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大學-經一章

 
“大學"之道,在明明德,在新民,在止於至善。
知止,而後有定。定,而後能靜。靜而後能安。安而後能慮。慮,而後能得。物有本末,事有始終,知所先後,則近道矣。
古之欲明明德於天下者,先治其國。欲治其國者,先齊其家。欲齊其家者,先修其身。欲修其身者,先正其心。欲正其心者,先誠其意。欲誠其意者,先致其知。致知,在格物。
物格而後知至,知至而後意誠,意誠而後心正,心正而後身修,身修而後家齊,家齊而後國治,國治而後天下平。
自天子以至於庶人,一是皆以修身為本,其本亂而末治者,否矣,其所厚者薄,而其所薄者厚,未之有也。(大學-經一章)
 
  “大學"的道理,第一是要使自己本來清明的德性,不被私欲所蒙蔽,而重新清明起來。第二是也要使得天下一般人本來清明的德性重新清明起來。第三是這兩樣工作都要做到最好最完善的地步,才算是所當止的地步。
  能夠知道所當止的地步,然後才有定向。有定向,然後能不妄動。能不妄動,然後能安適。能安適,然後思慮才能精詳。思慮能精詳,然後能得到所當止的至善。凡事物都有個根柢與末梢,凡事情都會有個結局和發端。那明明德就是"大學"的根本,新民就是"大學"的末梢。知止就是開始,能得就是結局。能夠明白這個本末先後的次序,就能夠接近這’大學’的道理了。
  古來的人想使天下一般的人都要把他們本來清明的德性不為物欲所蔽,重新清明起來,必須先治理好自己的國家。想要治理好自己的國家,必須先整齊自己的家庭。想要整齊好自己的家庭,必須先修好自己的身。要想修好自己的身,必須先端正他自己的心。要想端正自己的心,必須先誠實他自己的意。要想誠實好自己的意,必須先極致他自己的知。要想極致自己的知,在於遍格天下各種事事物物的理。
  等到天下各種事事物物的理都格過了,所知的便都徹底到了頂級,所知道的既然都徹底到了頂級,心所發的意就能誠實,心所發的意既然已能誠實,一身所主的心就隨之能端正了,一身所主的心既然已能端正了,自己本身就隨之修養好了。自己本身既然已能修養好了,自己的家就可以整齊了,自己的家既然已能整齊了,自己的國家就能治好了,國既治好,天下就能太平了。
   從天子一直到平民,一切都要以修身作為根本。如果不能修身,根本就壞了,根本壞了,末梢的國還能治的好嗎?那是絕對不會發生的。這就是把緊要的看的不要緊,把不要緊的看的要緊,從來沒有這樣的道理啊。
 
 
嗜好

孫子兵法始計篇

 

   最近迷上讀孫子兵法,前幾天(2010/1/19)到了美麗的古城濟南,參觀了濟南名人的雕像,遇上了我最近崇拜的孫子,也遊覽有泉城之稱的濟南,坐船遊大明湖,看著古色古香的中國園林,真是美呆了,也參觀了李清照的故居。真是美麗的回憶。

 

始計篇

孫子曰: 兵者, 國之大事也。死生之地, 存亡之道, 不可不察也。

故經之以五, 校之以計, 而索其情: 一曰道, 二曰天, 三曰地, 四曰將, 五曰法。

道者, 令民與上同意也, 故可與之死, 可與之生, 民弗詭也。

天者, 陰陽、寒暑、時制也。

地者, 高下、遠近、險易、廣狹、死生也。

將者, 智、信、仁、勇、嚴也。

法者, 曲制、官道、主用也。

凡此五者, 將莫不聞; 知之者勝, 不知者不勝。

故校之以計, 而索其情。曰:

主孰有道? 將孰有能? 天地孰得? 法令孰行? 兵眾孰強? 士卒孰練? 賞罰孰明?

