零下任務 ：臺灣科學界第一次南極長征

名人推薦：前國立海洋生物博物館館長方力行　專文導讀

中央大學地球科學學院院長王乾盈

臺灣海洋大學校長李國添

高雄海洋科技大學校長周照仁

中央研究院生物多樣性研究中心執行長邵廣昭

中山大學海洋科學學院院長陳宏遠

臺灣大學海洋研究所所長戴昌鳳

正修科技大學校長龔瑞璋

一致推薦

導讀 前國立海洋生物博物館館長 方力行

南極，我來了！

世界上有些地方你永遠無法弄清楚，就像沒法對夏天的蟬說明冬天有多寒冷一樣，看簡介不行，看影片不行，看浮光掠影的遊記一樣不行，除非講故事的人真正在那個特殊的環境中生活過、工作過、體驗過，對所有的細節點滴在心頭，譬如南極。

從一九九○年代末期，全球暖化成為人類真實的夢魘開始，「南極」變成了世界最時髦的名詞之一，溶解的冰山、企鵝的命運、成千上百新物種的發現，各國在南極競相研究的成果，甚至特殊而奢華的南極旅遊，無不成了科學、新聞與流行的話題。

但是平心而論，對臺灣而言，除了隨人道短長的時尚感以外，政府有計畫、有目標，有做法的去了解南極這一塊地球上最後處女地的規畫，幾乎是零；在這個現今世界上最主要之一的科學舞臺上，我們其實只是大時代洪流邊緣的旁觀者而已。

不過科學是沒有國界的，求知的心是沒有藩籬的，雖然南極探險需要強大的國力或地緣，外在環境全然不利於臺灣進行此一領域的研究，但是仍有極少數的科學家卻從來沒有放棄過對南極研究的夢想，就像冬眠中的種子般，一直懷抱著發芽的希望，期待有朝一日，春和景明，終能破土而出，開枝散葉，蔚然成林。

二○○八年，漫長的等待，曙光乍現，在兩岸政府促進教育、科學、文化交流的政策，並且非常善意而特殊的協助下，大陸極地研究的旗艦「雪龍號」破冰船於二○○九年四月一號，突破所有禁忌與限制，首度拜訪高雄港，並正式開啟了海峽兩岸共同探究極地之門。

但是臺灣究竟要做什麼樣的研究才能把握這珍貴的機會，發揮自己的所長，從先進國家中已有的南極研究中，殺出一條血路？參與此次計畫的三個機構，國立海洋生物博物館、正修科技大學及東華大學，就各項專長，詳予討論後，訂下了三個目標：

（一）建立海生館南極標本館藏，供臺灣社會參觀利用。

（二）現今的生物科技研究領域中，自特殊生物體內研發天然化合物，尋找抗病新藥，蔚為主流，而南極的生物極少人能獲得，海生館在這方面的技術又屬全球領先群，兩者結合，有所成就的機會就很大了。

（三）環境汙染一直是世界關注的主要議題，南極又是人類認為世界上最後一塊淨土，正修科大環境檢驗中心對持久性有毒有機汙染物（如戴奧辛）的研究檢驗能力，已是國際認證的知名機構，若藉此次機會調查南極生物與環境的汙染狀況，進而有所發現，意義非凡。

目標既定，整裝而發，勉力以赴，終有所成，不同於一般南極寫景、寫心情、寫冒險的書籍，本書正是忠實而且第一手報導了中華民國首次由博物館、兩所大學共同組成的研究團隊登陸南極，與大陸優秀的科學家及專技人員密切合作，研究考察的過程與成果，文中不但有許多有趣的生活經歷、特殊境遇、好奇又忐忑的心情，而且最後所發現的許多新物種、發掘的新知識，更可能成為未來重大科學研究的基石。

不過就像所有令人愛不釋手的書籍一樣，書中真正觸動讀者情感的，還是稀有、曲折、艱困、特殊的冒險旅程，以郭富雯為主、林家興和許廷煒先生為輔的三位先遣學者，親身經歷，透過毫不虛飾的信實文字，讓我們得以坐在家中，神遊了一趟深度的南極之旅。

