1、藻类与生态保育中小学教师研习课程94 年藻类与生态保育中小学教师研习课程课程表主办单位:中华藻类学会,国立台湾博物馆,国立彰化师范大学生物学系协办单位:弘光科技大学医护学院,行政院农业委员会水产试验所生物技术组,味丹企业股份有限公司,南宝国际生物科技股份有限公司,国立台湾大学渔业科学研究所研习地点:彰化师大 辅咨系馆 1 楼 演讲厅 活动期间:94.08.01 至 94.08.03研习地址:彰化市进德路一号日期94.08.01 星期一94.08.02 星期二94.08.03 星期三8:30-9:309:00-10:00 报到淡水藻介绍(2 节)陈伯中 博士藻类教材与学习单制作(2 节)黄世杰
2、博士9:30-10:00开幕式10:00-10:30休息 30m休息 30m休息 30m10:30-12:00藻类养殖与健康食品(2 节)林荣杰 先生台湾海藻的认识与利用(2 节)黄淑芳 博士红潮毒藻与海洋环境保育(2 节)周宏农 博士12:00-13:30午餐+休息午餐+休息午餐+休息13:30-15:00水产养殖种苗生产用饵藻(2 节)苏惠美 博士藻类养殖场参访(4 节)王玮龙 博士味丹企业股份有限公司许宏宾研究员(外地) 13:30-14:00综合讨论及闭幕式15:00-15:30休息 30m15:30-17:00藻类采样技术及显微镜技术(2 节)杨素真 老师淡水藻类介绍陈伯中 教授弘光
3、科技大学生物科技研究所教授一,藻类的定义 首先我们要问:什麼是藻类 以中国字形上来看,“藻“包含了水,草,口,木,意思就是说生长於水中像草可以食用的植物,这也是藻类植物最初给人们的印象,依其外表常见的颜色区别为蓝藻,绿藻,红藻,褐藻,金黄藻等.随著人们对於自然界生物生命现象的了解,生物学家们发现自然界中存在的生物可区分为两大类,一是原核生物(prokaryote)细菌,另一是真核生物(eukaryote)动植物,真菌等,此两大类生物的细胞构造有著明显的差别,前者的遗传物质 DNA 环状散生於细胞质中;没有膜包被的胞器(organelle);蛋白质於 70 S 核醣体上合成.后者的遗传物质多缠绕
4、著碱性蛋白(histone)成为染色质丝,包被於核膜之内;具有胞器如高尔基体,内质网膜,粒线体,叶绿体;蛋白质於 80 S 核醣体上合成.由以上的观念来看藻类植物,可发现蓝藻的细胞构造属於原核生物,但它具有不同於“厌氧光合作用细菌“的光合作用能力,它可分解水产生氧气,这与所有绿色真核生物植物的光合作用方式是一致的,而藻类学家们亦不得不承认蓝藻应属於原核生物,亦即应更名为蓝细菌(cyanobacteria),但习惯上仍有人称它为蓝藻或蓝绿藻.由形态上来看,藻类植物由单细胞的种类,多细胞集合体,丝状体,膜状体,管状礼,以至於具有组织分化的大形个体都有,最大形的褐藻(Macrocystis;巨藻)可
5、高达数十公尺,其间的差异是如此的大,因此亦不容易由形态上对藻类的观念做一规范.最近,利用生物学家对生物演化的假说,认定有性繁殖器官应为一重要的特徵,因此,凡低等植物中之有性繁殖器官为构造简单,不被不孕细胞或组织包被著的种类都是藻类.而轮藻的有性繁殖器官因为外层为不孕的细胞(亦即此层细胞不会形成精细胞或卵细胞)所组成,就不被认为是藻类.二,藻类的分类生物学的分类大都以分子系统,形态特徵,发生演化为依据,现存於地球上的藻类已知的约有二万多种以上,应分为那些大类,亦即几门(phylum),一直没有定论,因为藻类学家们无法确定那一些特徵应作为藻类门的特徵.但至少纲(class)的特徵是被认定的,常被提
