊大學時自製的交叉分子束儀器,現位於中研院原分所內供研究使用。
攝影│廖英凱

近年來,科學家大量認知到醣分子的重要性與研究的困難度。倪其焜認為,像醣分子這樣仍屬謎團重重的混沌領域,正是科學家開疆闢土的好地方。中研院在前任院長的支持下,近年建立了跨領域的研究團隊,包含基因體中心生化所化學所等,從不同的角度切入,研究醣分子的合成、鑑定,以及醣分子在生化、醫學的功能等。這也是台灣在科學研究上,另一個可以在世界舞台上佔一席之地的契機。

在醣分子研究的歷程上,有可能會遭遇既有理論的瑕疵錯誤,也有可能會欠缺關鍵技術與資源的支持。但若能窮盡物質世界的學理,引進不同研究領域的理論與技術,就有可能在混沌之境,開創出前所未見的研究新視角。

延伸閱讀

  • 倪其焜的個人網頁
  • Jien-Lian Chen, Hock Seng Nguan, Po-Jen Hsu, Shang-Ting Tsai, Chia Yen Liew, Jer-Lai Kuo, Wei-Ping Hu, and Chi-Kung Ni*. Collision-induced dissociation of sodiated glucose and identification of anomeric configuration. Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 15454 (2017)
  • Hsu Chen Hsu, Chia Yen Liew, Shih-Pei Huang, Shang-Ting Tsai, Chi-Kung Ni*. Simple Method for De Novo Structural Determination of Underivatised Glucose Oligosaccharides. Scientific Reports 8, 5562 (2018)
  • Hsu Chen Hsu, Chia Yen Liew, Shih-Pei Huang, Shang-Ting Tsai, Chi-Kung Ni*. Simple Approach for De Novo Structural Identification of Mannose Trisaccharides. J. Am. Soc. Mass. Spectrom. 29, 470 (2018)

本著作由研之有物製作,原文為《醣有千萬面貌,質譜儀來解》以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際 授權條款釋出。

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

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保留海洋中的絢麗色彩——海科館陳麗淑博士專訪

科學月刊_96
・2021/09/30 ・5120字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文由海洋保育署廣告企劃,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 作者:採訪撰稿 ∕ 謝育哲 ∕ 本刊主編

大海中美麗的珊瑚礁是許多海洋生物的棲地,但由於海洋環境汙染及氣候變遷等問題,珊瑚的生存不斷受到壓迫,珊瑚白化問題更是屢見不鮮。為了讓一般大眾也能保育珊瑚,由海科館陳麗淑博士等人團隊從澳洲引進的「珊瑚觀測」,用簡單色卡上的顏色與觀測珊瑚進行比對,就能評估該珊瑚的健康狀況。此外,海科館及海保署也進行更多的計畫與推廣,讓全民一起守護海底美麗的珊瑚。

圖/Pexels

海中有著形形色色的生物,如果要挑選出一種外觀最令人印象深刻的,肯定是色彩斑斕綺麗的珊瑚了!許多人常會誤認珊瑚是一種植物,但牠其實是不折不扣的動物。事實上,珊瑚是由許許多多的珊瑚蟲(coral polyps)所形成的群體。目前全世界共有 800 多種的珊瑚,而由珊瑚組成的珊瑚礁(coral reef)更是許多海洋魚類生存的家園。

但由於珊瑚生長速度極慢,每年僅增長約 10 公分,且十分脆弱,近年來又因氣候變遷與海洋汙染等問題,造成珊瑚的生存出現危機。因此,保護珊瑚人人有責,但身為一般人的我們又該如何保育這些美麗又珍貴的海洋生物呢?本次《科學月刊》專訪了國立海洋科技博物館(以下簡稱海科館)的研究員陳麗淑博士,看看有哪些保護珊瑚的方式,以及介紹從澳洲引進的珊瑚觀測(coral watch)方法吧!

珊瑚遇到了什麼危機?

關於珊瑚,我們最常聽到的是「珊瑚白化」(coral bleaching)。但珊瑚白化代表什麼?又是什麼造成了珊瑚白化呢?

