source：natureofanimals

作者：劉鎮 臺大森林環境暨資源學系研究助理

剛過完端午，臺灣的戶外氣溫就不斷的直搖扶上。新聞報導不斷刷新最高溫的記錄。上班通勤時走在路上10分鐘總是會讓襯衫濕透，中午吃飯時都渴望要買個搖搖杯，最好加點檸檬和冰塊，才可以消除我心頭之火。「這一定是全球暖化！」，每天facebook的塗鴉牆上都有人如此哀嚎著。

你或許可以用冷氣、冰品和啤酒熬過炎炎夏日的悶熱，那在沙漠中的小鳥該怎麼辦？

美國新墨西哥大學的生物學家布萊爾．沃夫（Blair Wolf）教授和南非茨瓦内大學的安德魯·麥基奇尼（Andrew MCKechnie）教授對鳥兒喘氣散熱的行為提出新的疑問，生長在沙漠的小鳥耐熱的極限大概是幾度？生長在沙漠的小鳥又是用哪種行為或生理機制保持體溫低於環境溫度？鳥類的體型是否會和耐熱的能力有所關連？

於是研究團隊抵達了非洲的格拉哈里沙漠（Kalahari Desert）。小心翼翼的繫放捕捉三種生長在沙漠的織布文鳥科（Ploceidae）鳥類。分別為鱗額編織雀（Sporopipes squamifrons, scaly-feathered weaver，大約重10公克），群織雀（Philetairus socius, sociable weaver，大約重25公克），和紋胸織布鳥（Philetairus socius, white-browed sparrow-weaver，大約重39公克）。

由左至右依序為鱗額編織雀、群織雀、紋胸織布鳥。

為了回答以上問題，研究團隊在三種織巢鳥的腹部置入記錄器，以記錄體溫、代謝率和體內水分蒸發率。然後把三種小鳥放在放置在人工的環境中，將室溫從攝氏25度升高至54度，測量三個數值的變化情形。除此之外，為了保護小鳥不要熱成烤小鳥，當小鳥出現異常狀況時，研究人員會馬上用冷氣和酒精幫小鳥降溫。

在經過一番冷熱三溫暖後，研究團隊發現紋胸織巢鳥耐高溫的極限是攝氏54度，群織雀耐高溫的極限是攝氏52度。當三種織巢鳥在極限高溫的時候，會開始劇烈的喘氣，增加代謝能力和體內的水份蒸發。喘氣時鱗額編織雀蒸發的水份增為平常的10.8倍；群織雀蒸發的水份增為平常的18.4倍；紋胸織布鳥蒸發的水份增為平常的16倍。

最神奇的地方是，雖然高代謝率產生出的熱量比平常更多，但是利用喘氣蒸發體內水份的方式卻更有效率的帶走代謝體內產生的溫度，可以帶走正常代謝產生熱量的41-122%。所以喘氣提高代謝率不會讓織布鳥更熱，反而讓織布鳥可以在高溫環境中保持低溫。

生存在熱帶的沙漠環境中，保持低溫可是保命的首要關鍵。有研究指出，氣候變遷使沙漠熱浪頻率增高，嚴重讓小鳥的死亡率增高[3]。在炎熱的天氣下，若小鳥無法從環境與食物中攝取足夠的水份，小鳥就會開始降低活動力，也會開始顯得虛弱[4.5]。太熱的天氣也會降低取得水份的效率，讓小鳥在找水的過程中喪失更多的水份。所以在熱天中讓適當的覓食更加困難[5]。麥基奇尼的研究團隊在最新的發表中指出，在乾燥的沙漠與半沙漠環境中生活的紋胸織布鳥即使觀察起來和平常無異，但事實上體內缺水的風險也較大[6]。

了解了織巢鳥保持涼爽的原理後，我開始羨慕織巢鳥的特異功能。如果人類在酷熱的盛夏可以用喘氣來降溫，就不需要耗費大量的電力與金錢在製造冷氣上，或許人類活動對生態的衝擊會變小一點。而在沙漠的小鳥們，也希望熱浪不要一直來啊！

參考資料：

1. 《Hot birds pant to keep cooler than air》 The journal of experimental biology
2. Whitfield, M. C., Smit, B., McKechnie, A. E., & Wolf, B. O. (2015). Avian thermoregulation in the heat: scaling of heat tolerance and evaporative cooling capacity in three southern African arid-zone passerines. The Journal of experimental biology, 218(11), 1705-1714.
3. McKechnie, A. E., & Wolf, B. O. (2009). Climate change increases the likelihood of catastrophic avian mortality events during extreme heat waves. Biology Letters, rsbl20090702.
4. Bartholomew, G. A., & Cade, T. J. (1956). Water consumption of house finches. Condor, 406-412.
5. du Plessis, K. L., Martin, R. O., Hockey, P. A., Cunningham, S. J., & Ridley, A. R. (2012). The costs of keeping cool in a warming world: implications of high temperatures for foraging, thermoregulation and body condition of an arid‐zone bird. Global Change Biology, 18(10), 3063-3070.
6. Smit, B., & MCKechnie, A. E. (2015). Water and energy fluxes during summer in an arid‐zone passerine bird. Ibis.

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7月22日，臺北市立動物園溫帶動物區誕生了一隻河狸寶寶——娜豆。娜豆的爸爸是羅賓，媽媽是羅娜，保育員在娜豆誕生兩天後觀察到牠已經下水游泳了。

去年六月羅賓和羅娜就已經生下了「娜涼」，是羅娜的第一胎，也是在臺北市動物園成功繁殖的第一隻加拿大河狸。當時動物園保育員覺得在夏天看小河狸游泳很清涼，於是就取了娜涼這個名字。不過河狸小時候無法從外觀直接判斷性別，所以還不知道要怎麼稱呼這對小河狸。

娜豆。圖片來源：臺北市立動物園

長得萌歸萌，但牠們到底是何方神聖呢？你可能覺得牠很陌生，但其實你一定不小心看過牠；就趁著動物園的喜訊，順便來了解一下河狸。

河狸小檔案

河狸（俗名beaver，學名Castor）是種原始的哺乳類，屬於嚙齒目，河狸科，河狸屬。河狸屬中有兩個種，分別為北美河狸（Castor canadensis）、歐洲河狸（Castor fiber）。北美河狸英文俗名為North American beaver，也稱Canadian beaver。

American Beaver(source: wikipedia)

牠們是夜行性動物，水陸兩棲。河狸主要分布在北美（美國、加拿大）和歐洲，亞洲很少，在中國新疆有保護區，在台灣並沒有野生族群。體長74-90公分，有著寬寬扁扁的尾巴，沒有毛，有鱗片，尾巴長20-35公分。體重13-32公斤。河狸到三歲時性成熟，一胎一隻，懷孕約105天，一年一胎。

河狸寶寶屬於早熟型，一生下來眼睛就是張開的，也很快就會下水游泳。

河狸是草食性的，而且很喜歡啃樹皮。在路上行動緩慢，但在水中可是非常敏捷，是游泳好手，牠們最長可以待在水中15分鐘。

天生的水利工程師

河狸天生就會在河道或溪流建水壩，並且啃倒樹木，用木頭在水壩下築巢。韓國的一個動物園為了讓河狸多運動，於是把牠們築的水壩跟巢都破壞，讓牠們動起來重新建一個，結果河狸的反應非常好笑，影片如下

河狸之於加拿大人的重要性

河狸是加拿大的代表動物，所以就像我們的紙鈔上有臺灣藍鵲、梅花鹿、櫻花鉤吻鮭一樣，河狸也出現在他們的5 cent硬幣上面。

加拿大貨幣5 cents。photo credit: Norris Wong

還有加拿大知名的服飾品牌roots，商標上那隻動物就是河狸～（不要再以為他是青蛙、變色龍還是松鼠、老鼠什麼的啦）

photo credit: daveynin

我曾經拜訪過加拿大的溫哥華，但很可惜沒有看到河狸本人，只有看到疑似牠們蓋的水壩遺跡。不過我們嘗試了一個特色食物，叫做beaver’s tail，也就是河狸尾巴。不過別擔心不是真的河狸尾巴（不然也太殘忍），是一種用麵粉做底，上面放上不同配料的點心，因為外形與河狸尾巴相似而有這個名字，下次有機會去加拿大的話可以去試試看噢，有很多不同的口味，我覺得滿好吃的。

beaver’s tail

河狸？水獺？傻傻分不清楚？

河狸跟水獺都是哺乳界中的游泳好手，但其實牠們在分類上就有很大的不同，是沒有什麼親戚關係的喔！河狸是嚙齒目、河狸科，水獺則是食肉目、貂科、水獺亞科。外觀上主要的不同是河狸的尾巴是扁平的，而水獺的尾巴是長條的。再來水獺也不會像河狸一樣啃樹、吃樹皮，他們以魚、蝦等水生動物為主食。

source: 金門萌主小水獺

在金門就有可愛的歐亞水獺（Lutra lutra），但當地因為土地的開發危害到牠們的棲地，還有路殺等問題，數量已經非常稀少，目前正在積極復育中。

臺北市動物園也有歐亞水獺，其中有三兄妹：大金、小金和金莎，是從金門搭機前來。因為牠們被發現時巢穴已遭到破壞，也不見母獸蹤影，於是由臺北市動物園收容、照護，目前已經一歲多。

水獺兄弟大金、小金。圖片來源：臺北市立動物園

參考資料：

• 河狸享受自由戀愛-寶寶「娜豆」水中賣萌 臺北市立動物園[2015/7/29]
• Beavers Wikipedia
• 金門萌主小水獺 粉絲團

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林芳儀分享從科學家變成農夫、在農田作實驗的心得。圖／陳亭瑋攝。

林芳儀和陳毅翰，一個為野生動物保育博士、一個是生物學碩士，這對伴侶前年由學者轉行為農夫，到宜蘭種田，目前種植面積1.6公頃。「科學魂」不減的他們，在農田裡實行一系列科學試驗，今年首先發起「福壽螺退散計畫」，鎖定農夫的頭號公敵！

他們在田裡放置方格取樣，數算福壽螺出沒數量，發現牠們是「夜貓子」，每分地（約970平方公尺）晚上約比白天多了兩千多隻；他們也實驗得出福壽螺最愛米糠，若以此為餌製作陷阱，每分地放25個裝置誘捕一週，移除率可達50%。