6、到的藻类纲有:绿藻纲(Chlorophyceae),红藻纲(Rhodophyceae),褐藻纲(Phaeophyceae),矽藻纲(Bacillariophyceae),金藻网(Chrysophyceae),黄藻网(Xanthophyceae),定鞭藻网(Prymnesiophyceae)等;另外还有些藻类也被动物学家视为原生动物,因为它们有部分的种类与原生动物的特徵没有差别,如裸藻纲(Euglenophyceae),甲藻纲(Dinophyceae).此外,蓝藻纲(Cyanophyta)及轮藻纲(Charophyta)亦常为藻类学家所讨论.兹将各纲之主要特徵列述於下: (一)绿藻纲:绿藻广泛分
7、布於海洋,淡水,土壤,空气中;甚至可生存於雪地.它们通常外观呈草绿色,因含有叶绿素 a,b 之故,此外,亦含有某些叶黄叶,如 lutein,violaxanthin,neoxanthin.大多数绿藻细胞内藉由光学显徵镜可观察到一至多个叶绿体,叶绿体内有一大型的颗粒,称作蛋白核(pyrenoid),淀粉粒排列於其周围或散於叶绿体内,淀粉为绿藻之主要贮藏物质;而纤维素为大多数绿藻细胞壁的组成分.有的绿藻细胞具有鞭毛(多为 2 或 4 条)可於水中自由游动.(二)红藻纲:红藻生长之范圈较为窄小,小部分的种类可被发现於淡水或土壤,大部分的种类著生於海岸边,它们的外观通常呈红或紫色,因细胞内叶绿体所含之
8、色素除了叶绿素 a,d (少数种类含有)外,尚有藻胆色蛋白复合体(phycobilisome),即藻蓝蛋白,异藻蓝蛋白,藻红蛋白等所组成.当藻生长於海岸边低潮线附近或以下时,藻红蛋白含量多的细胞呈红色,若生长於高潮线附近则藻蓝蛋白含量多而呈蓝紫色,甚至有的种类呈现墨绿色.红藻淀粉为其贮藏物,分布於细胞质内,细胞壁由纤维素组成,但有的种类具有木醣聚合物的细胞壁.有些种类还会向细胞外分泌一些黏多醣类的胶质(agar, carrageenan),或再堆积钙质形成坚硬的细胞壁壳,所有的红藻细胞都不具有鞭毛,这项特徵以及含有的藻胆色素种类与蓝细菌的情形一致,因此红藻被认为是较原始的藻类.(三)褐藻纲:褐
9、藻生长的区域为海岸边.它们的外观多为深褐色,因细胞内之色素除叶绿素 a,c 之外尚含有许多的藻褐素(fucoxanthin),贮藏物质为昆布醣(laminarin),细胞壁除了由纤维素组成外尚有褐藻胶(alginate).游走孢子侧生两条不等长鞭毛.(四)矽藻网:矽藻广泛地分布於地球表面,海水,淡水,岩石,土壤上均可找到它们的踪迹.矽藻所含之色素与褐藻的相似,亦因藻褐素含量多而呈黄褐色.细胞由两个矽酸盐结晶构成的半细胞壁构成,具许多复杂细微开孔形成的纹路,在显微镜下展现出它的优美外观.(五)金藻纲:金藻的种类仅有三百多种左右,大多浮游生长於较冷的水中,贮藏物为油滴或金藻昆布醣(Chrysola
10、minarin).细胞著生两条不等长鞭毛.(六)黄藻网:黄藻的特徵大致与金藻类似,大多生长於淡水或土壤,惟黄藻细胞内之色素没有褐藻,矽藻,金藻所具有的藻褐素,另外,许多黄藻的细胞壁由两个半细胞壁(纤维素)构成,它的休眠孢子的加厚细胞壁亦为两个半细胞壁所构成.(七)定鞭藻纲:定鞭藻的细胞形态与前两纲的类似,生长於海洋,惟此纲有些细胞之细胞壁外多了一些鳞片状覆盖物,且游动细胞除了顶生两条不等长鞭毛外,多了一条定鞭毛(亦即构造与正常鞭毛不一样的鞭毛).(八)裸藻纲:裸藻亦称作眼虫,生长於淡水或海洋.细胞前端凹陷成口沟,口沟内著生一或两条鞭毛.细胞内含有许多叶绿体,光合作用色素组成与绿藻的一致.中央有