吾以此知勝負矣。

將聽吾計, 用之必勝, 留之; 將不聽吾計, 用之必敗, 去之。

計利以聽, 乃為之勢, 以佐其外。勢者, 因利而制權也。

兵者, 詭道也。故能而示之不能, 用而示之不用, 近而示之遠, 遠而示之近。利而誘之, 亂而取之, 實而備之, 強而避之, 怒而撓之, 卑而驕之, 佚而勞之, 親而離之。攻其無備, 出其不意。此兵家之勝, 不可先傳也。

夫未戰而廟算勝者, 得算多也; 未戰而廟算不勝者, 得算少也。

多算勝, 少算不勝, 而況於無算乎!

吾以此觀之, 勝負見矣。

嗜好

水族箱養水的關鍵–硝化細菌

第一章

硝化細菌簡介

1-1:硝化細菌的由來

1989年,俄國微生物學家維諾格雷斯基(Winogradskyi) 無意中發現一類奇特的好氣性(喜歡氧氣)細菌,他們的生長方式與一般細菌極為不同,一般細菌通常必須供養有機物才能生長及增值,但是這類細菌不能利用有機物培養,卻能夠在通氣的狀態下,利用無機培養液在黑暗中培養,因此格外引起他研究的興趣。

在研究的過程中,維諾格雷斯特基(Winogradskyi)曾經証明這類細菌類似植物一般,能進行無機營養生長。即當細菌被培養在完全無機營養液,並供應二氧化碳作為唯一的碳源時,它們能夠利用二氧化碳合成有機物,以作為菌體生長及細胞分裂的基質。這種現象與植物利用二氧化碳合成有機物返應極為相似,所不同的主要是:植物用於進行有機物合成反應的能源是光能,但這類細菌所利用的能源顯然並非光能,而是某種形式的化學能。

維諾格雷斯基(Winogradskyi)從無機培養意液的取樣分析中,檢驗出銨鹽有逐漸被細菌消耗之現象,以及被消耗之銨鹽最後均轉化成硝酸鹽。

另外,若無機培養液缺乏銨鹽,則細菌分裂立即停止,因此他乃據以斷定這類細菌所利用的能源,應是一種銨鹽被氧化成硝酸鹽所產生的化學能。它們巧妙地運用此種化學能進行有機物的合成反應,因此不需要依靠任何有機物就能生存。後來他進一步確認這種反應屬於硝化作用(nitrification)的結果,同時也將這類能進行硝化作用的細菌給予命名為硝化細菌(nitrifying bacteria)

1-2:硝化細菌的種類

維諾格雷斯基(Winogradskyi)認為探討硝化細菌的種類是認識硝化細菌的基本程序,因此他決定在這個領域中繼續探索。他在無機培養液的取樣分析中,察覺到銨鹽的氧化程序是分二階段完成的:第一階段是銨鹽先氧化亞硝酸鹽,第二階段是亞硝酸鹽再氧化成硝酸鹽。因此他進一步推測硝化作用(nitrification)應是由兩類在生理機能為互不相隸屬的細菌,發生連續性作用的結果,此種推測可依據它們進行氨氧化的順序步驟加以鑑定。

維諾格雷斯基(Winogradskyi)依據健定結果,將硝化細菌納歸為二類:分別是亞硝酸俊(Nitrosomons)及硝酸菌(Nitrobacter)。亞硝酸菌屬於能將銨鹽氧化成亞硝酸鹽的細菌;硝酸菌屬於能將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽的細菌。

無論亞硝酸菌(Nitrosomons)或硝酸菌(Nitrobacter),它們都不是單一菌株或菌種,而是各由一群血緣相近的細菌所組成,因此亞硝酸菌或硝酸菌僅僅是分類上的一種「泛名詞」而已,它不代表同類的細菌有相似的生理或行為之特徵。其實,有許多屬亞硝酸菌或硝酸菌的菌株,常有著迴然不同的生理性及生活習性。

1-3:硝化細菌的型態

硝化細菌的大小與一般細菌差不多,約0.3~3.5微米之間,依種類不同而異

。在普通倍數光學顯微鏡下觀察,可看到其基本形態也與一般細菌類似,主要有:桿狀、球狀、螺旋狀等(圖1-2)。因此,光憑顯微鏡的觀察,通常無法區分硝化細菌與一般細菌的差異性。不過若將硝化細菌純化,分出亞硝酸菌及硝酸菌,由其型態不同的觀察,約略可據以區分硝化細菌的種類是否相同或類似。