林芳儀強調，生態不只存於人跡罕至的山林，與人類關係最密切的是農田，但學界卻缺乏農田生態的資料庫，一般人也認為農田只是生產糧食之地。他們把眼光放在十年後，打算一年執行一個計畫，逐步累積資料庫，並拉攏更多農民加入。

福壽螺是「最熟悉的陌生人」

走進農村，翠綠稻田如波浪般迎風起伏，畫面一片和諧──除了稻桿上、溝渠壁一串串豔粉色的福壽螺卵塊顯得突兀。說福壽螺是最讓農民咬牙切齒的生物都不為過，「農夫甚至會比賽誰的田被吃最多，看別人田裡的慘狀就覺得安慰一點了！」林芳儀說。

稻田中常見粉紅色的福壽螺卵塊。圖／劉珈均攝。

福壽螺原產於南美洲，在70年代作為食用螺類引進台灣，但後來發現不合台灣人胃口，被棄置淪落溝渠，這一來倒正中牠下懷，牠適應力好、不挑食，稻子、芋頭、蓮花等水生植物都吃，溫度不適時還能鑽進土裡休眠，且繁殖力良好，一顆母螺每年可產7000~9000顆卵。

看到田地裡一排排整齊的「稻子陣列」之間有個坑窪，就是福壽螺幹的好事。剛插秧的一個月內是關鍵期（稻子茁壯後福壽螺就不愛啃），「福壽螺會啃掉整株秧苗，若來不及補秧，被吃掉多少，收成就是沒了。」文獻記載福壽螺一天能吃掉12株苗，陳毅翰和林芳儀換算，一隻福壽螺一天的食量大約可以吃掉半碗飯的米粒，每年造成上億元損失。

林芳儀常形容：「福壽螺是最熟悉的陌生人。」關於福壽螺的研究只有80年代零星幾篇是觀察生態習性，之後皆著重於如何防治、消滅牠們。農村中對福壽螺的習性也眾說紛紜，有人說晚上抓福壽螺抓比較多（因此許多農夫插秧前後都掛著深重的黑眼圈），有人說牠喜歡待在靠近田埂處，有人用高麗菜葉誘捕，又有研究說牠喜歡吃香蕉。 身為科學家，遇到問題當然就做實驗囉！

他們蒐集這些「鄉野傳說」，像節目「流言終結者」般透過實驗一一確認，撥出一塊0.8公頃的水稻田做實驗，希望找出更有效率、且不傷害生態的防治法。過去沒有人想過要知道田裡有多少福壽螺，但想要評估陷阱的效率，就得先知道族群量，實驗就在今年一期稻作時展開（註1）。

敵情測探報告：福壽螺晚上出沒、聚眾田邊、愛吃米糠

實驗田劃分成小方格，放置一個個樣方。圖／取自「農田裡的科學計畫」網站。

夜晚數福壽螺。圖／取自「農田裡的科學計畫」網站，陳毅翰攝。

首先設置30個90×90 公分的樣方作為先期試驗，看看日夜習性與空間分佈，他們早晚七八點各計數一次，每個木框平均晚上比白天多2隻福壽螺，這已具統計上的顯著意義，相當於每分地晚上會比白天多2395隻！折合重量為21.6台斤（約13公斤，農夫們抓螺習慣秤斤論兩）；空間分布上則是田埂邊和入水口較多。

謹慎起見，他們也曾隨機選個樣方，晚上抓10隻福壽螺貼上編號標籤，白天再數一次，10隻都在樣方內，只是有的鑽到土裡深處，確認了福壽螺並非晚上「越獄」以致於白天點名時比較少。

接下來估算族群量，考量到人力和時間，他們決定容許10%誤差值，設置了90個樣方，因為福壽螺分佈不均，分層後依據面積比例，田埂區隨機擺設30個樣方，田中央區擺60個，換算每分地福壽螺族群量約有22000隻。「有人會問，知道牠行為有什麼用呢？知道牠在晚上出沒，陷阱放過夜效果會比較好；知道牠的分佈靠田埂邊，就知道陷阱可以放那，巡田水時順便換，這是很實際的應用！」林芳儀解釋。

第二階段的誘餌實驗選了香蕉、高麗菜、米糠加鹿仔菜，這選擇根據來自業界和學界：鴨子喜歡吃福壽螺，捕螺人會以米糠誘引、捕捉福壽螺賣給養鴨場；香蕉來自一篇學術研究（註2）；高麗菜則是當地農民喜歡用的。

他們把實驗田分成兩邊，各放12組自製的寶特瓶陷阱，一邊當做對照組，只放陷阱不放餌食，另一邊的12組又分為三組，實驗三種餌料，擺放為時一週。實驗得出福壽螺最愛吃米糠，每天每個米糠陷阱平均可補到75.2隻福壽螺，「果然作生意的最準。」林芳儀笑著說。米糠是糙米碾為白米脫去的那層殼，是小農最易取得的材料，若一分地放25個米糠陷阱誘捕一週，移除率可達50%。

一公頃放置250個陷阱，若勤勞每天巡田水時收放陷阱，一天要彎腰500次，但比起原本彎腰上萬次的人工撿螺，已減輕不少負擔。

今年秋冬計畫：趁福壽螺冬眠前突襲

他們預計九月在科學募資平台「SciMu」募資，製作1000個米糠餌食的誘捕裝置，號召四個小農，移除四甲土地50%的福壽螺，作為裝置量產前的試驗！

「宜蘭田冬天是放滿水的，根本就在養福壽螺。」林芳儀說。他們認為九月底、十月初會不錯的捕捉時間點──這是農夫打田菁放水後、福壽螺冬眠前。多數農夫在插秧後一個月就不管牠們了，但牠們仍快樂地持續繁殖，「福壽螺在南美洲多在雨季時繁殖，但（宜蘭）這裡沒有明顯乾濕季差異，比較明顯控制牠活動的是溫度，（宜蘭）3至10月底都是適合牠活動的溫度。」趁秋冬休耕時多捕一點，或許就能降低隔年春耕的危害。

他們有考慮進一步研究福壽螺依水稻田的農事節奏（打田、放水、放乾、插秧、曬田……）水位變化的族群量改變；而下一個「田野揭秘」腹案也在醞釀中，計畫觀察水田最常見的鳥類「紅冠水雞」習性，「有的田沒有紅冠水雞，有的人卻看到牠們一家四口出來散步，還拔光三分之一田的秧苗。」林芳儀說，翻查文獻，相較於秧苗，牠更偏好吃螺這類的小型軟體動物，還有許多謎團待研究（又是個讓農夫頭痛、充滿鄉野傳說的生物……）。

林芳儀說，他們把眼光放在十年後，就目前資源，以一個生態系為研究單位範圍太大了，他們打算一年執行一個計畫，慢慢累積出農田資料庫；加上現在有許多青年回到農村，年輕一代對生態保育較感興趣，也較有能力執行類似實驗、蒐集資料，十年後這些人成為務農主力時，或許也能兼任「公民科學家」，他們期待拉進更多農民加入，建構出農業知識網絡。

想繼續了解這系列實驗與科學家的農村生活，可追蹤「農田裡的科學計畫」或「晴耕雨讀」FB。

【下篇 農田裡的科學家（下）：「固執」是科學家和農夫的共通點】

當時地實驗田現在已結實累累。因為實驗緣故，這塊田較晚插秧，周圍的田地都收割了，唯這一小塊田還留有金黃稻穗。圖／劉珈均攝。

註：

1. 第一期稻作：約3~4月插秧，7月收成
   第二期稻作：約7~8月插秧，11~12月收成。
2. 鄭嬿甄（2005）。福壽螺(Pomacea canaliculata)誘引劑開發之研究。國立台灣大學動物學研究研究所碩士論文，未出版，台北

單位換算：
一公頃=100公畝=10000平方公尺
一公頃≒一甲=十分地
一分地≒970平方公尺

延伸閱讀

〈福壽螺真的是夜貓子嗎？〉，農田裡的科學計畫網站。
〈福壽螺引進的省思〉，台中農改場。
林金樹。1986。 福壽螺之生態觀察。台中區農業改良場研究彙報 13: 59-66。

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資料照／劉珈均攝。

【上篇 農田裡的科學家（上）：科學家改行當農夫　讓福壽螺退散！】

讓福壽螺有效率地退散、觀察紅冠水雞為何拔秧苗……這些只是林芳儀和陳毅翰計畫的一小塊，他們心中有個更大的展望──讓農村成為豐富的生態系，並讓更多人了解農田的生態價值。

林芳儀與陳毅翰過去在美國待了七年，回國後台北的擁擠對比阿帕拉契山腳的寧靜，讓人十分不慣，讓他們思考如何有更好的生活品質；另一方面，在學界做了許多生態研究，卻覺得使不上力。後來因緣際會加入小農團體「倆佰甲」，逢研究計畫告一段落，便停下來思考職涯，慢慢地從研究工作轉型為務農。

林芳儀說，例如研究環境破壞問題時，做了非常多分析，卻很難落實為實際應用或影響政策，會因此質疑、感到挫折，無力感深重，「當時我們在這裡才種0.15公頃，但會覺得至少對那塊土地有實際做了一點點什麼。」

「生態」不只存於杳無人跡的山林

多數人以為「生態」只存於杳無人跡的山林，不過，與人類關係最密切、開發壓力也最大的是農田。

2010年聯合國通過「里山倡議（Satoyama Initiative）」，謀求兼顧生物多樣性與人類經濟活動，大家開始注意到平原保育如農田景觀，「去年到日本參加鳥類研討會時發現，有一個亮點主題就在講水稻田！」林芳儀解釋，全世界有幾大鳥類遷徙路徑，許多遷徙性水鳥面臨族群減少的危機，其中「東亞－澳洲」路線的水鳥狀況最堪憂，研究顯示棲地破壞是主要原因。

而水稻田可謂「半人工、半自然的溼地（semi-natural wetland）」，沿海濕地破壞日益嚴重，有些水鳥只好利用稍具濕地特質的水稻田休息和覓食，歐美科學家也開始注意水稻田在全球水鳥棲地保育上的重要角色。

農村只是單純生產糧食的傳統思維也正在翻轉，農田除了保育平原的生物多樣性，也豐富人類生活。紅冠水雞、青蛙、長腳蜘蛛皆以農田為家，甚至彩鷸（二級保育動物）也出現在田間。