11、一大型的细胞核,光学显微镜下容易观察到.细胞外没有纤维素组成之细胞壁,系由一层带状(蛋白质组成)呈螺旋排列的周皮(pellicle)包被著.(九)甲藻纲:甲藻亦称为涡鞭毛藻,细胞可分为上下两半,细胞并具有背腹性,生长於淡水或海洋.由腹面中央部位著生两条鞭毛,大部分的种类一条横向环绕著细胞腰部,另一条纵向向下延伸出细胞,细胞壁系由纤维素构成之一片片板块排列於原生质膜下之囊泡内所组成的.细胞内有许多小型叶绿体,所含之光合作用色素除了叶绿素 a,c 之外,尚有甲藻素(peridinin).细胞中央有一大形的细胞核,不论在核分裂之任何时期,核内之染色体永远为缠绕著的,此点与其他真核细胞的情形完全不一样
12、,因此甲藻的细胞核被称为间核(mesokaryote),亦即介於原核生物与真核生物细胞核形态构造中间的一种细胞核.三,藻类之形态藻类形态可分为:单细胞(unicellular, 具或不具鞭毛),集合体(colonial, 多细胞,具或不具鞭毛),丝状体(filamentous, 分枝或不分枝),膜状体(membranous),管状体(tubular),及大型植物体(giant plant).兹将藻类各纲代表性种类介绍如下:(一)蓝藻纲:它们的个体形态有:1.单细胞,如色球藻(Chroococcus),管胞藻(Chamaesiphon).2.多细胞集合体,如平裂藻(Merismopedia),微
13、囊藻(Microcystis).3.丝状体,如颤藻(Oscilatoria),林氏颤藻(Lynbia),鱼腥藻(Anabaena),伪枝藻(Scytonema).(二)绿藻纲:它们在自然界中的个体形态有:1.单细胞,如衣藻(Chlamydomonas),小球藻(Chlorella),顶棘藻(Chodatella),四角藻(Tetraedron),胶网藻(Dictyosphaerium),空星藻(Coelastrum),新月藻(Closterium),鼓藻(Cosmarium).2.多细胞集合体,如实球藻(Pandorina),团藻(Volvox),栅藻(Scenedesmus),盘星藻(Ped
14、iastrum), 水网藻(Hydrodictyon).3.丝状体,如丝藻(Ulothrix),鞘藻(Oedogonium),刚毛藻(Cladophora),水棉(Spirogyra).4.膜状体,如石莼(Ulva).5.管状体,如松藻(Codium),伞藻(Acetabularia),蕨藻(Caulerpa),羽藻(Bryopsis).(三)裸藻纲:它们的形态都为单细胞,如裸藻(Euglena),扁裸藻(Phacus),囊裸藻(Trachelomonas).(四)金藻纲:它们的形态有:1.单细胞,如棕鞭藻(Ochromonas).2.多细胞集合体,如黄群藻(Synura),锥囊藻(Dinob
15、ryon).(五)黄藻纲:黄藻的细胞形态有:1.单细胞,如拟气球藻(Botrydiopsis),角绿藻(Goniochloris).2.丝状体,如黄丝藻(Tribonema).3.管状体,如无隔藻(Vaucheria).(六)定鞭藻纲:它们的形态大部分为单细胞,如三毛黄鞭藻(Chrysochromulina),斑球藻(Syracosphaera).(七)矽藻纲:它们的形态主要有两类:1.左右对称型单细胞,如等片藻(Diatoma) ,针杆藻(Synedra),卵形藻(Cocconeis),桥弯藻(Cymbella),窗纹藻(Epithemia),双菱藻(Surirella).2.辐射对称型单细