白化的軸孔珊瑚(Acropora spp.)與背景中的健康軸孔珊瑚形成對比。圖/WIKIPEDIA

由於珊瑚對於生存環境的溫度十分敏感,一般來說,對珊瑚而言最自在的水溫環境為 23~28℃,而生存的極限溫度範圍則為 18~32℃,若超過這個溫度區間,對珊瑚來說即為太冷或太熱的環境。陳麗淑表示,一但海水溫度超過 32℃,珊瑚就會出現白化現象。當然不是所有的珊瑚都會同時白化,各種珊瑚因生長速度不同,白化現象發生的情形也會有所差異。一般來說,生長速度較快的枝狀珊瑚比較容易白化,而團塊狀珊瑚則比較有抵抗力。

不過珊瑚到底是怎麼「變白」的?其實珊瑚白化詳細原因,是因為當環境溫度出現劇烈變化時,珊瑚內部的共生藻數量就會下降。由於共生藻是珊瑚繽紛色彩的來源,因此在珊瑚內部的共生藻數量多時,顏色就會飽滿鮮豔,而當共生藻離開珊瑚後,珊瑚的顏色便會越變越淡,最後白化,若後續沒有適當保護與處置,珊瑚就可能會因而死亡。所幸珊瑚白化並不是不可逆的,只要海水溫度回到適合珊瑚生存的溫度,珊瑚就會逐漸穿上牠美麗的彩衣,恢復原本繽紛的色彩。

過去臺灣周遭海域曾出現過多次珊瑚大量白化的現象,陳麗淑表示,珊瑚大規模的白化的情形主要集中發生在夏季,甚至在去(2020)年夏季就曾發生珊瑚大量白化的現象,由於當時的海水溫度偏高,且維持時間較長,使得臺灣各地出現珊瑚白化的情形。不過好消息是,根據調查,今(2021)年還未發生大規模的珊瑚白化,且時節已進入秋季,海水溫度下降,至少目前珊瑚不會面臨溫度升高的生存壓力。不過,陳麗淑也語重心長地提醒:「近年來海水溫度過高的發生頻率相較以往提高了不少。」令人擔心的是,若海水溫度升高頻繁,將可能嚴重衝擊珊瑚的生存。因此,我們必須想辦法保護珊瑚。

圖/Pexels

一般人該怎麼保護珊瑚?老嫗能解的「珊瑚觀測」

對一般大眾來說,並不是所有人都具備珊瑚的相關知識,對此,陳麗淑一直在思考該用什麼方法,才能讓沒有專業知識背景的大眾能參與保育珊瑚的活動呢?在公民科學領域中,有個名為「珊瑚礁體檢」(reef check)的珊瑚監測計畫。但由於珊瑚礁體檢的入門門檻較高,需要先經過一定時數的課程訓練,且所費不貲,因此這並不是一項適合所有人的方法。

這時陳麗淑想到了「珊瑚觀測」。事實上,珊瑚觀測約莫在 2009 年就已有人引進臺灣,但當時並未受到大量關注。直到 2018 年,陳麗淑帶領的團隊開始重新研究珊瑚觀測的方式,發現其背後的科學大有學問,也可簡化成任何人都能理解並運用的珊瑚監測方式。

珊瑚觀測主要是透過一張卡片,上頭有 4 種由淺至深的色調。陳麗淑表示,這些色調涵蓋了約 70~80% 的珊瑚種類,即使無法囊括其他特殊顏色的珊瑚,但卡片上的設計對普通人來說已是綽綽有餘。而觀測方法也很簡單,任何人只要帶著這張卡片潛水至珊瑚旁,將卡片上的顏色與想觀察的珊瑚顏色進行比對與拍照即可。如果是前往水深 6 公尺以上的區域,則建議觀測時攜帶光源,以避免色差造成的誤判。前文有提到,珊瑚的顏色代表其內部共生藻早的數量,當共生藻數量越多,珊瑚顏色越深,也就代表越健康;反之,若顏色越淡則代表珊瑚的健康可能出現狀況了。