在田間發現紅冠水雞的蛋。圖／「農田裡的科學計畫」網站提供。

固執的科學家與固執的農夫

林芳儀談到，農夫與科學家的身分常要互相磨合，「農夫跟科學家有時候本質上很像，第一個就是很固執，第二是要眼見為憑！」林芳儀笑著說。雙方各有一套堅實的經驗法則，難以信任彼此，需要花點時間理解對方。

林芳儀分享趣事，他們在田裡做實驗時，曾有阿伯探問，林芳儀回答在做實驗抓福壽螺，阿伯問了一句：「你知道一株秧苗長成到抽穗會長幾片葉子嗎？」「不知道。」「這都不知道，還說要做什麼實驗？」不過，實驗田誘捕成效良好，螺不多，單株插秧也沒被吃多少，自此那位阿伯就願意信任他們了。

科學家亦存著一絲「本位堅持」，起初，「福壽螺退散」實驗企劃在一些科學人眼中並不是有意義的研究，認為只是小農做的粗糙計畫，直至他們看到結果和圖表。「但還是被歸類於不專業、業餘的科學家。」這讓林芳儀再思何謂科學精神，「學術界講求階級，好像一定要有什麼title（職稱）在前面。但科學討論應該就事論事，而不是因為對方身分。」

實驗過程也曾體會到「產學落差」。有研究說福壽螺喜歡吃香蕉、討厭大蒜，所以陳毅翰試著在水田的入水口放置大蒜防止福壽螺進入，於出水口放香蕉吸引福壽螺、並引導牠出去。然而，實地測試發現，水流會帶走大蒜氣味，過兩三天福壽螺照常入侵。香蕉雖能有效吸引福壽螺，但太貴了，一下就被吃光，讓人吃不消，「這大概就是學界和業界的落差吧！」林芳儀開玩笑表示。

林芳儀談論實驗時處處流露科學家的嚴謹和細膩，這也表現在今年秋冬的擴大型誘捕實驗。福壽螺飽餐後習於到陰涼處，陳毅翰的設計的裝置構造會引導福壽螺往更深處走，讓福壽螺誤以為已走到遮蔭處而留下來。另外，他們希望讓小農依照使用習慣，隨興擺放就好，因此屆時會另外蒐集資料計算校正係數，好讓成效評量更精確。

想成為「社會企業」　讓有價值的事有報酬

林芳儀對於「生態系的農村」想像有兩個層面，一個是用友善土地的方式生產糧食，她說，現在有機的概念漸漸窄化，核心在於生產無毒的糧食，但不一定「友善土地」；生產之外也要顧及生活，若只把農村當生產糧食的單位，移除其餘生物，地景會失去生命力。他們希望用生態系的角度，勾勒出富生命力的農村。

除了吸引更多農夫加入，他們也想過把更多科學家抓進田野，但尚未想到形式，目前他們與附近國小合作食農教育，或許日後會與大學生合作專題研究。現今生態研究的熱門題目是高山、熱帶雨林等，農田資料很少，「過去大家不認為農田是生態，像之前有個新聞說麻雀大量減少，但大家都不覺得，因為關注得太少了。」他們想補這塊缺，把目光放在十年後，慢慢累積出長期、大尺度的資料。

身兼農夫與生態學家的身分，林芳儀想著如何擔任居中橋樑，她提到，有些農夫希望從使用農藥和化肥的慣型農法轉作有機，但福壽螺和雜草是兩大瓶頸，若能有效解決這問題，就能讓更多土地戒掉農藥。未來，他們大概會朝社會企業的方向走，讓理念走得更持久，也讓有價值的事有報酬。

陳毅翰檢視實驗田中的稻穀，因為實驗緣故，這塊田較晚插秧，周圍的田地都收割了，唯這一小塊田還留有金黃稻穗。圖／劉珈均攝。

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大概沒有一種動物能像蟑螂一樣這麼能引起大家相同的共鳴，並串聯起多個世代的恐懼。我們總是很難直接面對牠，恨不得在下一秒牠就消失在自己的面前。就算是這樣的蟑螂，為了生殖當然還是有屬於牠們的愛的故事，而且其實意外的精彩。

所以這是一段可能沒有人要聽，但我還是要說的愛情故事。

幾乎所有種的雄性蟑螂，就算精盡但只要蟑螂不亡，都會和多個雌性交配；所以蟑螂交配的分類多是建立雌性的行為上。但蟑螂多是夜行性且交配的時候跟我們一樣也會找個隱密的地方偷偷進行，所以在野外的蟑螂其實就很難確定牠們實際的交配行為。

動畫中為了敘事需要而把蟑螂的交配分成若干種，讓美洲蟑螂小強好選擇牠的愛情動作片。但就像上一段說的，研究多只能從雌性蟑螂的交配行為去分類，所以大致能將蟑螂的交配行為分為兩大類：一夫制和多夫制。

一生只愛你一個

至少知道有兩種蟑螂就算沒有綁貞操帶，也實行著非常嚴格的一夫制（monandrous ）。Neopolyphaga miniscula 和七星蟑螂（Therea petiveriana）牠們不只一夫，而且還只交配一次。一旦交配完成後，雌性的餘生就很難再受精，甚至還會用後腿去擊退其他的追求者。

七星蟑螂，其實他長得蠻美的啊。source：Josh More

而被飼養著的隱尾蠊屬（Cryptocercus）的蟑螂，會建立類似社會化的一夫一妻制，能維持著長期的配對關係並形成家庭。雖然目前還沒辦法從遺傳的層次上去定義這樣的行為，但可以觀察到這些蟑螂額外交配的情形很少發生。只要雌性和雄性配對，牠們就會組成家庭並一起抵禦外來的入侵者，包括其他想把走雌性蟑螂的雄性蟑螂。

你或許會懷疑，難道牠們就不會犯天底下的蟑螂都會犯的錯嗎？觀察Cryptocercus punctulatus的交配行為時間約在30~40多分鐘左右，因此牠們要偷偷摸摸的交配卻不被發現是不可能的。

隱尾蠊屬蟑螂。source：tolweb

這一屬的蟑螂如果真的有不忠的時候，大概就只有剛成為成蟲但還沒有配對之前，雖然這應該頂多只能說是婚前性行為而不算是偷情吧。春季和初夏的時候，還會找到很多的單身蟑螂，這些單身蟑螂會夏天的好時節配對，之後一起渡冬並在下一個夏天產下牠們的後代。聽起來美得像幅畫啊，如果我不提醒你牠們是蟑螂的話。

雖然單次交配的精子量就足夠讓雌性蟑螂的卵受精，但牠們還是會不只交配一次。這行為非常有趣，因為在產卵之前多次的交配有可能是為了親緣保證；但在產卵之後的重複交配行為就變得很難解釋了（或許隱尾蠊屬蟑螂會說：要你多管閒事>//艸//<）。

觀察也發現，有盡到父親責任的雄性蟑螂的品種，牠們的交配頻率特別高。或許在這配對關係中演變出的多餘交配，可能是雌性為了去獨佔雄性好讓牠們能撫育後代，並同時剝奪雄性去偷腥機會的手段。（高招啊！）

目前還不曉得這樣重複交配的模式是否會發生在像是木蠊（Salganea）等其他一夫制的蟑螂，牠們也會組成家庭，並有長期的親子照護關係。

腳踏多條螂——不只你有小三，我也有小王

前面的蟑螂讓人想在故事後面加上「從此過著幸福快樂的日子」，但其實大部份的蟑螂仍是多夫制（polyandrous）的。

雌性蟑螂的一生中會有多次的生殖週期，有些品種的蟑螂在牠每段生殖週期當中雖然可能是一夫制，但多段的生殖週期加總起來，牠整段的生殖壽命（reproductive life）仍會被認為是多夫制，這被稱為序列式一夫一妻（serial monogamy）。就算每次談戀愛都像初戀一樣，但真正的初戀還是只有一個啊。

這些品種的雌性蟑螂接受雄性蟑螂的感受性是會週期性循環的，一個生產週期包括：接受、交配、產卵、卵孵化的循環，他們在一個生殖週期只會交配一次，且感受性會在交配過後急遽下降。有一些品種在找到下一個交配對象前會經過多個生產週期，有些則在每次生產行為過後感受性就會恢復。

比較常見的德國蟑螂（Blattella germanica, 也稱德國姬蠊） 和亞洲蟑螂（Blattella asahinai） 都會反覆交配，雖然他們在單次交配時產生的精子量就已經足夠提供雌性蟑螂在剩餘的生殖壽命使用。雌性的美洲蟑螂（Periplaneta americana）以這種交替交配的方式生產卵鞘，並可能會在產完卵的3-4小時候又進行交配。

亞洲蟑螂Blattella asahinai。source：wikimedia

也有觀察到一對Ellipsidion humerale在一個月內交配四次，交配的行為與生產卵鞘交替。 對Eublaberus posticus來說也是除了第一次的交配以外，後續的重複交配行為並不會增進生產表現；但仍然觀察得到牠們的重複交配行為。

Ellipsidion humerale. source：Bill & Mark Bell

那有單次生產週期卻發生很多次的交配行為嗎？研究有觀察到這樣的雌性蟑螂，但這些案例通常是例外而非是研究品種當中的通則。

有研究在超過200隻雌性德國蟑螂中記錄到一次雌性於第一次產卵前交配2次，在其他的研究中也曾注意到有一對德國蟑螂於24小時中交配2次。不只是德國蟑螂，也有研究觀察到褐帶蟑螂（Supella longipalpa）可能於一天之中發生1或2次交配。

說了那麼多，但其實關於蟑螂的交配行為，還有很多細節還存在在迷霧當中；畢竟要觀察到野外的蟑螂交配不太容易。如果小強真能說話，搞不好會告訴我們一段比瓊瑤還要蕩氣回腸的愛情故事。

參考資料：

• Cockroaches–ECOLOGY, BEHAVIOR, AND NATURAL HISTORY.  William J. Bell, Louis M. Roth,Christine A. Nalepa. Foreword byEdward O.Wilson.