16、胞,如直链藻(Melosira),小环藻(Cyclotella),根管藻(Rhizosolenia),角刺藻(Chaetoceros).(八)甲藻纲:它们的形态大多为单细胞,如多甲藻(Peridinium),角藻(Ceratium),裸甲藻(Gymnodinium).(九)褐藻纲:目前没有发现单细胞或多细胞集合体之种类,它们的个体形态有:1.分枝丝状体,如水云(Ectocarpus).2.叶状体,如团扇藻(Padina),海带(Laminaria),马尾藻(Sargassum).(十)红藻纲:它们的个体形态有:1.单细胞,如紫球藻(Porphyridium).2.丝状体,如头发菜(Bangia
17、),串珠藻(Batrachospermum).3.膜状体,如紫菜(Porphyra).4.叶状体,如石花菜(Gelidium),角叉菜(Chondrus),珊瑚藻(Corallina),多管藻(Polysiphonia).四,藻类之繁殖藻类的繁殖分为无性繁殖与有性繁殖,有的单细胞种类一直以无性繁殖为主,有的大型海藻则以有性繁殖为主.无性繁殖多产生单细胞的孢子(spores),具鞭毛的游走孢子(zoospore),或不具鞭毛的无毛孢子(aplanospore),似亲孢子(autospore)等,有的种类会产生多细胞的繁殖体,或以植物体断裂产生的片段(fragmentation)来繁殖.藻类的有性
18、繁殖相当复杂,可归纳成三类:单相单倍体生活史(haplobiontic life cycle, haplont; H, h),单相双倍体生活史(haplobiontic life cycle, diplont; H, d),双体生活史(亦称作世代交替;diplobiontic life cycle; D, h+d).单相单倍体生活史(H, h):植物体(h)配子结合子减数分裂植物体单相双倍体生活史(H, d):植物体(d)减数分裂配子结合子植物体双体生活史(D, h+d):植物体(d)减数分裂减数孢子植物体(h)配子结合子植物体(d)【配子(gamete),结合子(zygote),减数分裂(m
19、eiosis)】【减数孢子(meiospore),孤雌生殖(parthenogenesis)】【同配结合(isogamy),异配结合(heterogamy),精卵结合(oogamy)】【原生质结合(plasmogamy),核结合(karyogamy)】【同宗配对(homothallus),异宗配对(heterothallus)】【雌雄同株(monoecious),雌雄异株(dioecious)】五,藻类与人类的关系 藻类植物是食物链中最基层的生物,基础生产者(primary producer),提供了许多水中生物的食物来源,也提供了许多生物赖以为生的氧气.当然,人类也直接间接靠其生活,长久以来
20、人们知道以海藻为粮食来源,例如在中国及日本的人们即食用绿藻的礁膜藻(Monostroma),蕨藻(Caulerpa),浒苔(Enteromorpha),石莼(Ulva);褐藻的海带(Laminaria),裙带菜(Undaria),翅藻(Alaria),昆布(Ecklonia);以及红藻的紫菜(Porphyra),龙须菜(Gracillaria),石花菜(Gelidium),麒麟菜(Eucheuma)等.最近市面上健康食品绿藻片,蓝藻片,系应用藻类大量培养技术,所生产的小球藻(Chlorella)和螺旋藻(Spirullina).除了作为食物之外,藻类亦可作为饲料添加物,肥料,或当药物使用,如鹧
21、鸪菜即海人藻(Digenia simplex)萃取物,可作为蛔虫驱除药.藻类在工业上被大量应用的则是由褐藻抽取出的褐藻胶(alginate),以及由红藻抽取出的琼脂(agar)和角叉藻聚醣(carrageenan),它们大都被广泛的应用在食品,医药,化妆品,油漆,造纸等工业上,作为安定剂,乳化剂,润滑剂,凝结剂.此外,矽藻土(矽藻死亡后细胞壁沈积而成)可用为滤材,隔热材料,研究实验材料.近年来,由於人类科技的突飞猛进,为了追求更美好的生活水准,往往得到了生活用品的高品质,但却也丧失了环境的品质.藻类在自然环境扮演的是基础生产者的角色,提供了我们生存所必须的有机物和氧气的来源,在生态体系未被人类