從行前會議和海上釣魚開始，作者先讓我們體會了在野外尋覓自然生命，總是引人好奇的生物採集經驗，然後非常難得的，居然可以詳細參觀了中山、長城研究站以外的澳洲、俄國、印度以及智利、韓國等多個國家的極地工作站，這些描述鮮活的反映了不同國家的國力和做事態度。

南極的風險是一定要提的，在層層規範和諄諄告誡下，研究人員還是遇到了驚險的冰山崩塌、冰隙裂開及船筏漂流受困等危機，好在都幸運的免於劫難，寶貴的經驗不但成為當事人珍貴的回憶，也是後繼者最好的教材。

南極工作的食、衣、住、行跟地球上其他地區的研究站都不太一樣，頗為新奇。雪龍號上的航海生活同樣饒富興味。我年輕時從事海洋調查研究，也曾上過不少大大小小的船隻，相形之下，雪龍號真大，像座海上行宮，不過去南極可要經過「咆哮西風」帶，想到那兒的狂風巨浪和船隻的顛簸搖擺，還是覺得羨慕就好了。

作者們在南極的生活中，有鄉愁、有友情，還有勞役，慶典，不過一路讀下來，倒是覺得年青學者在初嚐這漫天冰雪的苦寒之境時，能和一群言語相通、文化相似、血濃於水的朋友們相互協助與工作，還真是幸運；不知讀者中有多少人曾經在萬里之外，舉目無親、舉步維艱的異域裏想努力做出一點成績？如果有，你一定會喜歡這本書。

南極，你雖然在萬里之外，但是當「和風動土，正父老催人早作」的時機來到時，我們必不會缺席！



緣起：南極的滋味 前國立海洋生物博物館館長 方力行

　　1977年4月初的某一天，我正在中央研究院動物研究所張崑雄老師的手下當助理，忽然接到指示，前往基隆水產試驗所領兩箱南極蝦回來做研究分析。這可是不得了的大事，當年水試所的試驗船「海功號」，不過小小700噸，居然遠航南極海區進行海洋資源探測，捕撈了100多噸的南極蝦，毫髮無傷，載譽歸國，大家除了欽佩他們為國家冒險犯難、開拓海洋資源的精神和勇氣外，更好奇的是「南極」為什麼資源豐富？「南極蝦」是什麼滋味？尤其是後者，來自那麼遙遠神祕的地方，想必是山珍「海味」、人間珍饈吧？不過因為是探測漁源的實驗航行，採回的樣品有限，自是工作優先，不可能有什麼滿足口腹之欲的空間了。

──南極滋味，深銘心中──

　　而我就是好命，因為在大學時雙修化學的背景，所以南極蝦許多分析工作就落在我頭上了。兢兢業業的將老師交代的每一項工作都完成後，剩下的那點樣品要如何處理呢？當然就祭了五臟廟。

　　那麼南極蝦到底是什麼味道？得先從牠的分析結果講起：蝦中有超過百分之九十是水分，肌肉結構其實很疏鬆，細胞液則含有許多溶解性的有機酸分子（如氨基酸等），蝦殼占的比例相對較大，這種材料怎麼會好吃？但是入口時那些有溶解的分子卻是很重要的味覺成分，造就了非常鮮甜甘美卻沒有實質咀嚼感的特殊經驗。「這就是南極的滋味嗎？」我深銘心中。

結語：前國立海洋生物博物館館長 方力行

　　一縷從1977年留在舌尖的南極蝦滋味，在32年後促成了海峽兩岸「60年來第一船」的破冰訪問，33年後點燃台灣科研整合探索南極的第一把薪火，而它的初步成果，就令人眼界大開：

　　誰能想到遠在南極的企鵝都已受到這麼明顯的汙染，顯示人類所了解的環境汙染只是冰山的一角，我們一定要更謹慎的管理好自己的行為。

　　南極冰天雪地中的豐富生命也讓我們對生命的韌性與多樣性心生敬畏，反省人類長久以來以自我為中心的思考方式，是不是太淺薄又狹窄了？

　　而南極的富源，如在盛產期的時候，單一物種生物量是全世界所有生物中最大的南極蝦；全世界蘊藏量最大的淡水資源；各種奇特生物中可以作為人類對抗疾病、細菌、病毒的天然化合物成分；甚至未來極地旅遊的觀光產業，都是可能在我們未來的科學研究和國家發展上扮演重要的角色。