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人類與其他動物的互動關係，最早是掠食者與獵物；約一萬四千年前，人類與犬科動物的同伴關係逐漸形成（或者你比較傾向於視為役使的關係，如同較晚被馴化的牛馬）；畜牧起源於約一萬年前，也許當時就已經有了像《銀之匙》那樣「細心照顧培養感情再大口吃掉」的複雜情緒；隨著文明演進，動物成了人類的信仰，被賦予許多不同的文化意涵；漸漸地出於食用、役用目的之外的圈養和毫無實用價值的「寵物」出現了；科技的發展產生了實驗動物的需求。

奇妙的是，如今人類已經幾乎掌握所有動物的生殺大權，我們與動物的關係竟然沒有簡化成主人與奴隸，反而有人跳出來大聲疾呼要關注動物福利甚至賦予牠們與人相同的權利，這些主張又與上述的利用關係產生對話與衝突，產生棘手的灰色地帶，於是人與動物關係學（Anthrozoology）應運而生，哈爾‧賀札格（Hal Herzog）的《為什麼狗是寵物？豬是食物？人類與動物之間的道德難題》，正是一本人與動物關係的百科全書。

這本書出版後，常在許多與動物有關的爭議中被提及，不過可別被中譯書名誤導，以為作者會告訴你如何在這些爭議中做出正確決定。雖然書中提及不少顛覆一般認知的最新研究，例如統計數據並不支持虐待動物者很可能成為暴力犯的推論，以及除非是在動保人士和虐待動物者的極端案例中，否則男女對待／看待動物的態度並不像我們所想的差異那麼大等等，不過一旦牽涉到像是為何鬥雞違法，工業化雞肉業卻合法、動物版的電車難題，人類動物互動學家只能告訴你：「就某一方面來說，X是對的，但從另一方面來看，Y才是對的。」賀札格真正想探詢的是，為什麼關於動物，要知道怎麼想才是對的是如此困難（這正是原文書名的副標）。

就如這篇文章所指出的，「人是否『應該』把狗當成食物」是一個道德問題，事實上不只吃狗肉，人與動物的關係中本就充滿了道德難題，也因此探討人類的道德判斷機制，成了這本書的重要核心。賀札格在研究中發現，與康德的看法相反，我們的道德決策其實更多是奠基於感性而非理性，但這是否表示，反對吃狗肉或善待動物的倡議者一定只是感情用事呢？賀札格引述心理學家強納生．海德特（Jonathan Haidt）的看法：雖然人在下道德決策的第一階段，非邏輯的直覺系統通常佔有主導地位，但接著我們就會以深思熟慮的態度，有意識地為自己的決策賦予合乎邏輯的理由。這些理由才是公共討論中應該被關注的重點。

除了感情用事，「道德的一致性」也是動物相關爭議中經常出現的批判。愛某些動物卻吃某些動物、用牠們做實驗是合理的嗎？但誠如作者所言，如果我們拒絕在物種之間劃出某些界線，結果便是「你會身在一個白蟻有權吃掉你屋子的世界。」既然道德牽涉劃界，就注定會是不一致的（總會有某些情況、某些動物被劃在線外），問題在於我們願不願意承認這個不一致？賀札格認為，「就道德價值而言，一致性經常被過分重視。」不論是2013年狂犬病疫情爆發時的米格魯實驗、2014年飯店推出兔肉鍋，或其他善待動物的倡議，總會有人嘲諷倡議者的「不一致」：這些動物比較可愛所以不該死，那OOXX就不可愛嗎，植物也是生命，不然你都不要吃藥啊。其實如果檢視動保團體的理由，往往不是可愛與否。以飯店推出的「野味」鍋為例，動保團體至少就提出了鹿、兔未納入屠宰規範的健康風險，以及若炒作後供過於求可能導致棄養的生態問題（蛇肉羹來自進口的印尼水南蛇），但這些意見往往被淹沒在「偽善」、「雙重標準」的指責中。

賀札格說：「對一個腦容量和心臟都大的物種來說，一不小心就會踏進道德沼澤。哪裡有領土，哪裡就有沼澤。」《為什麼狗是寵物？豬是食物？》最具啟發性的一點，是在討論了許多困難的議題後，提醒我們道德的複雜性，不能用來合理化道德的麻痺。里茲大學哲學教授Matthew Kieran在他的《媒體倫理與規範》中寫道：

「那些批判他人偽善的人，其言談有時候似乎將這種行為一致性敬為其畢生追求的對象，好像只要將他人的主張打入道德上不值得尊敬之列，自己就可以脫身。如同道德家們有時會說的，這種想法只是最低限度的誠實。但這種誠實恐怕沒有什麼價值。此處批評者的真正目的當然不會是誠實此一德性，其行徑反而是一種不誠實的表現，他們其實是想挑起理論與實踐之間的鴻溝而非弭平之，他們大聲疾呼的真正目的不在於『你為什麼不信奉目前所做所為』，而是『你自己為什麼不去從事你所信奉的觀念？』

有趣的是，在理論與實踐的不一致間，反抗者的立足點從何而來？答案就是偽善，因此偽善可以說是改革運動的必經歷程，這似乎有點不可思議。這就是人們所說的：偽善是為了達到德性所必須付出之不道德的代價。」

我寧願相信，嘲諷動保人士的人並非全然的冷酷，也許他們是因為人與動物關係中必然會有的衝突產生罪惡感，出於一種自我保護的心態，「將他人的主張打入道德上不值得尊敬之列」，如此自己就不需要思考或做出任何改變（即使只是很小的改變）。當然，任何公共討論都必須納入現有知識與實務層面的考量，道德不是全部，但過分強調道德的一致性，也不會產生積極的意義。

《為什麼狗是寵物？豬是食物？》被評論者比喻為麥可‧波倫（Michael Pollan）的《雜食者的兩難》，波倫認為，「會想把所有東西都拿來吃的生物，會特別需要倫理、規則和儀式。我們吃下的東西，以及吃東西的方式，都會決定我們成為怎樣的人。」如同賀札格無法決定，一隻為了研發乳癌藥物而死的老鼠跟被老鼠藥毒死的老鼠相比，是不是死得比較值得，在沒有絕種疑慮或基因汙染的前提下，我也想不到有力的理由說服別人不要在婚禮上放飛蝴蝶，因為我同意為了科研目的將蝴蝶做成標本。然而我們不能停止思考人與動物的關係，不只是因為這事關我們會成為怎樣的人，也因為我們擁有宰制動物的工具及技術，唯有不停止思考，才有減少傷害與破壞的可能。

◎警語：雖然這是一本非常精采的書，但不得不提的是初版一刷校對水準勉強只有40分，據說出版社後來有修正，若想入手可以找二刷以上版本。

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近日一份研究顯示，氣候變遷導致大黃蜂的棲息範圍不斷縮減。
source：wikimedia

氣候變遷導致全球各地的氣溫不斷上升，動植物也因此開始朝南、北兩極遷徙，以找到最合適的棲息地。不過，大黃蜂並沒有出現在這波遷徙潮的名單中，近日一份研究顯示，儘管棲息地較靠近赤道的大黃蜂數量也因氣候變遷而減少，牠們卻沒有因此而開始向北遷徙。

該研究的領導人傑瑞米‧克爾〈Jeremy Kerr〉表示，「歐洲和北美洲的大黃蜂數量正在大規模減少……根據所收集到的資料，我們推斷氣候變遷在此扮演著一個重要的角色，或者，氣候變遷可能就是造成此現象的主因。」克爾同時也是加拿大渥太華大學〈University of Ottawa〉的保育生物學家。

為了探究氣候變遷如何影響大黃蜂，研究團隊收集了四十二萬份與大黃蜂有關的觀測記錄，這些記錄涵蓋了棲息於歐洲和北美洲的六十七種大黃蜂，而最早的記錄可追溯至西元1901年。

研究人員將這些記錄與每年的氣候資料拿來分析比對，藉此探究在過去這一世紀間，不同種類的大黃蜂在棲息地的最北及最南端發生什麼變化。結果他們發現，打從全球氣溫開始上升的1974年開始，許多棲息於歐洲及北美洲南端的大黃蜂開始以每年三英里的速度向北縮減棲息範圍；與此同時，棲息於相同地區的大黃蜂也開始往海拔較高的地區撤退。研究團隊認為，唯有氣候變遷才能造成如此大規模的影響。

為什麼研究團隊可以如此信誓旦旦的說這一定是氣候變遷惹的禍呢？新菸鹼類殺蟲劑〈neonicotinoid〉的發明對於大黃蜂的影響不是也很大嗎？對此，此篇論文的合著者、本身是加拿大貴湖大學〈University of Guelph〉生態學家的阿拉那‧品達〈Alana Pindar〉解釋道：「新菸鹼類殺蟲劑從1980年代才開始使用，但大黃蜂的棲息範圍早在這之前就開始縮減了。」

大黃蜂早期是在較寒冷的環境中演化的，研究人員認為這可能是使牠們對於氣溫上升比較敏感的原因。但令人費解的是，儘管大黃蜂的棲息地不斷縮減，卻很少有大黃蜂開始向北邊擴展牠們的棲息範圍。科學家們指出，日光照射及食物來源的不同都可能是阻礙大黃蜂向北邊擴張的原因，也可能是因為大黃蜂「蜂口」的成長速度過慢，導致牠們無法快速擴張。

「我們可以確定的是，北部高緯度的低溫並不是阻礙牠們擴展棲息地的原因，」伊格納西‧波托梅斯〈Ignasi Bartomeus〉說，他是西班牙竇聶納生物學中心〈Estación Biológica de Doñana〉的研究人員。

美國蒙大拿州立大學〈Montana State University〉的生態學家蘿拉‧伯克爾〈Laura Burkle〉表示：蜜蜂消失可能會對生態系統和人類造成極大的影響，例如仰賴蜜蜂授粉的植物的數量可能會大幅減少。

然而，也有科學家對此研究報持不同的看法。美國農業部的昆蟲學家詹姆斯‧斯特蘭格〈James Strange〉就說「他們的研究只能證明氣候變遷會對大黃蜂的數量造成影響……但我不認為氣候變遷對有決定性的影響。」斯特蘭格擔心這篇研究會使大家將蜜蜂數量減少的原因全都歸咎於氣候變遷，而忽略了其他同樣會造成影響的因素，例如蜜蜂的寄生蟲變多、人類大量使用殺蟲劑及蜜蜂的棲息地遭到破壞等。

資料來源：

• Climate Change Is Shrinking Where Bumblebees Range, Research Finds The New York Times [Jul 9, 2015]
• Bumblebees being crushed by climate change Science Now [Jul 9, 2015]

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蟑螂，這麼可怕的生物，怎麼會有人當成寵物飼養呢？蟑螂最古能追朔到石炭紀（約三億年前） [1]，而現存的蟑螂中除了熟知的「小強」，在古巴還有晶瑩剔透的綠蟑螂，澳洲有愛挖洞又充滿慈愛光輝的犀牛蟑螂，以及用聲音彼此溝通的馬達加斯加蟑螂等。就讓我們來看看這些有趣的蟑螂家族吧～