22、剧烈改变之前,生产者(如藻类)和消耗者(如动物),分解者(如细菌)间保持著一定的平衡关系.当自然界水体中突然增加大量的营养物时,水中的无机盐和小分子有机物浓度增加,再遇上合适的水温和日照,特定的藻类即有可能开始大量繁殖,最后形成了所谓的水花现象(water bloom),整个水域均被某些优势种占据著,最有名的例子为赤潮(red tide),水花的形成可说是水体优养化(eutrophication)的结果.经常形成淡水水花现象的藻类有微囊藻(Microcystis),鱼腥藻(Anabaena),颤藻(Oscilatoria),小环藻(Cyclotella),针杆藻(Synedra),栅藻(Sce
23、nedesmus),盘星藻(Pediastrum),多甲藻(Peridinium),角甲藻(Ceratium)等,它们中间有些种类会产生毒素,造成水体中其他生物的死亡,或会产生恶臭影响了自来水的供水品质,直接间接都会危害到人类生存的环境.因此,藻类学家们一方面希望找出造成水花现象的原因,另一方面希望藉著不同藻类对不同环境冲击的适应性,敏感性,和忍受性,来找出某些藻类作为水污染防治的生物指标,或利用此特性来分解,吸收,储藏水中的有机物和无机物,以净化被污染了的环境.六,藻类作为溪流水库水质监测指标水资源的短缺在全球气候变迁的阴影下将显的日益严重,为了蓄积地面水往往诉诸於兴建水库,但是水库将河川截
24、断,拦河筑起高坝,改变了既有的溪流自然生态体系,造成了水库的水生生态体系,也造成了水库下游溪流流量不稳定,时而乾涸时而大水的河川另一种生态体系,不仅鱼虾昆虫的栖息环境被改变,他们所赖以维生的初级生产者藻类也因生存环境的改变,而出现不同的种类族群.对於人类而言,水资源之需求随著科技文明的发展愈趋庞大,用水品质的需求也愈趋提升,但科技发展的副产物或废弃物又往往是破坏污染水资源的源头,使得水资源管理经营面临了重大的挑战.水库溪流的管理除了水量的调节之外,最重要的是水质的维护,因此各国无不订定各种标准来保护水源,针对各种不同用水目的来监测并控制水质於一定的水准.目前常作为监测的指标有:(一)沙其盘透明
25、度光线穿透水体的深度,受到水中有颜色物质吸光以及悬浮物质散射光或吸光的影响,若水体中浮游藻类数量高时,光线的穿透度将大幅的降低,而透明度的测定则间接的反映了藻类生质量,因此可以透明度来作为水体优养程度指标.(二)磷含量及磷负荷量磷在自然水体中较为缺乏,且为水中藻类生长的限制因子,当水中没有其他的限制因子时,浮游植物生质量的增加与磷的有效供给量是成正相关的.当湖泊被认为受磷的限制时,必须要考虑以那一种磷存在的化合物作为指标较为合适,而许多水库管理单位常以总磷量来反映磷负荷量,但是很多理论认为以正磷酸盬为指标较恰当,因为总磷中的一大部分为生物不可利用的.(三)氮含量及氮负荷量虽然氮是藻类和水中大型
26、植物体内的主要元素,但因为氮在自然界的平衡相当不容易掌握,它可被蓝绿藻进行固氮作用,也可被细菌进行脱氮作用,因此溪流湖泊优养化过程中氮的重要性无法肯定,一个湖泊除非它已被认定水中植物生长受到磷的限制,氮含量才会被拿来作为潜势指标.(四)总溶解固体量水中结合的离子也可作为优养化过程的间接指标,溪流湖泊中浮游藻类,鱼类,底栖生物增多时,总溶解固体量也会增高.也有直接以导电度来作为指标的,发现导电度,叶绿素,生产量,和藻类体积之间为正相关.(五)叶绿素量叶绿素 a 含量代表浮游植物生质量,也可作为优养化反应指标.但叶绿素 a 并不与藻类生物相大小成直线关系,每单位生质量中的叶绿素量系依细胞的生理状态
