目次 作者序
課程架構說明
實驗室安全與基本操作技術
單元一 認識水質及浮游生物 第 1 章 水質檢測
第 2 章 浮游植物觀察 第 3 章 浮游動物觀察 第 4 章 餌料生物培養
單元二 水產養殖的實際操作 第 5 章 水族缸設計與原理 第 6 章 斑馬魚觀察與飼養 第 7 章 魚菜共生系統實作
單元三 魚類的解剖 第 8 章 吳郭魚解剖 第 9 章 鰻魚解剖
單元四 魚類的分子生物學操作 第 10 章 基因體 DNA 萃取 第 11 章 聚合酶連鎖反應 第 12 章 瓊脂膠電泳
第 13 章 DNA 序列分析
V VI VII 1 3 17 31 45 57 59 71 79 87 89 93 99 101 107 113 119
單元五 水生生物的疾病研究
第 14 章 以即時聚合酶連鎖反應檢測水生生物基因表現 第 15 章 細菌培養與總生菌數測定
第 16 章 水生動物共生菌分離及生長曲線測定 第 17 章 環境因素對水生細菌之影響
單元六 進階實驗
第 18 章 鰻苗鑑定
第 19 章 鰻魚組織切片 第 20 章 鰻魚耳石定齡
第 21 章 鰻魚病原菌鑑定 專有名詞索引
125 127 135 143 149 153 155 161 169 177 183
作者序 地球上水域面積占了 70 % 以上，蘊藏著豐富的資源，是人類可資利用的
寶庫。水產品富含優質的動物性蛋白質與脂肪，為全球人口重要的糧食來源之
一，漁業科學因此成為全球不可輕忽的焦點，也必然將持續的發展。台灣地處
熱帶／亞熱帶，四面環海，具備適合水產養殖業與捕撈漁業發展的天然條件， 在過去已積累了深厚的技術基礎。雖然國內大專院校與高職有許多水生生物領 域的相關科系，但是一直缺乏一本涵蓋面廣、同時能跟上日新月異的漁業科學
發展，內容深入淺出之水生生物學實驗教材。因此，本書以作者多年來於國立 臺灣大學開設之「水生生物學實驗」課程內容為基礎，歷經多年修正改良，逐 步彙整完成內容完整且豐富之實驗教材。
本書依據水生生物學／水產概論／水產養殖學等課程之實作需求，編排
21 個實驗章節，帶領學生操作「水質的檢測」、「浮游生物的觀察」、「水族缸的 設計與斑馬魚飼養」、「魚菜共生系統實作」、「魚類的解剖」、「分子生物實驗實
作」、 「魚體組織切片」、「魚類耳石定齡」、「細菌培養與病原菌鑑定」等各專業 主題，希望能讓國內大專院校與高職水產／生命科學相關科系學生，對漁業科
學的各個領域，有動手實作的指南，增強對水生生物的認識與興趣。本書倉促 付梓，恐有疏漏，但希望能拋磚引玉，尚祈社會賢達不吝指教。
國立臺灣大學漁業科學研究所 韓玉山 教授兼所長 陳立涵 助理教授 謹識於 2022 年 5 月
課程架構說明 本書根據水生生物學／水產概論／水產養殖學等課程之實作需求，編排
21 項實驗章節，帶領學生對水生生物科學的實驗操作技術，有廣泛與基礎的
認識。全書共分為六大單元，單元一到單元五為一般通用性實驗，單元六為進 階實驗。其中單元一為認識水質及浮游生物（第 1 章到第 4 章），內容包括「水
質的檢測」、「浮游生物的觀察」、以及「餌料生物的培養」，認識水生生物賴以 為生的水環境，以及生活在其中的浮游動植物。單元二為水產養殖的實際操作
（第 5 章到第 7 章），內容包括「水族缸的設計與斑馬魚飼養」、以及「魚菜共生
系統實作」，浮游動植物是支撐水域生態系的基礎，也是養殖生物重要的餌料 來源。可以藉由實際操作養殖實驗，瞭解養魚先養水的概念，為水產養殖基礎 的實作。單元三為魚類的解剖，內容為第 8 章吳郭魚的解剖，第 9 章鰻魚的解
