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二氧化碳浓度对水草变红的影响

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    根据丹麦Tropica 的水草型录,粗茎水苋的水中叶是红色的,形态长得很像红柳。

    那么水族界所称呼的青红叶(小红叶)之学名到底是啥?根据 Christel Kasselmann 女士在“水草 450 种图鉴”的说法,青红叶(小红叶)在水族界虽然已经出现几十年了,但其学名常被误用成 Nesaea crassicaulis,而青红叶(小红叶)至今始终没人知道其真正的原产地,虽然 Christel Kasselmann 多年来努力地查证,也还是无法找到真正的学名,因此认为青红叶(小红叶)的学名只能暂时称为 Nesaea sp.,美国的水族界则将学名标示为 Nesaea sp. "red"。

    就连德国的水草专家和美国水族界也无法查出青红叶(小红叶)的学名了,两岸三地水族界搞错了青红叶(小红叶)的学名也就不需要感到太过内疚。然而最令我感到啼笑皆非的是,中文版的维基百科,竟然把 Nasaea 这一属的水草称为“非洲红柳属”!

    话说“非洲红柳”这个名称其实所指的是塞内加尔水苋(Ammannia senegalensis),此水草乃是当年(约 1991 年)我为了增加台湾水族市场之水草品种选择的多样性,勾选了一长串的水草名单并委请水族进出口商引入台湾水族市场的,俗名也就顺理成章的由我直接命名上市,而我取名“非洲红柳”的目的也只是为了要和红柳(Ammannia gracilis)加以区分!

    想不到如今中文版的维基百科竟然把“非洲红柳”当作 Nesaea 这一属水草的学名,真希望两岸的植物分类学者能早日出面改正这个谬误。

   无论如何,本文的重点并非要探讨水草的命名问题,我们还是回到二氧化碳和花青素的议题上,到底丹麦的研究有何值得参考的发现?

    罗贝力的水上叶色彩较红,因含有较多的花青素。

    进行实验的罗贝力(Lobelia cardinalis)和粗茎水苋(Nesaea crassicaulis)分成了三组二氧化碳浓度:空气二氧化碳水上组、低二氧化碳水中组(40 μM = 1.76 ppm)和高二氧化碳水中组(1.5 mM = 66 ppm)。而二氧化碳则是透过 pH 控制二氧化碳扩散筒的方式来调节。低二氧化碳水中组能控制在 40 μM(1.76 ppm,若我有换算错误,欢迎用力指正),真的令我感到相当之讶异,这简直就是天然水草缸的二氧化碳浓度等级了。

    经过了一个月的栽培后丹麦的学者针对各组的水草叶片进行了许多的数据分析。由于我们在此要探讨的是水草变红的问题,所以就把焦点放在“色素”的分析上。首先来看看叶黄素,胡萝卜醇(Xanthophyll )(包含紫黄质、花药黄质、玉米黄质)和叶黄素(Lutein)的浓度,罗贝力在空气中和高二氧化碳水中,叶黄素和胡萝卜醇的浓度并无差异,但在低二氧化碳水中则呈现具统计学意义的偏低浓度;粗茎水苋则不论是在空气中、高或低二氧化碳水中,叶黄素和胡萝卜醇的浓度都无差异。

    至于我们最关心的花青素(Anthocyanin),罗贝力在空气中的花青素浓度最高,而在低二氧化碳水中低浓度最低,这两者呈现统计学上的明显差异,在高浓度二氧化碳水中的花青素浓度则居中,且和空气中与低二氧化碳两组个别都无统计学上的差异;粗茎水苋的花青素则是在空气中栽培的浓度最低,在低二氧化碳水中的花青素浓度明显比空气中来得高很多,而高二氧化碳水中的花青素浓度又明显比低二氧化碳水中来得高很多。

    罗贝力的水中叶之花青素含量反而不如水上叶,因此呈现翠绿色。

    用简单的概念来说,罗贝力草在空气中最红,在高二氧化碳水中次之,在低二氧化碳水中则最绿;
粗茎水苋在高二氧化碳水中最红,在低二氧化碳水中次之,在空气中则最绿。这个结果基本上证实了许多水草玩家的观察:打二氧化碳会让水草变的更红。丹麦的学者发现,罗贝力和粗茎水苋的水上叶或空气中栽培,两者的花青素含量其实是相当的,但在水中栽培的环境下,罗贝力的花青素浓度反而是下降的,粗茎水苋的花青素浓度才有大幅增加。对于这样的差异表现,丹麦学者的解读是,花青素在粗茎水苋内很可能扮演着非光化学淬灭或冷却(non-photochemical quenching, NPQ)的重要角色,意思就是说花青素其实是用来保护水草的。

    另外值得一提的是,这个花青素实验是将水草种植在岩棉内,并且透过定期从根部塞入缓释性肥料的方式,来提供水草生长所需的巨量与微量元素。相当可惜的,作者并未针对营养或氮肥方面进行任何的分析。

    青红叶(小红叶)的水上叶与丹麦 Tropica 的型录相差甚大,两岸三地的水族界长久以来都搞错了学名。

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