觀察時,除了注意個別細菌的形態外,亦須注意細菌的群體形態。在水族缸中,硝化細菌極少有懸浮性單離菌體生長的種類,絕大部分硝化細菌種類均屬於附著性種類,它們通常在避光的固體表面生長,並集體形成黏性集合體,被一層黏膜所包含,形成所謂的凝聚箘膠團(zoogloeae)或菌囊(cysts ) 。藉由凝箘膠團的大小,顏色、和形狀所顯現之特徵,也可以作為區分硝化細菌種類的重要依據。

大多數悍狀及螺旋狀種類,在水體中皆有運動性,能從一處移動到另一處。此種活動性之肇因,乃硝化細菌的細胞長有鞭毛(flagella)之故(圖1-3)。藉由鞭毛的震動,菌體即可發生運動現象。鞭毛相當細長,若不染色,僅以普通顯微鏡觀察,則無法觀見。不具鞭毛的菌種,不能作主動遷徒,只能隨著水流漂移作被動遷徒。

1-4:硝化細菌的生態

由於硝化細菌可以在完全無機的環境中生長,因此被認為是古老細菌之一,理由是古老地球是屬於無機世界,此種環境只適合這類不必靠有機物才能生長的細菌生存。歷經億萬年以來的演化,硝化細菌仍然不改變其謀生的本能,依賴氧化氨所獲得之化學能來生存,迄今它們已經成為地球生物圈結構中不可或缺的一個組成份子。

從生態平衡的功能來看,硝化細菌能將有機物腐敗後所釋放出來的氨消弭掉,使其他物免受於受到氨的毒害。已知地球上大量含氮有機廢棄物或殘骸被微生物分解時,所產生的氨數量極為可觀,若非由硝化細菌加以利用並引入氮環境(nitrogen cycle)系統,氨必會在自然界造成累積現象,導致許多生物難以生存。

在地球上任何地方幾乎都有硝化細菌生存的蹤跡,它們在自然界鮮少大量出現,卻廣佈於土壤、淡水、鹽水、海水,和污染水處理系統中(圖1-4)。雖然今日的地球環境和古老以前不一樣,有些地區的環境極端惡劣,但是仍有一些特殊的硝化細菌可以生活在各種惡劣環境中,例如,即使永遠寒冷的兩極、極為乾旱的漠、溫度很高的溫泉、永遠黑暗同時承受無比壓力的深海海底,甚至海底的火山附近,都有硝化細菌在其中討生活。

1-5: 硝化細菌的生長

硝化細菌的生長速度相當緩慢,通常每隔24~36小時才能增殖一倍(圖1-5),相較於一般細菌的世代時間僅需要約20分鐘,顯然慢得極多。兩者之間會有如此巨大的差異,主要因為它們的維生能源不同所致。

一般細菌以攝取地球上即成的有機物維生,這些有機物經過菌體消化後,可以生產它們生活所需的能量,以及可以用於築構它們的細胞組成,甚至轉化於細胞分裂上。假使它們的生活環境中有源源不絕的有機物作為食物,那麼這類細菌就能快速生長及增殖。如果再加上其他的生活條件也都能配合得好的話,即使只有一個細菌存在,經過約一天左右的光景,即能增殖出億個細菌來,此種增殖速率極為驚人。

反觀硝化細菌的情況就不是如此,它們不能分解地球上即成的有機物(如魚的排謝物及殘餌),自然也不能以這些有機物為食物,它們所需要的有機物,幾乎都是靠自己利用氧化氨或亞硝酸鹽所獲的的化學能,進行有機合成反應獲得。

硝化細菌靠自己的能力,將無機物(如二氧化碳及營養元素)合成有機物,此種生物合成反應與植物類似,需要耗費相當時間方能完成,也因為這樣,才導致硝化細菌的生長及增殖變得極為緩慢。例如,通常一個細菌在生活條件配合得很好的情況下。經過一天之後,約只能增殖出二個細菌來,相當於一般腐生