27、和它们生长时的光照量而定,此外,不同纲的藻类它们所含的光合作用色素种类也不同.但是以叶丝素 a 含量作为开放水体中富含浮游植物的优养化反应指标仍是可行的,但较不适於富含附生植物及水中大型植物等之湖泊水体.(六)初级生产力一个湖泊的营养状态即为其营养物供给的种类和多寡,而浮游植物的生产力即表现了营养物参与生长的能力,亦即优养化过程的测定,因此以初级生产力的大小来代表湖泊的营养程度,虽然藻类的生长与营养物质的量之间关系并不一致.此外,水库溪流的管理实际上需要知道的,是浮游植物的生物产量(biomass),而与此直接有关的则是透明度的降低,恶臭异味的产生,藻类的大量生长等问题,初级生产力的大小,并不
28、能满足此要求.(七)溶氧量水体中氧气含量的变化亦可作为优养程度指标,溶氧量变化可测量一个季节的时间内连续的变化,可以得到整个季节期间整体改变的讯息,而非只看到浮游植物生长的急剧变化和营养物的变化,因此若是整年追踪溶氧量变化将可得到水体中优养化过程的有用资料.但是以溶氧的变化来表示优养程度仍有其缺点,主要因为它不具有专一性,它不能区别当地原产物质的需氧量,以及外来的物质和流入的 BOD,NH3 所产生的需氧量,此外,溶氧量变化也会因水流程度的变化而造成底部沈积物的需氧量改变.(八)浮游生物族群指标上述分析方法所得之结果均为采样时的瞬间净值,对於水体中营养物的由来分布,以及营养物在水体中的动态变化
29、等,均无法得知与预测.而水体生态系中生物的生长都是经过长时间的适应,较能表现出水体水质的特性,因此溪流水库中的浮游生物种类及其族群组成,应能代表并反映某一水体的优养化过程,但是附著性生物更值得重视.重要的是必须要经过广泛完整有系统的科学研究分析,找出适合本地且具有代表性的种类与生物指标计算方式,及其与水质的相关性,如此将可有利於水质管理和水质保护.浮游植物藻类表现了一个水库湖泊系统中的物理性及化学性因子的总合,同时一个水库湖泊的特性也反应在它的浮游藻类族群结构特性上,它所表现的可能是某些属或种的浮游藻类存在於富营养的湖泊中,或可能是以不同藻类族群存在的族群歧异度经过计算来表示,某些生物指标种也
30、被证实确可忍受相当程度的不同环境,但以浮游藻类族群指标来与其他的营养化程度指标如磷含量和叶绿素 a 此较,则常无法取得相关性.常被应用於水库湖泊水质优氧化之生物指标有:1.藻类族群指标Algae Quotient (AQ)= No. of (Cyanophyceae + Chlorococcales + Euglenaceae) / No. of DesmidiaceaeSimple Quotient (SQ)= Chlorococcales / DesmidiaceaeDiatom Quotient (DQ)= Centrales / Pennales2.腐水度指数Saproabic Ind
31、ex (SI)= S (S H G) / S (H G)G:各指标种之权重H:出现之频率S:指标值3.矽藻群集指标Diatom Assemblage Index to organic water pollution (DAIpo)l m= 100 SRf1Si 1/2 SRf1Eji=1 j=1SRf1Si : 在此地点出现的 l 种好污染性种 Si 在矽藻群集中相对出现频度 Rf 之和SRf1Ej : 在此地点出现的 m 种广适应性种 Ej 在矽藻群集中相对出现频度 Rf 之和4.藻种歧异度Shannon 指数(H) = -SPi lnPiMcIntosh 指数(McI) = 1 (Spi2