　　不過，這一趟史無前例的「零下任務」，真正給我們啟發的是：政治家的開闊，讓國家有無限可能；科學家的堅持，讓知識不斷延伸；研究者的努力，讓夢想變成真實；而每一個人心中深藏的人文情懷，則能讓無情的冰雪、艱困的旅程、危險的任務，都變成浪漫、豐富而美好的旅程。



Part E 我們的發現

二○○九至二○一○年間，在南極中山站及長城站採集而得的樣品數目，共包含甲殼類一百四十八隻、軟體類六十四隻、魚類六十三隻、棘皮類一百二十七隻、腔腸類兩隻、環節類兩隻和藻類兩種，共計四百零八個樣本，目前均已收藏在海生館的標本典藏室，而相信海生館亦是目前國內極區海洋生物蒐集數量與種類最完整的單位，其中部分樣本數較多的海洋生物樣品，除留作典藏研究之外，部分樣品已轉送至海洋天然物化學及海洋環境化學等相關研究室作進一步的研究與分析。

南極周邊水域在地理位置上為全球洋流的交會處，周邊水域生物的豐富度與歧異度有其特殊性，特殊的生態系統提供了豐富且多樣化的研究材料來源。

南極生物厲害的抗寒機制

在生物多樣性組成方面，因為南極只在夏天會繁生大量的浮游植物，造就食物金字塔中下層基礎的生產力，其他時間則窮冬閉藏，因此缺少了次級消費者，反而多了寄生或共生的物種形成穩定的生存關係，以度過寒冬，這些物種與寄主是否有共演化的關係，是值得深入研究的主題。

在南極，多數的生物都必須擁有特殊的保護機制，才可以度過寒冷的氣候，其中最廣為人知的就是魚類體內的抗凍蛋白，這些抗凍蛋白可以降低血液的凝固點，使它們的血液不會在低溫下凝固。

某些微小的生物，例如輪蟲可以休眠長達四個月，不吃不喝。海洋微細藻類則會凍結在冰中，藉由含有高鹽分的「鹵道」生存，亦即當海洋微細藻於凍結的冰中，因滲透壓及溶質效應的關係，海洋微細藻會發生脫水的現象。最後微細藻中只留下高濃度之鹽類，此高濃度的鹽類有助於減少微細藻內冰晶的產生，因而具有抗寒抗凍的效果。

此外，南極的鳥類也有特殊的適應方式，海鷗的腳通常可以維持在零度左右的低溫，但身體溫度卻可以高達三十二度，這樣的機制是為了減少腳掌與腳底下的冰層的溫差，減少熱量的流失。

而為了適應南極特殊氣候也出現許多寄生型生物，例如一些小型甲殼類以及蠕蟲、線蟲等，它們多半寄生在其他動物身上，獲取其養分。這樣的例子不在少數，例如南極魚類不管體內、體外，通常都有大量的寄生蟲，而單一個海綿族群上面就有成千上百的橈足類寄生。這些物種與寄主是否有共演化的關係，是值得深入研究的主題。

生長在如此特殊環境中的海洋生物，其生長和代謝過程中，和一般常溫下的生物，必然有所差異，因此也有極大機會產生並積累大量具有特殊化學結構，及特定生理活性和功能的天然活性分子，這些活性分子的特殊化學構造，就是海洋藥物研究與開發的基礎，而對於極端環境生物的研究更具有相當的助力。

海綿：具有發展為海洋天然藥物的潛力

例如在後續二○一一至二○一二年的採樣，從企鵝島的潮間帶裡發現到有兩小塊拇指大小的海綿碎塊。海綿已證實是最具發展為海洋天然藥物的海洋生物物種之一。這樣的發現令我們相當興奮，便開始留意是否在潮間帶間就可以採集到足夠實驗進行的海綿數量。（畢竟來南極不是容易的事，且活體生物非經允許不准帶出南極，而且就算帶回去也難以養活。）

