海洋越来越“酸”，海底生物如何生存
随着人类大规模排放废气与污染物，海洋环境趋向高温和高酸度，台湾周边的海洋生态也因此逐渐变化。中国台湾中研院细胞与个体生物学研究所的曾庸哲助研究员，通过对多种台湾临海生物的生理学、生态学研究，发现代谢能力的演化是适应极端化环境的关键。
临海研究站具备室外的十多个户外养殖池，在室内有许多游泳池大小的养殖池，有些水深及腰，在走道上可以看见池内将近一米长的石斑整群游动。隔壁池则是可以调节体色、隐匿在池水中的软丝、花枝。深达四米的巨型池尚未启用，未来将作为海底生态系的模拟实验空间，甚至需要潜水到巨型池里做研究。
一、扎根临海
这里简直是相关研究的天堂。我们的设备完全不输国外研究站，我们需要的是能让设备动起来的人才。曾庸哲是研究站最年轻的助研究员，但他对临海研究站的学术定位以及发展蓝图却有着宏大的想象。台湾四水环绕，在海洋研究上有很明确的优势。
去年被派驻到临海研究站，对自己设定的目标就是：让这里成为具有国际竞争力与知名度的研究单位。台湾应该要发展的是，有地方特色的基础生物学研究。我们不应该再继续用别人、别的地方的标准套在自己身上。
他研究台湾周边的海洋生物如何适应逐渐极端化的环境，并以动物行为学、演化生理学、解剖学、生态学等多面向的角度，建构宏观的系统生物学，从中寻找可协助人们面对极端气候的知识。
二、乌龟怪方蟹
宜兰外海的龟山岛是一座年轻的活火山，周遭海底还藏有将近60处喷口，间歇地涌出超过摄氏110度的强酸性硫磺泉与火山浓烟。喷口热泉含有纯度高达99%的元素硫以及有毒火山气体，使喷口周边的海水pH值远低于其他海域，硫磺矿覆盖着海床，几乎没有动植物可以适应如此高温强酸的环境。
未来的海洋环境可能就是这样，生物该如何适应这么剧毒、严峻的环境？我们有必要了解那些在海底火山口的海洋生物是如何适应的，以推演未来生态系的演变。物理条件严酷、缺乏初级生产者的龟山岛周边海床，是曾庸哲与国际团队合作的研究对象乌龟怪方蟹(Xenograpsustestudinatus)的密集栖地。
它们从海平面下3公尺的浅海床，分布到20公尺下的较深海底，每一平方公尺平均超过300只。乌龟怪方蟹体宽2~3cm，相对于人们印象中的螃蟹，它们体态娇小、动作温驯缓慢，甲壳并不特别厚实、双螯也短小，却是该栖地的最优势物种。
曾庸哲和团队成员在采集乌龟怪方蟹的过程尽管有潜水装备保护，依然饱尝环境的艰辛。他笑着说：涌泉的气味非常臭，烈日曝晒下，我几乎把胃里的食物全部吐出来。回家休息时，棉被枕头都是硫磺味。就算洗过澡也一样。
乌龟怪方蟹真的很弱，人就算被它们夹到手指也不会喊痛。它们缺少捕食能力，靠着捡食落到海洋雪维生。海洋雪是浅海浮游生物在海流较弱时，被垂直上升的高浓度火山口喷出物杀死，死去的浮游生物如雪片般沉降到海床上。
此时乌龟怪方蟹就会从礁岩隙缝中蜂拥而出，捡食海洋雪。一旦海流增强，火山喷出物随之转向，海洋雪就会停止。海洋中有很多食腐动物，只有怪方蟹适应这里的浅海热泉喷口区域。我最好奇的是，它们怎么能够适应这么高浓度的硫以及如此酸的海水？
海水酸化后，软丝、花枝会怎么生存？除了罕见的乌龟怪方蟹之外，台湾餐桌上常见的软丝（莱氏拟乌贼，Sepioteuthislessoniana）、花枝（虎斑乌贼，Sepiapharaonis）和吴郭鱼（Oreochromismossambicus）也是曾庸哲的研究物种。