剖，藉由解剖、繪圖和測量各部位重量及長度，來探討其功能和意義。單元四 為魚類的分子生物學操作（第 10 章到第 13 章），內容包括「DNA 萃取」、 「PCR
與定序」、「瓊脂膠電泳」等分子生物實驗實作，運用現代分子生物學方法，協 助解決水生生物的問題。單元五為水生生物的疾病研究（第 14 章到第 17 章），
內容包括「即時聚合酶連鎖反應檢測水生生物基因表現」、 「細菌分離與培養」 、
「總生菌數測定」、以及「環境因素對水生細菌之影響」等，瞭解水生生物的微 生物環境。單元六為進階實驗 （第 18 章到第 21 章），以鰻魚為主題，進行「鰻
苗的鑑定」，瞭解魚類物種鑑定方法；「鰻魚組織切片」與「鰻魚耳石定齡」，學 習如何利用魚體組織，獲得新的知識；以及「鰻魚病原菌鑑定」，認識養殖生
物常見之病原菌。由於各科系著重之教學重點不同，可以選擇適當的實驗單元 搭配之。
實驗室安全與基本操作技術 安全絕對是進行任何實驗時最重要之事。若過程中稍不留意，經常會造
成永久性傷害。因此，請各位在操作時，務必遵守以下各項安全操作規定：
一、一般規則
1. 在實驗區域請勿吸菸、化粧、飲食。食物用冰箱與實驗用冰箱必需分開。
2. 實驗前、後請將工作區域清理與擦拭乾淨。實驗中若打翻任何藥品試劑 時，要隨時清理。要離開實驗室前，請記得清洗雙手。
3. 進行實驗時，請避免穿著涼鞋或拖鞋（腳趾不要裸露），並務必穿著實驗 衣。若為留長髮者，在實驗進行前請將頭髮束好。
4. 通常實驗室有公用安全眼鏡及防護面罩，請先熟悉放置位置。但最好自 備一副安全眼鏡，在配製酸鹼溶液、有毒溶液或操作危險實驗時，請務 必戴上安全眼鏡。
5. 實驗時請戴上手套，切勿到處觸摸以免汙染。
二、藥品之處理
1. 應將清楚標示裝有藥品之容器，且註明開瓶日期與使用者。 2. 使用揮發性溶劑時，務必在通風櫥中進行量取、配製。
3. 切勿將藥品廢液往水槽隨意傾倒，須依指定方式倒入「廢液回收桶」。 4. 使用刻度吸管時，不可用嘴吸取，請使用安全吸球或吸管唧筒。
三、菌液之處理
1. 雖一般實驗室所使用的細菌並非病原菌，但也有可能造成感染。另外， 由於實驗中部分菌種帶有質體的抗藥性，若隨意丟棄，易造成環境汙 染，須依相關規定處理。
2. 實驗中與細菌接觸過的任何容器或培養基，使用後須經滅菌後才能加以 丟棄。
3. 實驗時身上若不慎遭菌液濺到，請用濃度 70% 酒精進行消毒。
4. 實驗桌面或地面若有菌液翻覆時，請以濃度 10% 漂白水擦拭清理。
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▏實驗室安全與基本操作技術 ▏
四、儀器使用規則 1. 使用任何儀器或試劑前，請詳讀相關操作說明，並確實遵照辦理。 2. 使用離心機時，務必將「相對位置的離心管」維持其重量之平衡。
3. 使用 UV 箱觀察電泳膠片時，務必使用 UV 光不能穿透之防護板或眼鏡。
五、急救處理
1. 熟悉急救箱、沖眼器、滅火器的放置處與使用方法。 2. 遇有緊急事故，可聯繫校園安全通報中心。
六、微量吸管之使用
微量吸管是生化實驗或分子生物學實驗必備的工具；然而，使用方法的
正確與否，以及微量吸管的準確性，都直接影響了實驗結果的正確性，故必需
對微量吸管作深入的認識（圖 A）。本實驗使用 Gilson Pipetman P 系列（圖 B） 包括 P1000、P200、P100、P20、P10、P2 等微量吸管。請詳讀說明書後才進 行實驗。
圖 A 微量吸管之操作
圖 B Gilson Pipetman P 系列微量吸管