海綿是海生館在南極採樣的主要目標物種之一，主因是屬於多孔動物門的海綿在海水中並無法移動，就外觀而言，也不像有堅硬骨骼可用於防禦的石珊瑚，或是具有刺絲胞的海葵，或是水母有攻擊性，因此在海洋中，牠本應該是獵食者喜愛的食物；但相反的，會攻擊海綿或以海綿為食的海洋生物卻相當少（幾乎沒有）。

研究顯示，在演化上，海綿利用共生在體內的微生物或是藻類，或是它自己本身能產生一些特殊的天然化合物，作為化學防禦機制（主動或被動都有可能）。這些海洋天然物往往具有相當特殊的生物活性，可以對抗癌細胞、抑制發炎反應、抗菌、抗瘧疾原蟲、抗病毒、免疫調節，甚至是抑制病蟲害等醫療或農業上極大的潛在發展價值，現已有自海綿中分離出的化學成分成功發展為抗癌藥物的實例。最廣為人知的就屬Cytarabine（Ara-C）和Vidarabine（Ara-A），前者是抗癌藥物，後者為抗病毒藥物，兩個都是來自於加勒比海海綿（Cryptotethia crypta）所分離出的核甘酸類化合物衍生出的化合物，迄今已使用超過四十年。二○一○年十一月，美國食品藥物管理局（FDA）又通過一個來自於日本太平洋沿岸的大田軟海綿（Halichondria Okadai）所分離出的halichondrin類化合物的衍生物E7389（eribulin）用來治療對於紫杉醇類化合物無效的末期乳癌病患，所以對於從事海洋天然物研究的我們而言，南極的海綿是個極為有趣的題材。

有一天，在長城灣一處礁石區的縫隙發現一個海綿群落，鮮黃色的海綿映入眼簾，令我們相當振奮。這個礁石區塊在漲潮時是整個淹沒在海水下，而且有相當多的礁石縫隙，進行地毯式搜索後，果然陸續在附近的尖石縫中發現了數種顏色或型態有差異的海綿（賓果！中大獎了）。無奈當時潮水開始漲上來，為了確保能安全離開，決定先回長城站從長計議，看如何可以採集到足量的海綿進行分析。隔天按著站上的潮汐表算好時間，在開始退潮時，立刻動身去採樣。海綿是海水裡的生物，它的生活環境不管如何靠近海面，還是在海面以下，採樣也是要將手伸進去海水裡面進行採集。（冷啊！）

我們依據之前的經驗，在工具間找到相當方便使用的器材，像是槌子、刮刀、長夾，但所有的器具都不如雙手靈巧方便，尤其當樣品是在幾噸冷凍石頭夾縫之間，因此我們還是得利用萬能的雙手，伸手進入攝氏約1度左右的海水裡。剛開始約十到二十秒還有相當敏感的觸覺，能夠感受海綿粗糙的表面跟岩石溼滑的不同觸感，不久之後，手的感覺急速下降，挖了一、兩塊海綿後，再伸進去水裡，已經感覺不到觸摸到的東西表面有甚麼差異，於是兩人不斷的換手交替，順利採集到不少樣本。最後兩個人的手皆凍到刺痛不已，臉色發白，褲子也都進水，仍覺得不虛此行。

南極生物萃取物可抗癌、抗發炎

目前自南極海域帶回來的樣品，經初步檢測分析發現：在體外的細胞試驗，極地海膽及橘紅蜈蚣櫛蛇尾（陽燧足）的有機粗萃取物，加入發炎的細胞或是腫瘤細胞中，發現這兩種生物的萃取物具有抗發炎及抗癌的生物活性，表示這兩種萃取物內可能具有能夠抑制發炎及殺死癌細胞的化合物存在，如能分離純化出化合物，分析出其化學結構，就能成為未來的候選新藥之一。

南極的海洋生物與熱帶及亞熱帶的生物有相當大的差異。對於極區生物所含化學成分的研究，過去受限於樣品採樣上的限制與後續生物樣品的供應，一直相當缺乏。只有少數的探勘是針對南極的海洋生物物種進行分類研究。