曾庸哲说，软丝活动量非常大、移动能力强，代谢率平均是一般鱼类的两倍，足以在海里和鱼类竞争食物。它们可以透过体色变化和配偶沟通，并且在产卵后会有清理、移动卵囊等育幼行为。从一些影片中可看到，与软丝同为头足类的花枝，正将卵囊移动到环境比较好的地方，例如氧气比较充足之处。
曾庸哲强调，软丝、花枝这些头足类非常聪明，堪称海中的灵长类。对栖地很敏锐，根本不会前往劣化的环境繁殖，可以视为一种环境指标。软丝喜欢栖息于浅海礁岩区，特别是珊瑚礁地形，它们会将条状的白色卵鞘产在珊瑚分枝或海草之间。
但近年来台湾周遭海域前来产卵的软丝族群明显地减少，正是环境污染破坏珊瑚礁生态，影响软丝行为的结果。临海研究站独有的巨大室内养殖空间，让曾庸哲得以养育数对软丝，观察它们的适应能力。
他说，头足类需要非常干净的海水，研究站里的海水从两公里外以高压帮浦运送，再行过滤和臭氧杀菌并控温，可以让软丝的卵免于氧化压力。通过酸化适应力实验，曾庸哲发现软丝可以有效利用铵离子调节体内的酸硷值，而相对于章鱼等其他头足类生物，软丝有更强的酸化适应力。
在pH8.1的海水中，软丝在鳃管腔进行铵离子调控，让体内血液维持在pH7.4。但是酸化的环境，却仍然会使软丝的卵难以顺利孵化。曾庸哲提醒：即使我们刻意将竹丛丢进东北角沿海，吸引软丝来产卵，但海洋酸性却一直提升，那么恐怕难以让软丝回来。
三、吴郭鱼
在软丝的养殖槽隔壁，就是吴郭鱼的养殖区。曾庸哲对吴郭鱼的研究起点是养殖业者的实际困难：寒害。他说：渔政单位经常在寒害前呼吁养殖业防寒，但是目前没有真正具备优越效果、成本划算的实际办法。于是我想到了最传统的方式，也就是育种。
经过长期实验，你才会透过跨世代研究了解生物告诉你的故事。没有想当然耳的演化。曾庸哲在中研院观察到四分溪里的鱼会逆流，得到的启发不是人要奋发向上，而是通过测试逆流能力，来培育耐低温的吴郭鱼品系。
四年来，他持续在不同温度进行实验，发现野生种的吴郭鱼在摄氏22度的逆流能力，只有27度时的一半左右。而能适应低温的吴郭鱼品系，到第三代时血液中的游离胺基酸等生理数值确实开始出现变化，到了第四代，他却有了意外的发现。
耐低温品系的第四代，不论是在常温或是低温下，逆流能力的表现都比野生种更弱。我们原本的假设是会愈来愈强，结果居然相反。庸哲如此假设：耐低温品系的亲代可能会传递化学讯息给子代，让子代发育成比较擅长保留能量以适应低温逆境的性状。因为逆流能力强、能量消耗较高的个体，较难在低温下生存。
跨世代研究，找出生理演化的原因。曾庸哲说，透过跨世代的遗传性状观测，人们才能发现酸化、暖化的海洋对生物的实际影响，这些影响经常在我们的意料之外。例如酸化的海水会使某些鱼类的子代排酸能力大幅增强，但是再下一代的个体在酸化环境之中会变得非常紧张，难以正常行动。
四、总结
他强调：我们可以发现某些生物对逆境是耐受型，另外一些是敏感型，这不代表下一代就会更为耐受或更敏感。因此，曾庸哲团队正以跨世代实验，研究酸化是否会影响海洋生物的行为、栖地的范围，以及其卵子、精子的环境耐受性与游动能力。
研究横跨多领域的曾庸哲说，自己是个大器晚成型的学生，在大学时花费更多时间娱乐，到博士班阶段才开始大量阅读，累积知识形成未来研究主题。他觉得学生最重要的特质不是知识的多寡，而是求知欲的高低。他说，不懂不代表笨，问就好了。知道去哪里找到答案，知道知识在哪里，比死背知识重要。
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