細菌可增殖的速度可謂慢得驚人,甚至比單細胞綠藻還來得慢許多。

                  

第二章

硝化細菌需要什麼

2-1:需要獲得無機化學能

所有生物都需要先獲得適合的能源之後才能生存。在自然界終最容易獲得的能源是太陽能,因此一般植物皆以光能作為能量的來源,但是硝化細菌的細胞內因不具有光合色素(如細菌葉綠素),不能利用光能,只能利用化學能。

硝化細菌所利用的化學能係得自硝化作用(nitrification),因此它們需要氨源或亞硝酸鹽以產生化學能(圖2-1)。這種能源屬於「無機化學能」的一種,與一般腐生細菌分解有機廢務所得的「有機化學能」不同。一般腐生細菌可以直接利用有機化學能來組織自己,同時用作生活細胞的代謝能量。在今日有機廢物到處充斥氾濫的地球上,一般腐生細菌想要取得有機化學能相當容易,因此它們能夠快速生長及增殖,並發展成龐大的族群。

由於一般硝細菌的細胞不具備分解有機廢物之能力,因此不能從其生活環境中獲得有機化學能,當然也不能利用有機化學能來組織自己。它們只具利用無機化學能的特徵,而且所能利用的無機化學也僅限於從硝化作用(nitrification)中獲得而已。

硝化細菌要進行硝化作用並不是一件容易的事,它們必須要有硝化酶(nitrifying enzyme)的催化反應才能發生,而硝化酶的生活性又容易受到氨或亞硝酸鹽、溶氧等反應基質濃度之支配,以及若干環境因子的影響,所以必須在各種環境條件皆十分適合的情況下,硝化作用才能順利進行,也因為如此,硝化細菌若要獲得其所需要的化學能,除了主觀因素外,來得受到客觀因素的影響。這點與一般腐生細菌可以從有機物的消化中,可輕易獲得所需要的化學能顯然十分不同。

2-2:需要獲得無機碳源

地球上的生物必須獲得各種不同形式的有機碳(有機物)才能生存,因為有機碳是合成細胞的基礎物質。一般腐生細菌可以從生活環境中輕易攝取到必要的有機碳,但是硝化細菌卻缺乏利用存於在於環境中有機碳的能力,它們所需要的有機碳通常依賴自己生產。

硝化細菌生產有機碳的機制與綠色植物相似。綠色植物可利用光能來進行光合作用,藉以將無機碳合成有機碳;相較之下,硝化細菌利用化學能進行化成作用,亦能將無機碳合成有機碳。茲比較兩者的化學反應式如下:

6CO2+12H2O+光能→C6H12O6+602+6H2O     2-1

6CO2+12H2O+化學能→C6H12O6+602+6H2O   2-2

由上述2-2化學反應式可知,硝化細菌即使獲得所需的化學能,假使無CO2作為合成有機碳反應基質的話,其後果就好像植物徒有光能但缺乏CO2一樣嚴重,因為它們扔然無法進行光合作用,植物終究也會死亡。這種情況一樣會對於硝化細菌造成無法彌補的傷害。

因此,硝化細菌必須獲得化學能才能生存的主要原因,其實只是一種手段而已,其真正目的乃是為了要將這種能量,應用於自製有機碳,以供生存及增殖之需要。換言之,它們是否獲能充分得有機碳作為合成有機碳的基質,應該是其是否能順利生長及繁衍的先決條件。

硝化細菌所需要的無機碳來源不只二氧化碳(CO2)一種而已,還包括可溶性碳酸氫鹽(HCO3¯ )及碳酸鹽(CO32-)等。這跟水草及藻類所需要的無機碳來源一樣。硝化細菌可自環境中攝取不同種類的無機碳,而且通常不虞匱乏,因為水環境中生物的分解、呼吸作用、均能生產多量的二氧化碳釋放於水體中,所以無機碳不致造成硝化細菌生長的限制因子。