32、)1/2Pi:各藻种出现之频度Margalef Index (MI) = (S 1)/log NPielou Index (PI) = H/log SS:种的数目N:所计数之个体数H: Shannon 指数5.湖泊评估指数Lake Evaluation Index (LEI)= 0.25(0.5Chl.a + 0.5 Mac + SD + DO + T)Chl.a:叶绿素 a 浓度 mg/m3Mac:水生植物生物量 mg/m3SD:透明度 mDO:溶氧 mg/lT: min(TP, TN)总氮或总磷浓度 mg/m3常被应用於河川之生物指标有:1.腐水系统(Saprobic System)强腐性
33、 polysaprobe:没有藻类及植物生长a 中腐性 a-mesosaprobe:蓝藻,矽藻,绿藻大量出现b 中腐性 b-mesosaprobe:蓝藻,矽藻,绿藻出现,鼓藻较多贫腐性 oligosaprobe:浮游藻类少,附著藻类多2.腐水指标(Saprobein Index)SI = SSh/ShS:腐水指标生物种(1-4),1 为贫腐性指标生物种h:指标生物之相对丰富度(1-5),1 为偶尔出现3.歧异指标(Spieces Diversity Index)d = (S 1)/lnNS:水中生物种类N:个体种数4.族群歧异指标(Community Diversity Index)I = -
34、SPi lnPi陈伯中 老师小档案(德国歌廷根大学 博士)现职弘光科技大学生技系教授弘光科技大学医护学院院长中华藻类学会前任理事长专长光合作用藻类生态显微镜技术杨素真老师(彰化师大生物学系讲师)人的肉眼由於先天的限制,在 25 cm 的明视距离下,只能分辨相距 0.2 mm 以上的两点(即解析力为 0.2 mm).生物的种类繁多,其个体的大小差异很大,有些种类个体很小,肉眼无法看到,有些种类个体虽然很大,但其内部的细微构造亦非肉眼所能察见,必须借助显微镜的观察,才能辨识微小的生物或微细的组织构造,因此,要探索生物之美就必须熟悉显微镜的构造及使用方法.(一) 显微镜由哪些构造组成 (如下图所示)
35、目镜,物镜:将影像放大的透镜组.载物台调整钮:能够平顺缓慢的移动玻片,帮助追踪样本.光圈:调整投射於标本上之光线强弱.调节轮:调整焦距的主要构造.(二) 如何使用显微镜 显微镜操作时须先用低倍观察,较容易找到希望观察的物体,一旦发现目标,再以高倍放大详细观察确认.观察玻片时,请依照下列步骤进行 : 1,将玻片置於载物台上,侍观察的检体朝上.扳开载物台上的弹簧夹,将玻片固定在夹内.(注意:请确认是否夹好,以免玻片跳起,造成同学受伤或损及显微镜镜头). 2,打开光源开关,将光源电压由最低的位置逐渐调高.必要时,可将玻片上的观测区先移至光线投射位置.3,将低倍物镜转到载物台的上方,并确定物镜应卡在正
36、确的位置.4,用粗调节轮将载物台提高到最高的位置. 5,经由目镜观察玻片上物体,用细调节钮调整焦距,这时候不可用粗调节钮调整焦距.若使用的是双眼显微镜,应配合使用者双眼的宽度,调整两个目镜间的距离,使两眼看到的视野完全重叠为单一视野.若使用单眼目镜,必须睁开双眼观察,否则眼睛很快就会疲倦. 6,戴眼镜的使用者若以裸眼观察,须调整目镜之焦距,将可调整焦距的目镜用一张纸片遮住,两眼透过目镜观察,并以细调节钮调整焦距至影像清晰,然后移开纸片放在固定目镜上,仍以两眼观察目镜,用手指旋转目镜,调整焦距至影像清晰,移开纸片后即可作一般显微镜观察. 7,调整聚光镜下方的光圈,使进入的光线增加或降低,以便得到