晶瑩剔透的水果蟑螂－古巴蟑螂 Panchlora nivea

在加勒比海一帶有種晶瑩剔透、喜吃水果的蟑螂。中文的名字是古巴蟑螂，或稱綠香蕉蟑螂，外型如同名稱一般，翠綠色的身軀附著黃白色的翅膀，長約1-2公分，由於外型亮麗，也被作為寵物昆蟲飼養。和我們所熟知的蟑螂不同，古巴蟑螂愛吃的是香蕉、棕櫚樹皮和可可樹葉，雖然聽起來非常無害，但由於牠們的食物同時也是經濟作物，所以對於農家而言仍屬害蟲的一種 [2]。

Source from Pavel Kirillov

蟑螂界的聲樂家－馬達加斯加蟑螂 Gromphadorhina portentosa

馬達加斯加蟑螂的原產地如同於名稱，牠原生於非洲外海的馬達加斯加島。成體長度5-9公分（註：iPhone 6 Plus寬度約為7.8公分）[3]，最吸引人的特徵是馬達加斯加蟑螂不論性別、成體或幼蟲，都能透過體表的透氣孔發出明顯的嘶嘶聲，而最讓科學家和飼主著迷的就是這聲音的用途。科學家發現，雄性在求偶和交配時，都會發出不同的嘶嘶聲，而如果兩隻雄性正相互對戰，雙方的嘶嘶聲甚至可以代表著誰是此戰役的贏家 [3]。由於特殊的外型和有趣的聲音，許多昆蟲飼主們也十分喜愛馬達加斯加蟑螂。

Source from wikimedia

超重量級蟑螂－犀牛蟑螂 Macropanesthia rhinoceros

犀牛蟑螂在蟑螂界有巨人的稱號，外型猶如鋼鐵人的「浩克毀滅者」，粗壯且渾身蓋滿硬甲。成體長約8公分，重量可超過30公克[4]而德國蟑螂成體一般約在0.05公克 [5]，兩者相較之下，犀牛蟑螂確實稱的上是蟑螂界的巨人。目前只生活在在澳洲的東北方，喜食尤佳利樹的落葉，是生態圈極為優秀的回收者。犀牛蟑螂有著這麼粗壯的外型卻有著慈愛的個性，當幼蟲被孵育而出後，成年蟑螂至少會撫育牠們6個月，直到後代能夠獨立成家為止 [6]。

Source from ArachnoVobicA

###以下將介紹大強&小強，附生動照片，膽小者慎入～###

不

要

邊

吃

邊

看

喔

蟑螂家族裡的閃電俠－美洲蟑螂 Periplaneta americana

美洲蟑螂就是大家口中俗稱的「小強」，身長可達4公分，是台灣最常見的居家型蟑螂之一。牠們喜歡住在陰暗且高濕度的環境，喜食腐敗的食物，所以算是生態系統的清道夫 [7]。但美洲蟑螂一旦開始與人類同居，絕不挑食的飲食習慣成了人類最頭痛的問題，膠水、書籍、頭髮、皮革和啤酒等，凡是能咬的東西通通來者不拒 [8]。而讓人瞠目結舌的是牠那神速的移動能力，加州大學柏克萊分校（University of California, Berkeley）曾測得美洲蟑螂的速度為5.4 公里/小時，相當於每秒飛奔40-50個身長，以人類的標準來說，我們的奔跑速度得要提升到約300公里/小時才能跟牠並駕齊驅 [9]，並且由於具備飛行能力，受到驚嚇時會四處亂竄或「啪答啪答」地振翅飛行，對於許多人來說，遇到這種會飛的蟑螂，真的算是一種夢魘…

Source from wikimedia

「啪嘰！」跑出更多小蟑螂！－德國蟑螂 Blattella germanica

「『啪嘰』！擊斃蟑螂後不到1秒，數十隻小蟑螂從屍體中逃出，飛竄上拿著拖鞋的手…」，這可不是網路恐怖故事，將卵鞘帶在身上直到孵出後代為止，正是德國蟑螂的特性之一 [10]。德國蟑螂長約1公分，由於身型較小，喜歡群居，反而比美洲蟑螂更難被殲滅，而卵鞘內可以有30-40顆卵，換句話說，打死一隻母蟑螂，換來的可能是數十隻小蟑螂飛竄而出的景象。德國蟑螂的飲食習慣跟人類很像，雖然曾被記錄吃過肥皂和牙膏，但牠最愛的仍是高糖類、高油脂的食物，因此在家中儲藏甜點及油炸餅乾的食物櫃，很自然地就成了德國蟑螂眼中的美食自助吧 [11]。

左右圖皆為德國蟑螂, 右圖為攜有卵鞘的母蟑螂, 來源皆為wikimedia

 參考文獻

1. Marion Copeland (2012) Cockroach (Animal) Reaktion Books
2. William H. Robinson (2005) Urban Insects and Arachnids: A Handbook of Urban Entomology, Cambridge University Press
3. Margaret C. Nelson, Jean Fraser (1980) Sound production in the cockroach, Gromphadorhina portentosa: evidence for communication by hissing, Behavioral Ecology and Sociobiology, 6(4), 305-314
4. W.V Brown, H.A Rose, M.J Lacey, K Wright (2000) The cuticular hydrocarbons of the giant soil-burrowing cockroach Macropanesthia rhinocerosSaussure (Blattodea: Blaberidae: Geoscapheinae): analysis with respect to age, sex and location, Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology,127(3), 261-277
5. Yuping Wei, Arthur G Appel, William J Moar and Nannan Liu (2001) Pyrethroid resistance and cross-resistance in the German cockroach, Blattella germanica(L), Pest Management Science, 57(11), 1055-1059
6. Liangwen Xu, Edward P. Snelling, Roger S. Seymour (2014) Burrowing energetics of the Giant Burrowing Cockroach Macropanesthia rhinoceros: An allometric study, Journal of Insect Physiology, 70, 81-87
7. Jones, Susan C. (2008) Agricultural and Natural Resources Fact Sheet: American Cockroach, Ohio State University
8. Adiyodi, K.G. (1981) The American Cockroach, Springer
9. Marko B. Popović (2013) Biomechanics and Robotics, CRC Press
10. William J. Bell, Louis M. Roth, Christine A. Nalepa (2007) Cockroaches: Ecology, Behavior, and Natural History, Johns Hopkins University Press
11. Michael K. Rust, John M. Owens, and Donald A. Reierson (1995) Understanding and Controlling the German Cockroach, Oxford University Press

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人類對於自己巨大的物質創作過於自豪，以至於往往以為只有人類才有卓越的設計。《Discovery探索頻道雜誌》發現事實正好相反，並深入了解背後原因，帶我們踏入神奇的動物建築世界。

動物建築四處可見。舉凡數十億隻珊瑚蟲分泌鈣搭建而成的大堡礁、水利工程大師河狸，乃至黏性強且易致命的小蜘蛛網，以及蜂巢、白蟻窩，還有種類樣式多到幾乎無以計數的鳥巢。

科學家和博物學家長年來仔細鑽研這些神奇的設計，並逐漸認識到這些特別複雜的結構究竟是如何建造。倘若能深入了解這些動物建築，勢必有助於科學方面的進展：畢竟要建造出這些結構，需要具備技能、智力，以及從錯誤中學習的能力，而這些特質在過去被認為是人類獨具的。

格拉斯哥大學動物建築榮譽教授麥可‧韓索爾（Mike Hansell）表示，動物搭造建築主要是為了提供安全的遮蔽，免受嚴寒及酷熱之苦，以及躲避掠食者。這點和人類一樣。

他在著作《動物建造：動物建築的自然史》（Built by Animals: The Natural History of Animal Architecture）中寫道：「巢、穴和繭都是為此建造的家。動物建築和人類的家類似，並非只提供保護，有時也會具備一些額外的附加功能，例如儲存糧食、廢物處置，還可能內建食物生產區。」事實上，有些動物建築甚至還具備通風散熱系統。

圖左一、二：石蠶蛾（Limnephilidae）建造的兩種沙管；圖右為巢鼠（Micromys minutus）建造的巢。本圖擷取自《探索頻道雜誌國際中文版》2015年04月號第27期，全見版請點擊本圖放大。

堅固耐久

舉例來說，草原松鼠在北美大平原上挖掘的洞穴即使遇到極端氣溫、水災和火災也經得起考驗──裡頭有功能各異的洞室，用來儲存食物、監聽掠食者或養育幼鼠。牠們的洞穴能構成相互接連的地下「城鎮」，規模相當龐大。其中一例就是在1900年德州一處未有人類聚落的場所發現的草原松鼠巢穴，占地6萬5000平方公里，估計當中約居住4億隻草原松鼠。

南美切葉蟻的巢穴也在地下，可達六公尺深，容納八百萬隻成蟲。蟻群不停將新鮮的植物葉子剪切成薄片，搬進巢穴，接著將葉片嚼碎混合作成堆肥，用來培養牠們養在「真菌園」裡的真菌，維持蟻群的食物來源。

這個地下迷宮藉由一煙囪系統將巢穴的空氣排出，保持通風。這樣的機制也出現在某些白蟻丘和齧齒動物的洞穴。此外也被一些水棲的動物，包括穴居習性的魚類和蝦猴所應用。

澳洲北部的磁白蟻則將此提升至更高的境界。宛如墓園般的場地，佈滿兩公尺高瘦長的「墓碑風格」蟻丘，其中不僅有拱門、隧道、煙囪、隔離區和育嬰室，甚至還由北至南排列成一線，好將陽光曝曬程度降至最低。

「動物建築有兩個主要的其他功能：作為陷阱或展示。」韓索爾補充道。最顯而易見的陷阱建造者，當然就屬蜘蛛了。而澳洲亭鳥的雄鳥則會建造「亭子」，並精心布置、裝飾自己的作品，以用來擄獲雌鳥的芳心。

圖左為鋼腹蜂鳥（Amazilia saucerrotte）的巢，圖右則為細紋葦鷹（Acrocephalus scirpaceus）的巢。本圖出自《探索頻道雜誌國際中文版》2015年04月號第27期，全見版請點擊本圖放大。