因藻類過度生長而造成的珊瑚白化 。圖/WIKIPEDIA

陳麗淑說明,珊瑚觀測背後的科學基礎十分紮實。這套由澳洲昆士蘭大學(The University of Queensland)學者馬歇爾(Justin Marshall)等人組成的團隊研發設計。團隊將珊瑚搬至實驗室中進行一系列實驗,觀察在各溫度區段中,不同溫度會如何影響珊瑚中的共生藻數量,並記錄珊瑚的顏色變化。在經過嚴謹的科學實驗後,馬歇爾團隊將其簡化並歸納成珊瑚觀測的色卡。陳麗淑表示,這套化繁為簡的觀測方式在經過推廣後,許多保育團體對於珊瑚觀測的接受度都非常高,能進而達到推廣珊瑚保育目的。

海洋公民科學知識報你知

珊瑚觀測

珊瑚觀測是一項由澳洲昆士蘭大學學者所辦理的非營利全球珊瑚礁監測計畫,將珊瑚的顏色變化標準化後,製作成珊瑚健康色卡,提供一種簡單的方法用以評估珊瑚健康,並為 CoralWatch 的全球數據庫做出貢獻。大家可以使用這些色卡協助科學家收及數據,支持珊瑚礁監測工作。

另外,珊瑚觀察也透過與世界各地的志願者合作,包括了潛水中心、科學家、學校團體、遊客參與其中,讓大眾更加了解珊瑚礁白化、氣候變化對於珊瑚礁的影響。

保育珊瑚面臨哪些困境?

雖然保育珊瑚是許多人的共識,但過程中依然面臨到許多的挑戰及困難。目前最常見的是海洋垃圾問題。由於珊瑚本身不會移動,當海洋垃圾在海中漂浮時不慎卡在珊瑚上,若沒有人為協助清理,則非常有可能造成珊瑚死亡。

圖/Pexels

陳麗淑舉例說明,由於今年 5 月起爆發 2019 冠狀病毒疾病(COVID-19)的本土疫情,位於基隆的潮境公園也為了防疫而禁止一般人下水。但當研究人員下水觀察後發現,因為沒人下水協助清理海洋垃圾,許多卡在珊瑚上的垃圾無法被及時移除,發現的當下已有許多珊瑚出現白化現象,這些珊瑚後續花了約一個月才慢慢恢復正常。

對此,陳麗淑曾與中研院學者邵廣昭等人討論,若保育區都沒有人進入可能並不是件好事,尤其當海洋汙染嚴重,垃圾很多的情況下,都還是必須定期有人去協助清理。因此,保育區在人為管理的情況下或許才是保育珊瑚好方法。

你我都可以為珊瑚盡一份心力

我們還有什麼方法可以保護珊瑚呢?陳麗淑表示,如果你是一個會下水觀測的人,使用珊瑚觀測是個好選擇。無須再多帶任何設備,只要準備珊瑚觀測的卡片,攜帶相機與光源,就可以拍攝並記錄珊瑚的健康狀況。不過若是沒有相關潛水經驗或半路出家的遊客,反而可能在潛水的過程中不慎踢到或傷害珊瑚,因此潛水者必須要具備一定的潛水技術。

海洋保育署(以下簡稱海保署)為推廣友善珊瑚礁生態旅遊,提出「珊瑚礁區你該注意的 8 件事」,包含不踩踏、不揚沙、合格玩家、保持適當距離、使用海洋友善防曬、不餵魚、不吃珊瑚礁魚、減塑行動。

即便沒有下水,在岸上也有許多可以保護珊瑚的方法。舉例來說,在我們常用的防曬乳中,多數含有可能傷害珊瑚的成份,因此在選購時可以優先考慮「海洋友善防曬」。此外,由於珊瑚礁魚類可以協助清理珊瑚礁之中的藻類,讓珊瑚順利生長,我們應盡量避免食用珊瑚礁魚類。所以最重要的,是希望大家一起落實節能減碳,全球暖化是影響珊瑚生存的主要原因之一,若減碳能從個人做起,也是保育珊瑚的積極作為。

