水草激紅實驗的結果

家裡的三尺缸經過了三個多月的調理，
水草的生長漸漸地恢復到一個較好狀況。
我所謂的調理，
也只不過是開始添加戊二醛和氮磷鉀與微量元素。
相較於過去四五年來只單靠底泥來提供這些營養，
水草現在總算有了更多的養分補充，
特別是碳元素。
不過過去三個月來添加戊二醛的過程當中，
讓我發現了很有趣的現象，
這是從前沒注意到過的。
由於我這次的實驗目的是紅色的水草，
水族缸內使用了許多種的紅色水草，
例如紅羽毛草、血心蘭、紅菊花草、古巴葉底紅和紅松尾。
在剛開始使用過期的戊二醛時，
各種水草的生長雖開始有所進展，
但發展狀況不盡理想，
所以改添加全新的戊二醛。
沒想到紅菊花草（Cabomba furcata）和紅松尾竟然縮頂且發生溶葉的現象！
試了兩三天新的戊二醛後，
我停止添加觀察水草的變化。
發現紅菊花草從底泥附近長出側芽來，
而紅松尾則看得出來一去不復返的變化。

紅菊花草原本的生長還不錯，不料再添加了全新的戊二醛之後竟然全部滅絕了。

就在反覆添加與不添加戊二醛之間的實驗，
我發覺紅菊花草竟然是屬於害怕戊二醛的水草之一。
但是在此要強調的是，
這也有可能是我的水族缸環境不佳所致，
戊二醛未必是真正的罪魁禍首。
紅菊花草的陣亡並未令我感到氣餒，
我後來以紅蝴蝶來取而代之。
其實紅蝴蝶原本就是首選的紅色水草之一，
只不過進入秋冬以後，
台灣水族市場上的紅蝴蝶變得很難得見到。
直到一次偶然的機會，
才買了幾株回來種植。
兩天以前水族缸的照明也做了一些調整，
原本使用的兩支 T5 NO 21W 830 的燈管被我換了下來，
改成一支 T5 HO 39W 860 的燈管。
一方面我不想浪費燈罩反射的效率去安裝兩支燈管，
另一方面安裝兩支 21W 的燈管又不夠亮，
可說是種浪費的行為。
而 830 的燈管色彩偏黃，
為了減少因燈管色系所造成的視覺誤差，
換成了 860 的燈管比較不會有這個疑慮。

在即將實驗的前一分鐘所拍攝的參考圖片，做為日後成果的比較。

就在 2014 年 1 月 20 日中午點燈後，
我往水族缸內倒入了這次實驗的主角：
蔗糖（sucrose）！
沒錯，
就是蔗糖。
能夠促進水草變紅的化學物質研究很多，
為何會選上蔗糖這個化學物質？
這是因為在 2013 年有一篇最引起我注意的花青素研究，
這是日本學者百瀨（Momose）等人的水蘊草（Egeria densa）研究，
在這篇研究當中，
日本的學者比較了相同濃度蔗糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖和山梨糖醇等對於葉片花青素產量的影響，
發現了花青素產量最高的是果糖，
第二名是蔗糖，
第三名是葡萄糖，
而麥芽糖和山梨糖醇則無影響。
不過作者指出，
果糖雖然是引發花青素合成和累積能力最高的物質，
但在培養過程當中，
非常容易引起非無菌環境中的微生物汙染，
用白話文來說，
就是很容易促進細菌的生長。
因此選用蔗糖進行實驗。
此外對於一般人而言，
蔗糖是我們每天都吃得到的東西，
很容易買得到且非常便宜，
況且安全性更勝戊二醛和硝酸鉀有千百倍，
除非是糖尿病的患者。

本次實驗所添加的有機質：冰糖。冰糖其實就是高度純化的蔗糖。

根據日本學者的研究成果，
水蘊草單純葉片置入 0.1 M 的蔗糖溶液試管內培養 7-10 天，
會呈現出「血紅色」的變化，
而如果水蘊草的葉片連同莖節一起培養的話，
則會呈現「黃色」的變化。
最重要的是，
作者還附上了色彩鮮艷的實驗成果圖片，
我這輩子還沒見過血紅的的水蘊草哩！
再加上頂多只要十天就能知道成果，
看了豈能不令我感到心動！
於是我就依據我的三尺缸水容量為 160-180 公升來計算，
以蔗糖的分子量為 342 且要達到 0.1 M，
我的水族缸要倒入的蔗糖公斤數讓我嚇了一大跳，
為了小心起見，
我不敢一次到位倒入 0.1 M 的冰糖份量，
只倒入了一整包的一公斤冰糖，
冰糖算是市售純度最高的蔗糖製品，
計算起來約有 0.016 - 0.018 M，
不到日本學者的 1/5 濃度。
除了一方面我採取保守行事以外，
最主要是日本學者也提到了只要 0.01 M 的蔗糖便足以令水蘊草的葉片轉紅了。