基本使用方法 1. 選擇適當的微量吸管：請依欲取用的溶液體積，來選用適當的微量吸管 （參照表 A：型號及相應吸取體積範圍）與微量吸管頭。
▏實驗室安全與基本操作技術
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2. 設定體積：直接轉至設定值即可，請勿把體積調整圈轉超出最低或最高 使用範圍。
3. 吸取溶液：請先把尖端套上微量吸管頭：P1000 型用藍色微量吸管頭，
P200 型、P100 型及 P20 型則用黃色微量吸管頭，P10 以下用白色微量吸 管頭。接著將按鈕壓至第一段，盡量讓微量吸管維持垂直，將微量吸管 頭尖端浸入溶液後，再緩慢釋放按鈕。釋放按鈕時切勿太快，以防溶液 直接衝入吸管柱內而腐蝕活塞（圖 C）。
4. 釋放溶液：首先將微量吸管頭與容器壁接觸，慢慢壓下按鈕至第一段， 停一至兩秒再壓至第二段後，讓溶液完全壓出。
5. 使用後之處理：將使用完畢的微量吸管吸取蒸餾水於微量天平確定體積 無誤後，再將微量吸管頭移除，接著將體積刻度旋轉至最大值（1000、 200、100、20 等）後，掛回架上，以方便下一位使用者使用。 表 A 微量吸管型號及相應吸取體積範圍
微量吸管型號
吸取體積範圍（μL）
P2
0.2-2
P10
1-10
P20
2-20
P100
10-100
P200
20-200
P1000
100-1000
P5000
500-5000
圖 C 吸取與釋放溶液之示意圖
來源：參考國立中興大學物理系 「 生物物理實驗 」 重繪
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X
▏實驗室安全與基本操作技術 ▏
※ 注意事項 1. 勿將微量吸管浸入溶液中。
2. 吸取黏度高的試液時，請先以刀片或剪刀將微量吸管頭尖端出口切大， 並先行預潤後再進行吸取，且吸取的速度要放慢。
3. 切勿用火燒烤微量吸管的任何部分，勿吸取溫度高於 70°C 的溶液，以避 免蒸氣侵入微量吸管而腐蝕活塞。
4. 若過程中不慎讓溶液進入吸管柱內時，應予以拆解，並將各部位以清水 予以沖洗乾淨後，再以酒精擦拭，並待擦乾後再將微量吸管正確組合恢 復原狀。
5. 需定期校正微量吸管。使用時若不慎摔到，應馬上送請廠商維修與校正。
七、離心機操作
1. 將欲離心之樣品放入適當的離心管中，秤重平衡，誤差務必小於 0.1 克。
2. 將離心管以對稱的方式放入轉子中，注意平衡無誤後，再蓋上轉子之上 蓋。
3. 關上離心機之上蓋，調整欲離心之轉速與時間。
4. 確定上述步驟與參數無誤後，按下 Start，此時離心機漸漸加速，確定一 切正常才可離去。
5. 完成離心時，要等轉子完全靜止後，才能打開門。
※ 注意事項
1. 離心機中的離心管必需成對並保持等重，並且以對角線位置放置。
2. 離心結束需待離心機完全停止轉動，才可打開蓋子，不可用手阻擋、強 制其停止。
3. 離心過程中若有雜音或震動等異常狀況出現，必須馬上按 Stop。 4. 定期檢查保養。
八、高壓滅菌釜的滅菌操作 1. 開鍋門、關閉排水閥、加入蒸餾水或逆滲透（RO）水至鍋內底面積約 8 分 滿。
2. 放入待滅物（勿放置過滿），關上鍋門。
3. 檢查排氣閥、排水閥在關閉位置，選定所需滅菌時間，轉動計時器開始 加熱。
▏實驗室安全與基本操作技術
▏
4. 在溫度、壓力達到設定值時，便開始計時滅菌，當滅菌完成時，滅菌釜 （autoclave）會自行關閉電源，並發出結束響聲。
5. 待壓力降至零時，即可開閥門取出滅菌物。
※ 注意事項