物種的多樣性與化學的多樣性經證實是息息相關的。二○○五年起，國際間對極地的海洋生物多樣性調查有相當大的進步，二○○七至二○○八年間的國際極地年（International Polar Year）調查顯示，發現超過六千種海洋生物，涵蓋魚類以及各式各樣的無脊椎動物，多數為南極或南大洋特有物種，前面文章所提及的海天使就是南北極的特有物種之一。世人對於這些生物的基礎生物學與生態習性所知甚微，更遑論進一步研究其化學成分。未來在國內各研究團隊的合作之下，我們預期可以自極區海洋生物的體內獲取相當的潛在化學資源，在上、中、下游的研究，利用海生館已成熟的海洋生物科技與養殖技術加以串聯。

Part E 「地球最後淨土」已受汙染

從南極考察帶回企鵝屍體（以二○○八年及二○○九年南極考察帶回的樣品），進行企鵝體內所含持久性有機汙染物之檢測，發現所含戴奧辛（PCDD/Fs）、多氯聯苯（PCBs）及多溴聯苯醚（PBDEs）等汙染物含量，若與一般家禽肉品所含戴奧辛含量相較，明顯高出許多，大約是雞肉的二十倍，豬肉的五百四十五倍，真是大出意料之外。更可見南極大陸雖極少有人類活動，但全球工業產生的各種持久性有機汙染物，仍會經由大氣循環的輸送或洋流循環等途徑而帶到南極。南極溫度極低，使得這些汙染物不易分解破壞，再加上食物鏈的生物累積作用，使得原本以為地球上最乾淨的南極環境都受到汙染，而位於食物鏈頂層的生物，如企鵝，甚至鯨魚，健康受到嚴重的威脅。

戴奧辛主要來自人類焚化廢棄物、發電或製造能源、其它高溫排放源、金屬冶煉與化學製造等。

a.燃燒源：大部分燃燒源都會產生戴奧辛，包含廢棄物焚化（如都市垃圾、下水道汙泥、醫療廢棄物與有害廢棄物）、燃料的燃燒（煤、木柴與石油產品）、其它高溫排放源（水泥窯）與未受控制的燃燒源（森林火災、住宅火災與農廢露天燃燒）。美國人習慣於在家後院露天燃燒廢棄物，露天燃燒因而成為美國最大之戴奧辛排放源。

b.金屬冶煉、精煉與製程：一次與二次金屬冶煉（如鋼鐵製造業的燒結爐及電弧爐與廢金屬二次精煉）製程中都會生成戴奧辛。

c.化學製造：在如氯漂白之木漿、氯酚與除草劑生產過程中，戴奧辛有時會以副產物的形式生成。

戴奧辛為已知毒性最強化合物之一，其中又以稱為「世紀之毒」的2,3,7,8-TCDD毒性最強，國際癌症研究局已將戴奧辛歸類為第一類的「已知人類致癌物」，它和軟組織腫瘤、惡性淋巴腫瘤的發生很有關係，並容易產生肝毒、皮膚毒性，也會導致孕婦流產或畸胎。

由於戴奧辛是非常穩定的化合物，具親脂性，極難溶於水，且具持久性，進入生物體後即積存於脂肪當中，所以在食物鏈中會有生物累積及生物擴大的效應。戴奧辛一旦進入環境中，即會廣泛分佈，在如空氣、土壤、水、食物等介質中，都可偵測到它的存在，尤其以食物中的肉、魚、奶、蛋類食品最常發現。因此，一般人於日常生活中就很容易不知不覺接觸戴奧辛，稱為「背景暴露」，研究發現超過百分之九十的背景暴露來自飲食。

戴奧辛已進入南極環境中

南極大陸位於地球最南端，百分之九十八的地表面積終年為冰層所覆蓋（平均冰層濃度兩公里，最深達四公里），氣候嚴寒，在歷史上幾乎不曾受到人類活動干擾，被視為「地球最後的淨土」。但二十世紀以來，南半球的經濟及工業活動成長迅速，產生的汙染物質，例如有機氯農藥可能傳輸至南極地區。此外，其它的持久性有機汙染物藉由全球性的揮發／沈降循環，從較低緯度的地區散佈到南極地區。