「海洋友善防曬」 的成分較不會傷害珊瑚。圖/Pexels

出書、展覽、辦活動 海科館邀你一起守護珊瑚

除了上述的個人保育行為外,海科館也辦理了一系列保育珊瑚計畫。陳麗淑表示,海科館的研究人員會定期前往珊瑚礁進行監測,還會前往各地宣傳及教導大家如何使用珊瑚觀測。

至於在珊瑚復育方面,海科館內也有養殖珊瑚,研究人員會把這些珊瑚移植到野外,或是使用不同的材質,測試珊瑚附著生長的情形等。未來希望透過這些方法,協助加速珊瑚的生長。

在教育方面,去年海科館與行政院環境保護署及科技部等單位,共同主辦的「2020 海洋公民科學家行動計畫」中,包含了「珊瑚保育監測」的主題。對此,海科館團隊舉辦了一系列的「針織珊瑚」活動。「針織珊瑚」主要是前往各地的小學,除了教導珊瑚的知識,以及倡導珊瑚保育外,讓小朋友們藉由織毛線的方式,訴說一則關於珊瑚的故事。每所國小的作品都有自己的主題,也讓小朋友在織毛線的過程中,思考珊瑚對於生態的重要性,從小扎根珊瑚保育知識。並在後續收集作品後,舉辦「陸上造礁 針織珊瑚計畫特展」。

此外,海科館也曾於 2019 年出版《珊瑚很有事:珊瑚保育×環境藝術×手作針織×珊瑚教案》一書,並榮獲第 44 屆金鼎獎。今年更在海科館官網建置「海科館悠遊數位海洋行動學堂懶人包」,整合科普電子書、電子繪本、數位課程學習平台、海洋知識、動畫學習、影片等。陳麗淑表示,透過這些教材與教案的持續推廣,希望能讓更多人利用這些資源,一起守護海洋中的美麗珊瑚。

海洋保育署與臺灣珊瑚保育

海保署於今年透過「臺灣珊瑚監測交流網絡建立與保育策略規劃」計畫,建立珊瑚監測與保育示範點,以及珊瑚監測交流網絡,選訂全臺灣共 32 個地點進行水下珊瑚礁調查。調查結果截至今年 9 月底,澎湖、恆春半島、東部、北部珊瑚覆蓋率多呈現穩定狀態,但小琉球珊瑚礁卻多數已衰退,可見除了受到全球暖化影響,不當的遊憩踩踏行為也對珊瑚礁造成嚴重衝擊。

此外,海保署也與行政院農業委員會水產試驗所共同合作,針對澎湖池東淺坪海域的棲地環境現況進行調查及珊瑚復育,增加棲地多樣性。截至今年 9 月底,珊瑚移植面積已達到 100 平方公尺,其中珊瑚礁魚類包含青嘴龍占(Lethrinus nebulosus)、鸚哥魚(Scaridae)、隆頭魚(Labridae)等也逐漸聚集在移植區域,豐富當地生態。

棕吻鸚哥魚。圖/WIKIPEDIA

此外,有鑒於目前許多單位都在進行珊瑚保育及復育相關工作,海保署今年度與海生館合作成立珊瑚保育專案辦公室,除了作為各單位資料蒐集整合中心,提供數據科學家分析資料外,還能進一步轉化為資訊呈現給大眾,使珊瑚礁相關專家學者、單位,以及一般民眾等,都可藉由此互相交流,同時兼具諮詢、推廣功能,協助提供珊瑚保(復)育相關標準作業方式及技術指導。並設立臺灣珊瑚礁水質採樣點及進行水樣分析,了解水質狀態,以作為後續珊瑚復育棲地及規畫保育方式選擇的依據。

為了鼓勵更多在地民間團隊參與,海保署亦透過辦理「海洋保育在地守護計畫」,支持在地團體進行公民科學、清除珊瑚礁覆網及珊瑚復植,希望能夠結合在地生活方式及資源提出具體保育策略,發揮社會影響力,促進在地參與珊瑚保育及復育作業,並提高民眾對海洋保育的參與及投入。

從政策面、科學面,再到行動面,海保署將持續呼籲全民共同守護臺灣珍貴的珊瑚資源。

海洋委員會海洋保育署正在舉辦 海有問題 我來分析 | 第一屆海洋公民科學家數據松!為臺灣周遭的海洋生態盡一份心力吧!

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