2-3:需要獲得營養元素

所謂營養元素是指硝化細菌進行營養生長及增殖的必要物質。嚴格來說,營養素本身並不影響硝化細菌之生理作用,僅是在以離子形態或有機分子組成時,才具有重要性。為簡便起見,通常均用營養元素來表示這些物質,而並不追究它們是以合種形式或組成,對硝化細菌之生理作用所產生之影響。

就如同植物一般,硝化細菌的生長作用也不能缺乏營養元素。硝化細菌必須吸收外界的營養元素,才能在體內合成其生長所需的複雜有機物,如蛋白質、脂肪、酵素及維生素等。從營養學觀點來看,硝化細菌用於生長所要求的營養元素,其實與一般水草並無多少差異,因此只要想到水草需要怎樣的營養元素,通常硝化細菌大概也需要這些營養元素。硝化細菌依各種營養元素需求量及重要性不同,也分成主要元素及微量元素兩類,它們可由生活環境中攝取獲得。假如環境中缺乏某種必要元素,硝化細菌也惠受到所謂「缺素症」的危害,使其生長受到影響或引起病變死亡。職是之故,在培養硝化細菌時,必須充分供應具有完整營養元素之無機培養液,讓細胞能加以吸收利用,否則難有培養成功之機會。

2-4:需要獲得著床底質

底質(sudstratum)是一種可供生物居住和移動的物體之表面,它與生物之關係非常密切,很多生物需要底質提供生活的場所,甚至食物來源。例如,許多細菌以腐生或寄生的方式生活於有機體上,此種有機體就是它們的底質,除了提供其生活的場所外,底質同時也是它們賴以為生的食物。硝化細菌非常需要底質,但不同的是,它們的目的不在於覓食,而是是底質可以提供附著、掩蔽和獲得其所需要的氨源及營養源,因此底質對硝化細菌的生存具有相當重要的意義。

有時候底質亦可提供保護作用,讓硝化細菌能躲藏其中,免於受天敵如輪崇(rotifora)、原生動物(protozoa)或甲穀類(crustacean)幼蟲的捕食。甚至,許多硝化細菌種類沒有找到適當底質前,就不能進行硝化作用,以及不能吸收營養元素及發生增殖現象。因此,硝化細菌對底質有很高的趨向性。在自然界的水體中,硝化細菌主要附著生長於岩岸(rocky shore)、砂礫底層(sudstratum of sand or gravel)、泥漿底層(mud bottom)或深海軟泥(soft mud)與沉積物等底質的表面。在水族缸中,主要附著生長於過濾系統的濾材、底床砂礫,及缸璧等底質的表面。

2-5:需要獲得適當水流

無論在自然界的水體或水族缸中,硝化細菌通常均集體生活在底質表面上,並多數凝聚成團(laggregates)而行成凝菌膠團(zoogloeae)或菌囊(cysts)。這種固著生活方式有一個極為重要的特徵,即它們所需要的氨源或亞硝酸鹽、溶氧及營養元素幾乎全靠物質的擴散作用或水流運送來供應。

由於西硝化細菌具有此種不尋常的特徵,因而使其尋找生存資源的方式,總是被動供應多於主動出擊。在此種情況下,水流與否自然會深深影響它們的生長作用與增殖行為。

通常水流之處比沒有水流之處,可獲得比較多生存資源,因此硝化細菌較喜歡生活在有水流的底質表面上,可由採樣分析證明之(圖2-5)。依此推論,在水族缸中硝化細菌主要生活在過濾器下層濾材的表面上,理由是在此種環境中,可以由濾水帶來源源不絕的氯源或溶氧、亞硝酸鹽及營養元素。

為適應在急流中的生活方式,硝化細菌已經演化出一種特有的行為模式,以克服及流的生活環境。原來生活在水體中的硝化細菌,個個都是能黏於底質表面的高手,只要它們一碰到底質表面,馬上就會分泌出一種黏性很強的脂多醣類(lipopolysasscharide)的化學物質,把自己給粘在上面。隨著菌體彼此黏著在一起而組成凝菌膠團(zoogloeae),使硝化細菌更經得起激流之沖刷。

 

 

 

摘自硝化細菌與水族缸