1. 經常保持鍋內清潔，以防止鍋內管路阻塞，降低故障發生。 2. 滅菌後，若滅菌物外洩，請務必清除乾淨。
3. 使用完畢，請排空水源，並將鍋門推回殺菌釜上方，防止灰塵飛入釜內。
XI
單元一
認識水質及浮游生物
Water Quality & Plankton
1
水質檢測
Measurement of Water Quality
學習重點 水質（water quality）是水生生物能否正常存活與生長的關鍵。每一個水質檢 測項目都代表著不同的意義以及原理，經由對這些項目的分析，即可初步判斷
水質的好壞，以及是否適合特定水生生物生長所需條件。本實驗將引導大家熟
悉幾種重要的水質參數（water quality parameter）以及基礎概念與常用檢測方 法，並實際測量濁度、透明度、硬度、總鹼度、導電度、氧化還原電位、pH
值、溶氧、鹽度、氨氮、亞硝酸、硝酸、磷酸等項目。
4
▏水生生物學實驗
▏
概述 1 濁度
我們能以濁度（turbidity），即透過「光入射至水體時的散射程度」（即散
射比濁測定法）來呈現水質混濁程度。目前已知會產生水體混濁的懸浮物質 如：有機物／無機顆粒、浮游生物、浮游植物及黏粒等。這些懸浮物質可粗略 分為「無機物」及「有機物」兩類，其顆粒大小由 1 至 100 nm 的膠狀分子到 0.1
至 10 mm 的鬆散絮團皆有。而導致水體濁度上升的原因眾多：常見如雨水沖 刷河川上游周遭泥土，進入河中導致水質濁度上升。另外河流水域內若有未適 當處理過的工業或都市廢水，也會造成大量有機／無機汙染物進入，造成水濁
度上升。而農牧業廢水含有大量殘餘肥料或養殖生物排泄物（有機汙染物）排 入河川，造成氨和磷含量急遽上升，讓水中藻類或微生物增生、濁度上升，而 形成優養化現象（eutrophication）。
2 透明度
呈現「光線穿透水的程度」即稱為透明度（transparency）。進行透明度測
量時會使用金屬或塑膠材質的沙奇盤（Secchi disk），並利用其重量或附加鉛錘
讓盤身藉由吊繩索緩慢垂降至水中，量測「由水面開始至看不見間的距離」， 亦即為該水體的「透明度」。本方法雖多適用於湖泊、水庫、池塘、沼澤、河
川或海洋，但僅限「相對靜止的水體」狀況。若欲觀測水面因風浪或海潮而影
響能見度時，就無法有效測量。沙奇盤尺寸越大，可量測之透明度範圍就越
廣。因此針對不同透明度範圍的量測，有其相應尺寸的沙奇盤（表 1-1）；同時 宜選擇不易伸縮或變形材質的吊繩索，或採用捲尺吊掛沙奇盤。 表 1-1 量測透明度範圍與對應之沙奇盤尺寸 量測透明度範圍
沙奇盤尺寸直徑
0.15 – 0.5 m
≧ 2 cm
0.5 – 1.5 m
≧ 6 cm
1.5 – 5 m
≧ 20 cm
5 – 15 m
≧ 60 cm
3 固體物
一般天然水體（除純水外）與廢水皆含有固體物（solid matter），而水樣
經過蒸發乾燥後殘留的過濾／非過濾物質含量（度量單位：mg/L）即所謂總固
▏第 1 章
水質檢測
▏
體物（total solid, TS）。若水分先經過過濾，存留在過濾設備上的固體物，再 經一定溫度乾燥所得部分物質即稱總懸浮固體（total suspended solids, TSS），
而過濾後的濾液經一定溫度乾燥後所得即為總溶解固體（total dissolved solids, TDS）。
4 硬度
水質硬度（hardness）主要是受到水中多價陽離子（multivalent cations）
濃度影響。天然水體主要含有二價鈣離子（Ca2+）和鎂離子（Mg2+），而通常鐵