嘗試錯誤學習

但為何這麼多動物，儘管並非擁有高度智慧，卻懂得建造如此繁複精巧且看似科學的構造呢？

正如任一個人類建築計畫一樣，動物雖是因應需求而創造建築，也必須善用大自然的條件。動物要能運用腦力來規劃、設計和操控材料，這多半仰賴環境所給予的資源，以及動物天生所具備的專長。動物在打造建築時會用到自己本來就有的工具，包括身體、喙、手、腳、牙齒、爪子、尾巴、吐絲器和螯。

用科學方法來衡量白蟻、珊瑚蟲或某些類蝦子等的築巢動機並不容易，而目前科學家大致歸納出了幾種理由。諸如作為掩蔽處、養育家庭或是吸引伴侶，甚至作為捕捉獵物的陷阱，然而無論是何種理由，動物對於建造巢穴的種類、地點、以及材料所做出的每個選擇，都會對最後的成敗有重大影響。正由於巢穴相當重要，因此長久以來，築巢被認為是由基因遺傳決定的：畢竟，即使毫無經驗的未成年者也能建造出與成年者相當接近的成品。

不過近來有大量關於鳥類的研究顯示，在這群築巢脊椎動物中，基因只不過是其中一個因素而已。這些研究發現，鳥類並沒有遵循與生俱來的築巢範本，也不受限於遺傳天性所選的材料，而會從嘗試、錯誤和範例中學習如何選擇最適合的建材和技術，蓋出自己的夢想家園。

在一項以斑胸草雀為對象的研究中發現，斑胸草雀在野外會以乾燥的草莖和細枝築巢，以用作掩護，提供安全的環境以養育下一代。為了解牠們如何在不同的建材之間做出選擇，蘇格蘭聖安竹斯大學的艾達‧貝利博士（Dr Ida Bailey）對一組飼養箱中的斑胸草雀提供有彈性、鬆軟的繩子作為建材，而另一組則提供較僵硬、結構較健全的繩子。

之後再讓兩組鳥類選擇有彈性還是較僵硬的繩子，這時先前被迫造出鬆軟鳥巢的那組立即選擇較堅硬的建材。「我們發現斑胸草雀喜愛較僵硬的繩子，因建造起來較有效率，使用較少的建材就能完成一個巢，」貝利表示。

科學家研究波札那的黑額織巢鳥以草編成的複雜鳥巢後，進一步肯定「學習」對築巢的價值。他們發現，每隻鳥會使用不同的技巧建築自己的巢，有的鳥喜歡從左到右築巢，有的則喜歡自右而左。他們同時也發現，鳥兒在將草葉編織和打結築成巢這方面愈來愈有經驗後，掉落的建材數量也會減少。

「假使鳥兒遵循遺傳基因範本來築巢，那麼你會期待所有的鳥每次都以同樣方式築巢，」愛丁堡大學生物科學學院的派翠克‧華許博士（Dr Patrick Walsh）解釋，「然而事實並非如此。黑額織巢鳥的築巢方法變化不少，顯示經驗在築巢過程扮演了關鍵角色。即使是鳥類也會熟能生巧。」

當然頭腦好也有幫助。其他研究顯示，腦容量較大且皺褶多的小腦，能建造出結構較為複雜的鳥巢，因為小腦與複雜的運動技巧、過程學習和計畫有關。

「建造出結構複雜鳥巢的鳥類，其小腦皺褶比建造出簡單鳥巢的鳥類更大。」聖安竹斯大學的生物學家札克里‧浩爾博士（Dr Zachary Hall）表示。

「其他與小腦有關的築巢行為，例如動作順序和學習，也可以解釋鳥巢複雜度和小腦皺褶的關係，」他表示。

雄性亭鳥會精心建造展示用的亭子，並蒐集彩色的物品來裝飾。2005年的研究顯示，鳥類小腦的腦容量愈大，其建造的亭子複雜度就愈高。

圖上為哥倫比亞的硬珊瑚（Meandrina meandrites），圖下為築巢初期階段的黃胡蜂（Vespula vulgaris）巢。本圖擷取自《探索頻道雜誌國際中文版》2015年04月號第27期，全見版請點擊此處。

連鎖反應

除了造型迷人有趣之外，動物建築師建造的建築功能甚至已不只滿足動物自身需求。隨著時間過去，這些建築也會從根本改變當地的景觀，並且增加生物多樣性。舉例來說，海狸砍伐樹木，因而開闢新的發展空間，並創造溼地，進而帶來了無脊椎動物、魚類和蛙類，以及寄生在牠們身上的生物。

珊瑚礁會隨著時間緩慢生長，其生物多樣性的豐富程度與熱帶雨林不相上下；而蜥蜴和鳥類則樂於在白蟻丘中築巢。即便是不起眼的蚯蚓，牠們每年咀嚼、鑽過大量的土壤和泥地，也都有助於使土壤更肥沃，讓其他植物和動物能在其上成長茁壯。

唯有人類，雖可說是所有動物之中最偉大的建築師，但卻似乎具有傷害周遭陸地的天賦。「人類是會改變棲息地的強勢物種，」韓索爾贊同此觀點，「除了人類，沒有任何一種物種會因為建築行為而造成劇烈的環境變遷。」

幸好我們從動物身上學到的智慧或許能幫助我們設法轉危為安，建造出對地球更友善的設計。「現在該輪到人類將其他物種吸引至我們所建造的棲息地了，」韓索爾如是說。

本文出自《探索頻道雜誌國際中文版》2015年04月號第27期

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圖片來源：PLOS ONE。

從烏干達的首都坎帕拉（Kampala）到默奇森瀑布國家公園（Murchison Falls National Park）的路上，會經過Budongo森林。這片森林裡，過去有許多桃花心木，也居住著許多猩猩。這些猩猩，過去食物中八成是水果與樹葉，其他兩成是花、樹皮、昆蟲與肉。

為什麼要吃土？

最近這些年，這些猩猩們開始吃土、喝泥水、以及用嚼爛了的鐵莧菜屬（Acalypha）植物沾泥水放在嘴裡吸。而且，牠們並不是什麼土都吃的。猩猩們特別會去吃某一棵大樹下的土，那裡的土質與大部分Budongo森林的土質不同。大部分Budongo森林的土是紅棕色的，而那株大樹下的土顏色比較淺而帶灰色。同時，牠們喝的泥水也是來自於同樣土壤。

於是有一些科學家們就開始對猩猩吃土這件事感到好奇了。猩猩當然不是錢花光了才吃土，如果是那樣，牠們吃土會有個週期。事實上，猩猩在2005年之前並不常吃土。2005年以後，吃土的猩猩慢慢多了起來；到2012年以後，猩猩吃土變成了一種常態。

在這些年，猩猩的飲食有什麼變化呢？比對以前的紀錄，研究團隊發現，之前猩猩常吃的一種棕櫚樹（Raphia farinifera）不見了。

棕櫚樹（Raphia farinifera）by Ton Rulkens

棕櫚樹去哪兒了呢？原來是附近的菸草農夫把棕櫚樹給砍去捆菸草了。原本猩猩會吃腐爛中的棕櫚，但這些年都吃不到了；而就在差不多這時候，猩猩們開始吃土、喝泥水。

所以，是否腐爛的棕櫚枝葉提供了什麼養分呢？還有，那些土裡面，是否提供了什麼猩猩需要的養分呢？最後，腐爛的棕櫚枝葉中所提供的養分，是否與土裡面的養分是相同的呢？

於是，研究團隊收集了猩猩愛吃的黏土、用鐵莧菜屬植物沾泥水的土、以及森林中的其他土壤；黏土坑裡的泥水、其他土坑裡的泥水、河水來比較它們之間的養分是否不同。除此之外，由於猩猩也會吃白蟻巢穴的土，所以他們也收集了白蟻巢穴的土。

吃土的學問

比較的結果發現，最有營養的土應該要首推用鐵莧菜屬植物沾泥水的土，含有高量的鉀、磷、鈣、鐵、錳、鎂；另外，白蟻巢穴的土也不遑多讓，除了鈉離子極低以外，其他金屬離子的含量都很高，尤其鐵與鋁的含量竟達一般土壤的十倍以上。至於猩猩愛吃的黏土，則呈現鈉離子極低而鋁離子很高的現象，代表這些黏土可能是高嶺土。當然，這些土的礦物質含量都高過森林中其他地區的土。而泡過黏土的水，礦物質的含量也高過泡過森林中其他泥土的水，當然也比河水的礦物質含量高出許多。

分析的結果，猩猩們吃最多的黏土，礦物質含量雖然比一般的土高，但也不是那麼的「營養豐富」；至少與沾過鐵莧菜屬植物的土、以及白蟻巢穴的土差多了。那麼，為什麼還要吃土呢？缺錢嗎？研究團隊認為，猩猩們吃那些黏土，可能是為了口感。

研究團隊記錄了一百一十一次猩猩拿嚼過的植物沾泥水吸，其中有七十八次都是用鐵莧菜屬的植物，意味著猩猩在吸水用的植物種類的選擇上，是刻意的。用鐵莧菜屬植物來沾泥水的好處在哪裡呢？或許是因為這類植物所含的縮合單寧（condensed tannin）可以有助於黏土中所含的鐵被釋放出來。這一帶的猩猩有時會捕獵疣猴（colobus monkey），藉由吃疣猴肉來取得鈉與鐵。或許吸食用鐵莧菜屬植物沾取的泥水，做為補鐵妙方，可以讓猩猩們不需要這麼頻繁地去捕獵疣猴。打獵總是有風險的，筆者在「動物星球」（Animal Planet）頻道中看過猩猩打獵，總覺得風險也還是不小。

疣猴。圖片來源：wikipedia

除了補充鐵質以外，吃黏土也有解毒的功效。由於這些黏土的成分可能就是高嶺土，而高嶺土可以吸附許多毒素。猩猩日常吃許多樹葉與果實，難免也會吃到一些不太好的東西、有毒的成分，這時候，吃點黏土就可以幫忙解毒囉！

猩猩不是唯一當地會吃土的動物。當地的婦女在胃不舒服或懷孕時，也會吃黏土；疣猴也會吃黏土，甚至會喝自己的尿來把排泄出去的多餘的鈉再吸收回來。

所以，猩猩吃土可不是因為月底了，而是為了補充養分喔！

參考文獻：

Vernon Reynolds et. al., 2015. Mineral Acquisition from Clay by Budongo Forest Chimpanzees. PLOS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0134075