一公斤的冰糖倒入水族缸內，立刻開始迅速的融解。

我在 2014 年 1 月 20 日點燈後展開實驗。
就在倒入一整包冰糖的瞬間，
我的腦海裡閃過了一個化學變化：
蔗糖在水中會水解成葡萄糖和果糖......
這對於水族系統的微生物而言，
豈不成了絕佳的營養來源。
而日本的學者也提到了果糖促進微生物滋長的經驗。
無論如何，
我這次本來就抱持著玩玩看的心態，
想求證實驗室或試管內的成果，
是否也將發生在水草缸的複雜系統內。
冰糖入水後只見快速溶解的反應，
一切都很美好且無任何其他的變化。
到了 2014 年 1 月 21 日也就是冰糖倒入後經過一日，
水族缸整個呈現白濛的狀態，
感覺得出來水族缸內的微生物有暴生的跡象，
不過魚蝦都還算是相安無事。
到了 2014 年 1 月 22 日的清晨，
也就是過不到兩天的時間，
雖然還不到點燈的時間，
但偶而可看見水族缸內冒出氣泡來。
我心裡一驚，
該不會產生發酵作用了吧？
果然在白天的時候，
水族缸內的冒泡越來越旺盛，
水質白濛的狀況變得更嚴重，
且魚蝦甚至螺類都開始浮頭。

冰糖倒入水族缸後的 24 小時，水質開始變得混濁。

到了 2014 年 1 月 22 日晚上我下班至門口時，
聞到了家裏傳來了一陣陣「甜酒釀」的氣味，
原本以為老婆大人因為天氣寒冷煮了甜酒釀來進補，
進門後發現並不是那麼回事。
我走近水族缸觀看，
發現水面上漂浮了許多的氣泡，
而且水質變得較為黏稠的感覺。
我從靠近水面聞了一下，
甜酒釀的味道就是從水族缸發出的。
至於魚蝦則嚴重浮頭但還沒出事。
到了 2014 年 1 月 23 日也就是經過了三天，
魚蝦開始出現死亡的屍體，
而甜酒釀的氣味變得更嚴重了。
此時我注意到了 pH 控制器的數字變化，
雖然已經有好幾年沒去校正控制器的數值了，
但先前在低科技水草缸的實驗觀察階段，
酸鹼值幾乎沒低於 7.6，
超過 pH 8 可說是稀鬆平常的數值。
但如今在添加了冰糖後的三天，
水族缸的酸鹼值一路降低至 6.16，
如果從水族缸瘋狂冒泡的現象來看，
酸鹼值的下降還沒觸底。
實驗至此，
可說正式宣告玩不下去了。
不過時間已經太晚了，
也只能留待明日再來換水。

經過刻意調整變得不紅的紅蝴蝶和古巴葉底紅，經過了一天的蔗糖溶液浸泡，色彩尚未變紅。

到了 2014 年 1 月 24 日也就是添加冰糖後的第四日，
甜酒釀的味道變得更濃郁了。
小兒終於受不了開口問道：
「家裡怎麼會有股惡臭的味道？」
我冷冷地糾正他說：
「那是甜酒釀的味道！」
老婆大人問我家裡哪裡來的甜酒釀？
我指著白濛冒泡的水族缸說：
「從水族缸來的。」
老婆大人走近聞了一下......
果然.....
火山爆發啦！！！
此時此刻的我，
也只能靜靜的洗耳恭聽，
默默的聆聽來自長官的斥喝。
就在過農曆新年的前夕，
好好的水草美景不去顧好，
還亂搞釀酒的實驗，
弄得全家都是薰臭味......
無論如何，
如今我唯一能做的，
就是立刻進行 100% 的整缸換水，
以挽救水深火熱的魚蝦，
儘速結束場為期四天的鬧劇。