（Fe2+）、錳（Mn2+）、鍶（Sr2+）、鋁（Al3+）等含量極低離子，一般量測時通常會
忽略不計。大自然水質硬度會隨地質地形而異，如石灰岩地質或土壤表層較厚
區域，會因雨水／河水沖刷，而溶解、釋放出大量鈣鎂離子，導致水質硬度上 升。水質硬度量測時，通常會將鈣鎂濃度以碳酸鈣（CaCO3）當量濃度表示，
也就是每公升水體中含有的 CaCO3 毫克數（度量單位：mg/L = ppm）。另外也
可以德國度（ºdH）計算，1 ºdH =10 mg/L 的 CaO，或 16.7 mg/L 的 CaCO3。一
般淡水硬度介於 15 至 375 ppm（表 1-2）；海中鈣及鎂濃度分別約為 400 ppm
及 1,300 ppm，換算為 CaCO3 硬度約為 6,630 ppm，因此海水屬於硬水。 表 1-2 淡水水質硬度之分類表
程度
硬度單位（德國度ºdH）
CaO當量 mg/L
CaCO3 當量 mg/L (ppm)
<3
< 30
< 50
中度
3–9
30 – 90
50 –150
硬
9 – 17
90 – 170
150 –300
> 17
> 170
> 300
軟
甚硬
5 總鹼度
鹼度（alkalinity）是用來量測水對於酸緩衝、中和酸的程度，其檢測值隨
終點 pH 值而異。水質鹼度特別有助於水產養殖水體的 pH 值穩定。而碳酸鹽
（CO32−） 、重碳酸鹽（HCO3−）及氫氧化物（OH−）為構成總鹼度（total alkalinity, TAlk）的主要形式，亦成濃度總和指標。水中鹼度可用強酸（如鹽酸 HCl）滴 定來測定，0.02N 酸，每 1 mL 相當於 1 mg 的 CaCO3 之當量。操作時在待側
水體中加入酸鹼指示劑，並在室溫下以標準酸進行滴定，直到酸鹼指示劑顯示
「達特定 pH 值終點」時，所累積的標準酸當量數即為該水體鹼度，並以 mg/L （ppm）相當的 CaCO3 來呈現。
水 中 鹼 度 依 滴 定 終 點（ 選 擇 pH = 8.3 及 pH = 4.5）， 若 待 測 水 體 pH 值
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6
▏水生生物學實驗
▏
高於 8.3 時，滴定過程需要分成兩個階段：第一階段「由碳酸根轉碳酸氫 根 」之 當 量 點（ 反 應 式： CO32−+H+ → HCO3− ）pH=8 為 滴 定 終 點， 以 酚 酞
（phenolphthalein, C20H14O4）為指示劑，其由粉紅轉無色時，滴定曲線出現
第一個反曲點（圖 1-1） ；第二階段為「碳酸氫根轉碳酸」之當量點（反應式： HCO3− + H+ → H2CO3 ）pH = 4.5 為滴定終點，並以甲基橙（Methyl orange）為 指示劑，由黃變橙紅時，滴定曲線出現第二個反曲點。
圖 1-1 以標準酸滴定樣本水之 pH値變化圖與反曲點
6 酸鹼値（pH）
依據瑞典科學家 Arrhenius 於 1887 年提出的酸鹼游離理論：「溶解於水
中產生的氫離子（H+）為酸、氫氧離子（OH−）為鹼」，且強酸與強鹼解離度相 當大、弱酸與弱鹼解離度則相當小。而水分子解離過程中會產生成部分 H+ 與
OH−：
圖 1-2 在溫度 25°C時，1升純水之解離狀態
▏第 1 章
水質檢測
▏
不管水中 H+ 及 OH− 濃度變化程度，H+ 和 OH− 濃度乘積 Kw 恆為常數（25°C
室溫時為 1.0×10−14） 。把酸加入水中時（H+ 濃度大增），為維持 Kw 定值，因