從整體來看，南極地區環境及生物體中測得的汙染物比南半球其它地區來得低。都市地區、高度農業地區及以噴灑殺蟲劑控制病媒昆蟲的地區，最容易產生持久性汙染物，這些汙染物進入南極地區的主要途徑是大氣傳輸。此外，遷徙性的羽族及哺乳動物，也可能是影響南極局部區域持久性汙染物分佈的重要原因。因地表冰層造成極度寒冷，南極大陸的內陸地區會有持續向下及向外的氣流。這股氣流溫度低且密度高，持續吹向海岸地區。這股氣流造成的氣壓變化會引起中緯度地區的空氣向南極移動，將水氣、其他氣體及懸浮物質帶至南極。

整體而言，這些持久性有機汙染物在大氣中的濃度是隨著緯度升高而降低的，在南極地區的濃度最低，初步調查指出在南極地區，大氣中持久性有機汙染物的濃度在南極半島及周遭島嶼比在內陸區為高。

以二○○八年及二○○九年南極考察帶回的土壤、糞土、地衣等樣品，進行所含持久性有機汙染物的檢測，其中土壤、糞土、地衣中所含戴奧辛（PCDD/Fs）、溴化戴奧辛／葳喃（PBDD/Fs）、多氯聯苯（PCBs）、多溴聯苯（PBBs）及多溴联苯醚（PBDEs）含量，與國內外研究相較，南極土壤中持久性有機汙染物約與背景地區（一般未受汙染地區）及鄉村地區土壤相近。至於糞土則因混有動物的排泄物，故持久性有機汙染物含量較南極土壤為高。

導讀 前國立海洋生物博物館館長 方力行

南極，我來了！

世界上有些地方你永遠無法弄清楚，就像沒法對夏天的蟬說明冬天有多寒冷一樣，看簡介不行，看影片不行，看浮光掠影的遊記一樣不行，除非講故事的人真正在那個特殊的環境中生活過、工作過、體驗過，對所有的細節點滴在心頭，譬如南極。

從一九九○年代末期，全球暖化成為人類真實的夢魘開始，「南極」變成了世界最時髦的名詞之一，溶解的冰山、企鵝的命運、成千上百新物種的發現，各國在南極競相研究的成果，甚至特殊而奢華的南極旅遊，無不成了科學、新聞與流行的話題。

但是平心...

推薦序：得來不易的南極體驗　　文/海生館館長 王維賢
導讀：南極，我來了！　　　　　文/前海生館館長 方力行
緣起：南極的滋味　　　　　　　文/前海生館館長 方力行

南極概況

PART A 冰雪中採樣

　序幕
　零度C下的垂釣
　出海採集
　第一批樣品入庫
　翻冰帶來的海底標本
　冰川水與恐龍蝦
　帝王企鵝的新鮮糞便

PART B 考察站地球村

　走訪智利、烏拉圭、韓國、俄羅斯極地站
　超環保的澳洲站
　只見貨櫃屋的印度站
　丘陵上的雷達天線陣
　內陸隊在冰穹上拚搏
　搖晃中考察的大洋隊

PART C 歷險與愁緒

　從冰山崩塌現場死裡逃生
　漂流受困冰洋中
　工安意外釀成低氣壓
　不會再流淚了

PART D 南極歲月

　南極和你想的不一樣
　那些在船上的日子
　極地食衣住行
　科學家也要當值日生
　卸貨臨時工
　掛病號
　在極地過年

PART E 我們的發現

　亞熱帶科學家與南極水域的第一次接觸
　令人驚豔的水底世界
　超耐寒的極地生物
　「地球最後淨土」蒙塵

後記：人類南極探險回顧　　　　文/中國資深極地科學家 王自磐
結語　　　　　　　　　　　　　文/前海生館館長 方力行

推薦序：得來不易的南極體驗　　文/海生館館長 王維賢
導讀：南極，我來了！　　　　　文/前海生館館長 方力行
緣起：南極的滋味　　　　　　　文/前海生館館長 方力行

南極概況

PART A 冰雪中採樣

　序幕
　零度C下的垂釣
　出海採集
　第一批樣品入庫
　翻冰帶來的海底標本
　冰川水與恐龍蝦
　帝王企鵝的新鮮糞便

PART B 考察站地球村

　走訪智利、烏拉圭、韓國、俄羅斯極地站
　超環保的澳洲站
　只見貨櫃屋的印度站
　丘陵上的雷達天線陣
　內陸隊在冰穹上拚搏
　搖晃中考察的大洋隊

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