冰糖倒入水族缸後的 48 小時，水中開時大量冒泡，同時水面累積了許多泡沫，此時也發出了甜酒釀的氣味。

雖然這次的蔗糖激紅水草實驗告一個段落，
還沒能見到水草是否真的變得更紅，
就已經正式宣告失敗了，
但我們還是可以從中獲得很多的教訓和經驗。
首先，
這個實驗可說是明知故犯自找麻煩。
我們在鐵肥與紅色水草就已經再度強調過了，
不可以任意套用不同條件下的研究成果，
換句話說，
絕對不可以任意套用細胞培養的成果至複雜的大環境之中。
我們的水草缸環境，
肯定不是實驗室的純淨細胞培養條件，
而是屬於複雜的水族生態大環境。
日本學者進行水蘊草激紅的實驗，
是在 10 mL 的小試管內，
況且只有幾片葉片，
這和我們的水族缸複雜大環境，
有著天壤之別。
簡單的來說，
水族缸內的微生物或細菌種類多達千百種，
數量更是多到難以估計，
且各種微生物都為了爭取營養而蠢蠢欲動，
這時候哪怕是有毒的戊二醛或無害的蔗糖，
進到水族大染缸之後，
都只能淪為遭到微生物分解的下場，
充其量也都只能算是眾多的「有機質」之一，
除非是被確認為微生物無法分解的有害物質。
有機質過多會導致水族缸重度污染，
這是所有養魚者都知道的常識。

白色混濁的水質開始變得較為黏稠的感覺，而且水族缸的酸鹼值不斷的下降。

從這個角度來看，
如果我們把焦點聚集在水草激紅的化學物質，
且真正是源自複雜水族環境所獲得的研究成果，
我個人所知也僅有「減少硝酸氮」和「增加二氧化碳」這兩個元素，
是經過學界證實在複雜水族環境內能增加花青素的，
而且很湊巧的是，
硝酸氮和二氧化碳都不是有機化合物。
其他的各種化學物質或有機質，
例如一些日本和台灣水草肥料業者很愛標榜的 ECA，
至今還被美國的水草博士 Tom Barr 視為騙人的萬靈油（snake oil）。
至少我還沒見過學界對於所謂 ECA 的客觀研究報告，
更別提這種化學物質進到了水族缸複雜環境以後，
下場很可能就和有毒的戊二醛與無害的蔗糖一樣，
有機質本身都還沒來得及大展身手，
就已經被水族系統內的億兆微生物大軍給蠶食分解。
在極低劑量時，
有機質促進微生物或異養菌成長產生二氧化碳，
對於水草的生長或變紅還有所助益，
尤其是搭配嚴格限制氮肥；
在劑量過高時，
很可能就會出現水質汙染混濁且優養化的下場。
水草缸內的植物相剋作用或毒他作用也是類似的狀況，
水草就算會分泌許多化學物質想抑制藻類，
但在水族大環境中這些物質也能淪落為微生物的分解營養來源之一，
我們也就不難理解，
為何美國的水草專家 Tom Barr 博士和丹麥的水草專家 Ole Petersen 博士，
都不認為在實驗室內所發現的植物相剋作用，
會發生在水族缸大環境之中。

就算是具有滅菌作用的戊二醛，在複雜的水族系統下，也難逃慘遭分解殆盡的命運。

綜觀我閱讀過的許多水草與花青素研究報告中，
日本的這篇蔗糖研究成果最令我感到震撼的，
血紅色的水蘊草簡直就是電影場景或電腦修圖才見得到的色彩。
很遺憾的是，
如此神效的蔗糖終究禁不起水族系統微生物分解的這一關，
我們暫時也只能在小試管內默默的欣賞水草彩色奇蹟了。
這次失敗的水草激紅實驗，
更堅定了我向來對於科學文獻思考和判讀的自信，
如今我不僅於紙上談兵而已，
而是最根本的實驗也真的去做了，
但成果並無神奇的發現，
完全沒脫離現有知識所能解讀的範圍。
至少我的實驗成果再度告訴我們：
美國水草專家 Tom Barr 博士和丹麥水草專家 Ole Petersen 博士的實證科學又贏了一次，
而不是水草肥料業者的宣傳伎倆或水草玩家之間的趣聞（anecdote）。
無論如何，
這次的實驗除了讓我體驗了理論與實際的差異之外，
我無意中學會了「甜酒釀」的製作方式，
也算是意外的收穫吧。

---

參考文獻：
Momose, T. et. al(2013): Regulatory effect of stems on sucrose-induced chlorophyll degradation and anthocyanin synthesis in Egeria densa leaves. Journal of Plant Research 126(6):859-67.