原文轉載自作者部落格 Miscellaneous 999

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鸚鵡的大腦結構與其他鳴禽不同，這項差異也許是導致鸚鵡能夠「說人話」的原因。 source：wikipedia

為什麼鸚鵡能夠學人類說話？是因為鸚鵡的舌頭構造不同於其他鳥類嗎？還是因為牠們的智商比其他鳥類高呢？最近一篇刊登於《PLOS ONE》期刊的研究可能有助於我們回答這個問題。該研究發現，鸚鵡腦內與鳴唱、模仿有關的構造與其他鳥類相比似乎另有玄機，而這項差異也許是導致鸚鵡能夠「說人話」的原因。這個研究不僅能讓我們追溯到鳥類鳴唱的起源，還有助於我們追溯人類與其他動物的腦區演化大歷史。

鸚鵡、蜂鳥等能夠歌唱的鳥類腦中都有一個被稱為「鳴囀核」（song nuclei）的區塊，這個區塊是由許多相互連接的神經元所組成，能夠整合鳥類的歌唱與學習能力。然而，科學家對於這重要腦區所涵蓋的範圍標準不一，尚未取得一致共識。除此之外，因為鸚鵡比起其他鳴禽，更擅長模仿較為複雜的聲音，科學家預期鸚鵡的鳴囀核應該和其他鳴禽會有差異，但目前還很難明確指出這個差異到底在哪。

近日一項由杜克大學（Duke University）神經生物學家埃里希‧賈維斯（Erich Jarvis）率領的研究團隊發現，賦予鸚鵡「說人話」能力的線索其實一直都在，只是過去34年來他們都未曾察覺異象。起初，他們只是在研究一個與鳴禽有關的特定基因 PVALB 在鸚鵡腦內的表現情形，卻意外的從鳴囀核不同區域的表現程度有異，察覺事情並不單純。一般來說，PVALB 都在鳥類鳴囀核中央的「核心區」（core）活化，但鸚鵡的鳴囀核卻偶爾會出現只在外圍區域活化的現象，科學家因而把鸚鵡的鳴囀核另外界定出一個「外殼區」（shell）。外殼區的發現帶來了新的研究契機，讓科學家得以探索鸚鵡何以比其他鳴禽更能學習複雜的聲音。

鸚鵡腦區的卡通簡圖，紅色代表核心區，黃色代表外殼區。本圖擷取自原始研究，圖表細節請點擊此處。

賈維斯的研究團隊找來九種模仿能力相異的鸚鵡，仔細比較牠們外殼區的差異。結果發現，鸚鵡的模仿能力與外殼區的大小確實有關聯，外殼區越大的鸚鵡種類模仿的能力就越強。在九種鸚鵡中，最原始的啄羊鸚鵡（Nestor notabilis）雖然外殼區比較不發達，卻說明外殼區的購造可能在兩千九百萬年前就出現了。

「我們認為外殼區的演化出一套機制，能讓鸚鵡處理更複雜的仿聲（vocal imitation）。」賈維斯說。賈維斯猜測鸚鵡外殼區的演化應該始於當初鳴囀核在大腦中的複製事件，而在其後又進而演化出新功能。如果這個推論正確，未來的研究人員可以藉由研究鸚鵡的外殼區，來探究腦區複製事件在鳥類、其他動物甚至是人類等物種的起源。

然而，相關並不代表著因果。目前為止賈維斯和他的研究團隊只證明了鸚鵡鳴囀核的外殼區與牠們的發聲學習能力有關，並不能證明兩者之間的因果關係，也有其他學者質疑外殼區的範圍界定尚有疑慮。賈維斯與他的研究團隊，看來還有一段路要走呢！

資料來源：

• Newly identified brain structure may explain why parrots are such good copycats Science Now [JUN 24, 2015]
• Parrot Brain Has Unique Structure for Speech Duke University Research [JUN 26, 2015]

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「每一片塑膠都是史前生物的鬼魂，回來尋找牠的同類。」
－－改自蘇打綠《各站停靠》

Credit: U.S. Fish and Wildlife Service Headquarters/Flickr

編譯／Gilver

這張千萬人驚呆（？）、震驚世界的照片中不是一隻機械海鳥，而是攝影師克里斯．喬登（Chris Jordan）在中途島（Midway Atoll）所拍攝的信天翁。屍體正在腐壞的牠腹中滿是消化不了的塑膠垃圾，你甚至可以看見完整的打火機躺在裡頭。

海洋的塑膠垃圾已經成為當代最嚴重的環保議題之一，足以與氣候變遷、海洋酸化和生物多樣性流失相提並論，而且仍在持續惡化。而在今年，海洋生態學家克里斯．威爾考克斯（Chris Wilcox）所發表的的全球規模研究預估：到了2050年，他們所研究的海鳥種類將有 99.8% 的個體都會誤食塑膠。

Photo by Bo Eide/Flickr

沒看見，不代表就不存在

「眼不見為淨」，似乎能夠貼切的形容人類看待塑膠垃圾的態度。千萬年前死去的史前海洋生物，在地底持續高熱加壓，最後形成了以碳氫化合物為主的石油。而在人類史進入工業時代後，人們將石油從地層中抽出，加工煉成、製造出塑膠。製程便宜、性質多變、輕巧又便利的塑膠，無疑大大改善了人類的生活；只要你還在都市裡，所見之處必然有塑膠製品。

然而，這些塑膠被人視作廢棄物之後，都跑到哪裡去了呢？

答案是：它們難以分解，仍頑強的在這個世界的各個角落不肯離去。現在，人們每年製造將近三億噸塑膠，廢棄之後大多會在陸地上的掩埋場或垃圾坑中封印長眠，只有1%會進入海洋。然而早在40年前，美國國家科學院就有研究指出仍有將近千分之一的塑膠會被河流、洪水或暴風雨沖走，或者直接被海上船隻傾倒、進入海中。而且，自1950年代以來，全球的塑膠垃圾每11年就增加一倍；即使最後只有1%最後會進入海洋，但以現今的垃圾生產速度來看，每年還是有三十萬噸的塑膠垃圾進入海中。

現代的小美人魚，實在是沒有要愛上人類的理由了。漫畫圖片作者：Dave Coverly

海上塑膠垃圾都去哪裡了？

那麼，這些流進海中的塑膠垃圾都去哪裡了呢？這些垃圾有的漂流到北極，變成流冰的一部份；有的沖刷到岸邊，日久成了海邊的「塑膠石」。不過，大多數的垃圾仍漂浮在海上，在廣闊海洋中心的巨大渦流中反覆輪迴，就好像一座垃圾之島。這樣的巨大渦流，在全世界主要有五區。

世界五大渦流的北半球投影示意圖。Source: Avsa

巨大的太平洋垃圾帶（Pacfic garbage patch）示意圖。圖片來源：NOAA

為了得知有多少廢棄物在五大海洋渦流中漂浮，全球海洋研究計畫「馬德里遠征隊」（Malaspina expedition）派出四艘輪船在2010、2011年前往五大渦流區域，以細目網持續捕撈垃圾數個月。結果發現，五大渦流區域表面每平立方公里就有將近60萬個廢棄物碎片，相當於一座小巨蛋就遍布一萬八千片垃圾。然而意外的是，根據先前製造垃圾的速率，研究團隊原本預期會撈起千萬噸垃圾，但實際撈起的重量最多也只有四萬噸。計畫領導人卡洛斯．杜阿爾提（Carlos Duarte）對此表示：「我們無法解釋99%海中的塑膠。」（相較之下暗物質大約占宇宙96%，不可解釋的海中塑膠卻有99%啊！）

既然海中有99%的塑膠垃圾無法解釋，那它們都去哪裡了？答案令人遺憾，其中一個可能就是被海洋動物吃掉了。塑膠垃圾可能早已進入全球海洋食物網，而在全世界海域漁獵的人類，無疑也是食物網的一份子，而且還站在高階消費者的位置，吃著各式各樣的海鮮。

Photo by Chester Siu

塑膠垃圾的壞，海鳥最知道

只要在海上漂流，塑膠就會變成更小的碎塊。當垃圾在開闊的海面上漂流時，波浪的拍打和來自太陽的輻射都能將它們分解成更小的碎塊、越變越小－－有許多人以「塑膠濃湯」形容這個現象，因為這些塑膠就像是熱湯裡的馬鈴薯塊越煮越小，最後變得無所不在。直到這些碎屑小到約直徑5mm以下、開始變得像是食物，就可能會被海洋生物吃下，比如像是燈籠魚（lanternfish）這類廣布世界、且已有食入塑膠紀錄的小型魚。

這些塑膠垃圾危害海鳥及其他海洋生物的原因，主要有三：（1）被網目纏住或塑膠環、塑膠袋套牢，導致活動或發育上的障礙。（2）吞下體積較大的塑膠後無法順利通過的消化道，堆積在胃中佔去相當的空間，讓動物無法攝取到足夠的營養。（3）有的塑膠會吸收並濃縮環境汙染物，隨著攝食進入動物體內、在消化道內釋放出來，例如殺蟲劑成分DDT、類戴奧辛物質多氯聯苯等，這兩種物質不但不易在自然下分解，也容易在脂肪組織中累積、具有致癌性。

Source: Impacts of Marine Debris on Biodiversity

海鳥是近年受害生物中誤食垃圾研究較為透徹的動物，因此成為海洋生態學家關注的重點對象之一。今年8月，克里斯．威爾考克斯（Chris Wilcox）等人在《Proceedings of the National Academy of Sciences》期刊上發表的研究警告：塑膠汙染對海鳥的威脅越來越強，且已蔓延成全球性的問題。研究團隊根據過往累積的資料，包括80種以上的海鳥誤食塑膠紀錄、活動海域、漂浮塑膠的已知濃度、塑膠生產成長速率······等一同進行空間風險分析（spatial risk analysis），預測今日已有90%的海鳥個體已經吃下塑膠，而且受難鳥的數字還在上升。

而且，在他們2015年最新的研究成果中，全世界海鳥影響風險最高的海域位在塔斯曼海（Tasman sea，澳大利亞和紐西蘭之間）的南方，但這裡在過往卻是人類活動壓力和塑膠垃圾濃度都較小的區域，顯示海鳥不一定要靠近五大渦流獵食，就可能會誤食塑膠垃圾；此外，這篇研究也指出186種、42屬的海鳥都將加入這場致命的爛局，包括信天翁（albatrosses）、海鷗（gull）、海燕（petrel）和企鵝（penguin）。如果狀況持續惡化下去，他們所關注的物種到了2050年就會有將近99.8%的個體都將食入塑膠。

