極地科研真善美


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「他把北極鋪在空間,把地球掛在太空。」《聖經新譯本》〈伯26:7

今年五月是何建宗教授第十次前往北極考察。聖誕至新年期間,他又將會帶隊第四次去南極收集樣本。「神啊,你受的讚美,就像你的名一樣,達到極地。」〈詩48:10〉這是他從事極地研究24年的總結。

編輯﹕謝芳

海洋微藻,生態系統之本

微藻,一種單細胞、蘊含豐富葉緑素和其他色素的生物,正是何建宗教授嘔心瀝血研究所在。微藻研究之所以重要,因為它能夠進行「光合作用」,可以把大氣中的二氧化碳固定,利用陽光作能量、透過複雜的生化過程,産生葡萄醣等細胞物質,是食物金字塔的基礎,也是生態鏈的起點。由於地球有七成半以上表面積為海洋所覆蓋,所以生活在其中的微藻,科學家稱為「初級生產者」Primary Producer),關鍵了環境和氣候的主要變化。南、北極雖然寒冷,但海洋深廣遼闊,也正正是因為溫度低,二氧化碳的溶解度極大,成為了全世界的碳滙Carbon Sink)。海洋微藻的數量甚多,靠著快速的細胞分裂繁殖,產生的能源和生物質透過層層獵食傳輸,支持了整個生態循環,舉足輕重!

極地海洋面對赤潮侵襲危機

赤潮(Red Tides)也是由微藻所促成。當海洋中的氮、磷等物質濃度升高,這些主要因污染而排放海洋的化學成分,會刺激一些飽含棕紅色素的生物,稱為「甲藻」(Dinoflagellates)的急速滋生凝聚,取代了一般青綠色的硅藻(Diatoms)成為「優勢種」,海水因而變色,也耗用了大量氧氣,令大量魚類死亡,嚴重打擊生態和影響經濟。有幾個品種的甲藻,如「亞歷山大藻」(Alexandrium Spp.),它的細胞能夠分泌毒素,引發「甲殼類麻痺性中毒(PSP)」,因此也造成了食物安全的問題。

根據何建宗教授研究所得,南、北極的海洋中也存有有毒甲藻,主因是它們普遍存在於輪船的壓艙水中,隨著全球海洋航運業的增長,很多已遠傳至南北極的海水中。三十多年來,全球污染增加、氣候變化如「厄爾尼諾現象」日益頻繁,藻華現象(Eutrophication)在全球各大洲擴散,除了影響了生態平衡,也令南北極海洋產生赤潮的風險日益提升。曾經有多次報導,在格陵蘭和亞拉斯加撈捕獲的貝殼類海鮮也含有大量麻痺性毒素,威脅了食品衛生。更有甚之,連企鵝也有吃了亞歷山大藻而中毒死亡的例案!

化害為用,天生我才必有用

何教授縱橫兩極,又是微藻和水質專家,他對環境污染和全球氣候變化問題別有一番見解。「微藻充分展現了生物多樣化的特色,雖然品類繁多,彼此競爭生存、優勢種接相交替,但基本上每一個品種都重要,每一個藻類細胞都在生態系統中擔當了有用的角色。」經過科學化的數據分析,何教授發覺每次赤潮發生之後,水母類(Jelly Fish)便大量滋生,而更令人訝異的是: 污染了的水質往往因為甲藻衍生而受到淨化!「千古以來,所謂「污染物」不斷產生,但其實它們當中的氮、磷和維生素,正是較高層生物的營養物質;所謂水清則無魚,正是這個道理。而微藻在吸收了營養素之後,造成葉緑素和其他細胞質,藉著光合作用,既可吸收大氣中的二氧化碳,減少了溫室效應,另一方面也支持物質循環和生態鍊、食物和能量金字塔,真是不能小覷。」赤潮的出現,同時也消耗了水中的污染物,所以會淨化水質。「道發自然,我們也不必對甲藻的滋生過分討厭。至緊要是維持生態平衡,關鍵是節制、關懷和有智慧的環境管理。」

何教授近年的研究重點,改為利用南北大洋的「碳滙」作用,去紓解全球溫室氣體增加、氣候變化問題。「重點是讓過剩的碳素重回食物鏈和能量金字塔的傳輸,這既可增加糧產和生物能源,又可令環境規律重回正軌。」何教授的團隊,正積極利用微藻去處理生活污水和廚餘汁,也正在努力開發微藻去生產生物柴油、魚糧、營養食品(如餅乾、巧克力)和藥品(如DHA、麻醉劑) 。最近,他的隊友正研究利用在極地採集回來的微藻去提煉「蝦紅素」(Astaxanthin),極具經濟價值呢。

地衣作指標,研究空氣污染和都市擴張影響

地衣(Lichen) 是單細胞藻類和真菌的複生物,分佈於全球各地,在南北極這麼空氣清新的地方,數量尤多。由於地衣的細胞直接與空氣接觸,若果空氣污染,就會嚴重影響它的生存、覆蓋面積和優勢品種變化。何教授每次去極地考察也關注到地衣的問題。

「地衣的生命力極強,只要雪一融化,岩石一裸露出地面,它就會欣欣向天空微笑,向飛鳥、白狐、北極熊和麋鹿招手!」何教授微笑,神情充滿藝術審美眼光。「它有多種顏色,由於極地寒冷,所以以黑色為主,因為能夠保暖。日子長了,黑色地衣展闊成片狀,漫山遍野,令棲臥在其上的生物感到溫馨。」地衣也有橙色的、白色的、灰綠的和紅色的;形態上,分成為膜狀、片狀、殼狀和絲狀等。「由於極地嚴寒,一年只有數星期冰雪融化,受陽光照射和細胞分裂繁殖的時間也頗有限;所以地衣的直徑長度增加,據統計每年只有0.05 mm,正因如此,我們每次踏足在極地的土地上時,都會十分莊敬珍重,因為每一小塊鋪在山上的地衣,可能都是「壽星公」,千萬不要「客家奪主」,破壞了他們的生活。」

何教授發現,極地中地衣的數量日益減少、分佈和優勢逐漸變化,主要受到人類活動的影響,值得憂慮。「不光是污染和暖化,也包括了愈來愈多人去開發、旅遊和建立城鎮聚居。棲息生境急速縮小、合宜的氣候起了變化,交通工具增加了空氣污染,令人痛心疾首!」地球共一家,我們真的要著眼全球、本土入身;共同承擔、由我做起!

上帝掌管萬有,要讚美尊崇

《聖經》的教導,成為何建宗教授科研、環境教育和和極地考察的座右銘:

「神高深莫測之事你怎能查出呢?全能者的終極你怎能洞悉呢?」〈伯11:7〉

「他把北極鋪在空間,把地球掛在太空。」〈伯26:7〉

「因此,住在地極的人都因你的神蹟起了敬畏的心;你使日出和日落之地的人都歡呼歌唱。」〈詩62:8〉

「人探求黑暗的盡頭,查明在陰暗中的石礦,直到極處。」〈伯28:3〉

「他要執掌權柄,從這海到那海,從大河直到地極。」〈詩72:8〉

「地的四極,都要記念耶和華,並且歸向他。列國的萬族,都要在他面前敬拜。」〈詩22:27〉

「所有航海的和海中所充滿的,眾海島和其上的居民哪!你們都要向耶和華唱新歌,從地極向他發出讚美。」〈賽42﹕10〉

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