而 OH− 濃度會減少；反之，將鹼加於水中（OH− 濃度大增），則 H+ 濃度因此減 少。但為避免以冗長指數（莫耳濃度）來呈現氫離子濃度，瑞典化學家 Soreson
於 1909 年 提 出 以「 負 對 數 值 」取 代， 即 所 謂 pH 值（pH = −log[H+]）。pH 值 範圍介於 0 到 14 間：純水呈中性（pH ＝ 7.0）。酸性溶液（[H+] > 10−7M）則
pH ＜ 7，也就是「pH 值越小、酸性越強」。反之，鹼性溶液（[H+] < 10−7M） pH ＞ 7，即「pH 值越大、鹼性越強」。
此外，天然水 pH 值易受碳酸鹽影響，如吸收空氣中二氧化碳的天然雨
水會形成碳酸（H2CO3，正常情形 pH ＜ 5.6 左右）。由於養殖池藻水於白天 行光合作用時會消耗水中二氧化碳、製造氧氣，讓池水 pH 值 > 8.5 並增加溶 氧（dissolved oxygen, DO）；晚上行呼吸作用時，則消耗水中氧氣、增加二氧
化碳，讓池水 pH 值與 DO 下降。如此形成日夜週期變動，且藻水越濃，池中 pH 值與 DO 變化就越劇烈。因此，進行廢水生物處理程序時，須讓 pH 值控 制在「有利微生物作用」的範圍內。
7 導電度
水體導電強弱程度即所謂的導電度（electrical conductivity, EC），量測方
式即電流通過長 1 cm、1 cm2 斷面積液柱之電阻倒數［度量單位：毫姆歐 / 公 分（mmho/cm = mS/cm）或微姆歐 / 公分（umho/cm = uS/cm）］。影響導電度
的主要因子為水中解離離子含量與水溫。其中水體中的無機酸、鹼及鹽類均為 良好導電體（電流通過時，水中物質解離會產生電流，讓陽離子跑至陰極、陰
離子跑向陽極）。但某些如蔗糖及苯等有機分子不易在水中解離，因此導電度 相對小很多；而剛製作完成的蒸餾水導電度約介於 0.5 至 2 uS/cm，但會隨空
氣中二氧化碳溶至水中，讓導電度逐漸升高。美國飲用水導電度標準介於 50
至 1500 uS/cm 間，臺灣湖水的導電度為 100 至 400 uS/cm 左右。因為量測用
的導電度計攜帶方便且利於環境水質監測，讓導電度成為汙染評估、灌溉水 質標準指標。如組成較複雜的工廠廢水導電度高達 10,000 uS/cm，而臺灣灌溉
水質標準：導電度 < 750 uS/cm。此外，富含離子的海水導電度高出淡水約千 倍，也成為沿岸地區地下水檢測（偵測海水入侵狀態）的關鍵指標。
8 氧化還原電位
用 以 呈 現 水 溶 液 氧 化 還 原 能 力 即 所 謂 的 氧 化 還 原 電 位（oxidation-
reduction potential, ORP） ：水中化學物質從電極獲得／失去電子，而還原／
7
水生生物學實驗／韓玉山、陳立涵著 -- 初版 . -- 臺北市 : 國立臺灣大學出版中心出版： 國立臺灣大學發行 , 2022.06 面;
公分 . --
ISBN 978-986-350-602-7 ( 平裝 ) 1.CST: 水文生物學
2.CST: 實驗
366.9034
111006772
水生生物學實驗 作
者
韓玉山、陳立涵
總 監 責任編輯 編輯協力 封面設計 內文編排
張俊哲 李協芳 陳俊傑 蕭志文 蕭志文
發 行 人 發 行 所 出 版 者 法律顧問 印 製 出版年月 定 價
管中閔 國立臺灣大學 國立臺灣大學出版中心 賴文智律師 卡樂彩色製版印刷有限公司 2022 年 6 月 新臺幣 500 元整
展 售 處
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