37、最清晰明亮的影像.将光圈关小可降低光线亮度,在低倍放大时可改善明暗对比,并增加视野深度. 8,一旦看到玻片上的影像,就可开始旋转载物台的调整钮,移动玻片寻找待观察物体.9,看到待鉴定的物体,若须要进一步放大观察,可选用高倍乾式或油浸目镜放大观察.从低倍进一步作高倍放大,须将高倍乾式物镜转到载物台上方,然后将聚光镜之光圈部份开放,当然聚光镜应保持在最高的位置.可能须要用细调节钮稍微调整焦距,但是不可用粗调节钮调整焦距.乾式高倍物镜观察的玻片应盖上盖玻片,否则影像的清晰度会稍差.若要增加影像亮度,应先打开光圈,如果亮度还不够,再调高光源电压,如此可延长灯泡的使用寿命,不过这种方法所看到的影像色温较
38、低(偏向橙色),不适合用来作显微摄影的照明. (三) 放大多少 显微镜之放大倍数之近似值,趋近於接目镜与接物镜放大倍率之乘积.(四) 物体实际大小怎麼算 (显微测量法)欲得知所观察物体的实际大小,首先在目镜的两镜头之间加装一个目镜测微尺(如图 2-1a 所示).在载物台上置一载物台测微尺(如图 2-1b 所示),该测微尺为载玻片上刻有一段划分 1 mm 为 100 小格的直线,即载物台测微尺上每小格的长度为 0.01 mm (10m m ).使用方法为:移动载物台测微尺,使两测微尺之一端刻度重叠成一直线,再检视另一端刻度重叠处,分别计算此一区间内,两测微尺上之格数,则目镜测微尺上每一格长度之计
39、算如下:(a)(b)图 2-1 (a)两种不同的目镜测微尺(Ocular micrometer)(b)载物台测微尺(Stage micrometer)(五) 哪些事项该注意 1,严忌单手提取显微镜. 2,若须移动显微镜,务必将显微镜提起再放至适当位置,严忌推动显微镜(推动时造成的震动可能会导致显微镜内部零件的松动,切记!),使用显微镜请务必小心轻放. 3,使用显微镜时坐椅的高度应适当,观察时更应习惯两眼同时观察,且光圈及光源亮度皆应适当,否则长时间观察时极易感觉疲劳. 4,转动旋转盘时务必将载物台降至最低点,以免因操作不当而刮伤接目镜之镜头. 5,标本染色或其他任何操作皆应将玻片取下,操作完成
40、后再放回载物台观察,切勿在载物台上操作,以免染剂或其他液体流入显微镜内部或伤及镜头. 6,观察完一种材料,欲更换另一种材料时,务必将载物台下降至最低点,换好玻片后再依标准程序重新对焦,切勿直接抽换标本,以免刮伤镜头或玻片标本. 7,显微镜使用前后皆应以拭镜纸 ( Lens paper ) 及 95% Alcohol清洁所有镜头,擦拭时应沿单一直线方向轻拭,不可旋转磨擦. 8,擦拭显微镜镜头时只能用拭镜纸 ( Lens paper ),切勿用其他纸张或手指接触镜头. 9,用毕显微镜应将载物台下降至最低点,并将低倍镜对准载物台中央圆孔处,将电源线卷好,盖上防尘罩,并收入存放柜中. 10,若长期不使
41、用,应以 Xylene ( Xylol ) 清洁所有镜头. (六) 实际操作观察水中浮游性的藻类,一般常用浮游生物网(有各种不同的孔径大小可供选择)捞起采集.附生性或著生性的藻类,则可用牙刷或毛刷,将附著在石头上或水生植物的藻类刷下来,置入装有取样点河水的烧杯或采样瓶中,携回实验室以显微镜观察并做描绘及记录.若觉采集的藻类浓度过低,难以观察,则可将采集的水样置入离心机,以 3000-3500 g 离心 10-15 分钟,浓缩藻样,倒去上层液,保留下层藻样,以利观察.接目镜 ( 目镜 )接物镜 ( 物镜 )镜臂目镜调整环粗调节轮载物台调整钮电源光圈光源细调节轮载物台旋转盘载物台测微器目镜测微器目镜测微器