在死去的暴雪鸌（fulmar）體內找到的塑膠碎片。Source: wiki

而蒙受塑膠之害的生物當然不只海鳥。除了五分之一種類的海鳥，幾乎所有的海龜種類、近乎半數種類的海洋哺乳類也是受害者，其中更涵蓋了將近15%是國際自然保護聯盟（IUCN）紅名單的瀕危物種，像是夏威夷僧海豹（Monachus schauinslandi）、蠵龜（Caretta caretta）等。除了這些體型較大的動物，許多微小生物也會涉入塑膠，在循環到鮪魚、旗魚等大型魚類，甚至是鯨魚身體中，且量在生物累積的作用下還會越來越多。事實上，2012年就有研究顯示超過600種生物受到海洋塑膠垃圾的影響，從微生物到大鯨魚都有，多半是因為攝食，但偶爾也有因為被大型殘骸纏身，比如說老舊的魚網。

瀕危的夏威夷僧海豹。Photo by MarkSullivan

「我們幾乎不可能去計算動物們吃下多少量的塑膠。」海洋教育協會（Sea Education Association）的卡拉．羅博士（Kara Law）說，「我們還需要有更好的估計方法，來得知每年多少塑膠進入海洋。」

塑膠垃圾的結局

流入海洋的塑膠垃圾除了被海洋生物吃掉之外，還有其他幾種可能的歸宿。它們可能被沖上岸，被分解成小到偵測不到的碎塊；它們可能被微小的生物黏上，微生物持續增生、使其變重，繼而沉入海面之下。羅博士認為，「這些找不到的海中塑膠最好的結局就是沉到海床去。不過，其他更糟的結局其實有點難設想，因為我們真的清楚這些塑膠會怎樣。」

毫無疑問的，海洋塑膠已經成為跨域議題，而且即使是現在看似沒有塑膠殘骸的地方，在未來可能也將隨著塑膠碎片濃度上升而成為威脅。威爾考克斯的海鳥研究方法雖然可能過於簡化，但其可貴之處在於它橋接了各資料之間的隔閡，而不再只是研究各個獨立區域或物種資料，並且描繪出了地理熱點，提供未來海洋塑膠問題的分析參考。

近年來的材料科學領域中，也有許多生物可分解的新型塑膠，以及新的材料陸續問世。雖然全世界的塑膠垃圾問題短時間內看來是無法解決，但我們仍能透過選擇對環境較為友善的生活方式，減少對塑膠的依賴。期許在未來，這些不死塑膠的問題能夠就此改善，而我們也能夠找到更好的材質取代塑膠，不危害其他生命、繼續在地球上生存著。

關於海洋塑膠對生物的影響，也可參考下面MinuteEarth的 Youtube 影片喔：

參考資料

1. 《Nearly every seabird may be eating plastic by 2050》by Sid Perkins.
2. 《Impacts of Marine Debris on Biodiversity: Current Status and Potential Solutions》. CBD Technical Series No. 67
3. Wilcox, Chris, Erik Van Sebille, and Britta Denise Hardesty. “Threat of plastic pollution to seabirds is global, pervasive, and increasing." Proceedings of the National Academy of Sciences (2015): 201502108.
4. 《Ninety-nine percent of the ocean’s plastic is missing》By Angus Chen

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文／Alex Tzeng

去年登革熱在高雄有15015例的確診病例，台南則是175例；而今年截至9月8日，高雄累計828例，台南已經有6079例確診病例[1]，疾病管制署署長郭旭崧一席「噴藥無效論」、「只是宣傳」跌破眾人眼鏡，到底噴灑殺蟲劑有助於減緩登革熱疫情嗎？本文將從蚊蟲抗藥性、生理及行為的角度提供一些思考方向。

我們先回到2002年，當年登革熱大流行共造成5336例確診病例，這是1988年登革熱在台灣復發後最為嚴重的一場流行。1988年登革熱在台灣復發，政府為此成立了登革熱防治中心，在1989年到2001年之間也確實控制住登革熱。然而，2002年又爆發大流行，為什麼呢？

圖片來源：衛生福利部疾病管制署

根據蚊子專家、台灣大學昆蟲系教授徐爾烈等人的研究，南部（台南及高雄）的埃及斑蚊對當時使用的除蟲菊類藥劑產生抗藥性，推測抗藥性可能為當時無法控制疫情的原因之一[2]，此後，疾管署持續監控病媒蚊的抗藥性，並推薦藥劑、使用稀釋倍數，避免重蹈覆轍。雖然疾管署的登革熱病媒蚊抗藥性監測研究[3]指出，蚊子對藥劑的抗藥性越來越高，但並非無藥可用，現在所噴灑的藥劑仍是疾管署推薦有用的藥劑，怎麼會噴藥無效呢？

對此，郭旭崧説：「10隻蚊子殺死8隻剩下2隻，這2隻還有更多人可以咬。」[4]舉例來說，10隻蚊子叮10個人，等於每1隻蚊子叮1個人；所以2隻蚊子叮10個人，等於1隻蚊子叮5個人，這是這篇報導所呈現的概念。

但這不能推論為「藥劑沒用」，蚊子依靠氣味、溫度以及視覺來決定是否叮咬人（延伸閱讀：蚊子的咬人三部曲–二氧化碳、視覺、熱度），並非由這人是否被叮過來來決定。蚊子叮人的目的在於吸飽血、攝取營養以發育下一代的卵，因此，蚊子遇到人（血源）時，會盡可能地一次吸飽血，如果被趕走，牠會再接再厲叮同一個人，或是找下一個人直到吸飽血。所以，即便剩下2隻蚊子，這10個人有可能都被叮過，也有可能只叮同1個人其他9個人不會被叮，並非平均的概念。

聰明的讀者一定會問：「可是這2隻蚊子都還是傳播登革熱病毒阿，還不是一樣？」其實是不一樣的，蚊子專家、中興大學昆蟲系教授杜武俊等人的研究[5]指出，台灣南部的埃及斑蚊及白線斑蚊對於經口感染四型登革熱病毒的感受性約在20%至30%之間，其中約有20%左右的蚊子無法經口傳播。這表示，10隻埃及斑蚊或白線斑蚊由口吸入登革熱病人的血液，只有2到3隻蚊子能夠成功感染，其中只有1到2隻能夠傳播出去。

當蚊子只剩下2隻而不是10隻時，可能就沒有蚊子能把登革熱病毒傳播出去。因此，在發現登革熱病例的附近地區緊急噴灑殺蟲劑，功用除了滅絕已攜帶病毒的蚊子外，另一方面也降低蚊子的密度，減少登革熱傳播的機率。

圖片來源：安平區公所

不可否認，噴藥措施的確提供某些程度的宣傳，就目前的噴藥策略耗費大量的人力物力，但看到的效果卻是有限，筆者的建議是縮減噴藥的範圍，僅噴灑發生登革熱疫情的房屋或大樓，將有限的資源運用在執行孳生源徹底清除，另一方面幫助民眾瞭解居家孳生源管理與自我防護的重要性，倘若民眾想清除孳生源，一定要著長袖並塗抹含有敵避成份的防蚊液避免裸露處被蚊蟲叮咬，其實緊急噴灑殺蟲劑快速降低蚊子數量與孳生源徹底清除，這兩者缺一不可，但這兩者都徹底執行，自然蚊子的數量就會減少，登革熱的疫情也能夠被控制住。

參考資料：

• [1]衛生署疾病管制局 傳染病資料調查系統（本文資料更新時間至2015/9/8）
• [2] 林鶯熹、吳淑靜、徐爾烈、鄧華真、何兆美、白秀華。2003。2002年台灣登革熱流行區埃及斑蚊的抗藥性。台灣昆蟲 23：263-274。
• [3] 衛生福利部疾病管制署 102 年度科技研究發展計畫。登革熱病媒蚊抗藥性監測研究報告。
• [4] 中央社。疾管署長：噴藥滅蚊無效 多是為宣傳。
• [5] 行政院衛生署疾病管制局 98 年度科技研究發展計畫。台灣南部地區登革熱及病媒蚊防治整合型計畫報告。

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Source: wikipedia

大熊貓（Aliuropoda melanoleuca）吃竹子，但是牠並不是從一開始就是吃素的。

大熊貓的口腔解剖構造（有力的上下顎與牙齒）以及短短的腸道長度，都說明了牠本來是吃肉的；其他的熊也都是吃肉的動物。那麼，大熊貓是怎麼轉葷為素的？要轉葷為素並不是那麼容易的事，雖然有力的上下顎與牙齒同樣可以用來吃草，但是肉食轉葷食還有一個難關：口味。

看過「歷險小恐龍」（The Land Before Time）續集的朋友，一定記得有個角色「Chomper」，牠是一隻暴龍（T. rex）。每次Chomper吃到草的時候，都會很誇張的吐出來。草真的這麼難吃嗎？

食不知味？

大家吃菜的時候，如果有認真比較過，應該會發現青菜通常少了肉的鮮味（umami）。鮮味來自於食物中解離出的胺基酸，由於肉類食品原本就含有大量的蛋白質，解離出來的胺基酸也較多，因此肉類食品的鮮味也比蔬菜要濃重。這也就是為何味素可以為食物添加鮮味，因為味素本身就是胺基酸（谷胺酸）。

除了胺基酸以外，核苷酸也是鮮味的來源。因為我們可以感受鮮味，所以轉葷為素的一開始總是百般不習慣，尤其是吃慣了大魚大肉的人，有些甚至完全不肯茹素。

那麼，大熊貓是如何轉葷為素的？當然不是發願（XD），究竟什麼原因（打擊？）讓牠不再吃肉已不可考，但化石證據發現，大熊貓大約在七百萬年前開始嘗試吃竹子，在200-240萬年前牠開始了99%的食物都是竹子的生涯。

吃過竹筍一定知道竹筍比蔬菜還清淡，為什麼大熊貓可以開始啃竹子，在2010年的「分子生物學演化期刊」（Mol. Biol. Evol.）找到了解答。

原來大熊貓在演化的過程中，牠感應鮮味的接受器基因之一Tas1r1發生了突變，造成這個基因完全無法產生有功能的蛋白質，於是大熊貓就不再能品嚐鮮味了。這個突變正好發生在牠轉換主食的過程中（大約420萬年前），加上多巴胺合成也出了問題，造成食慾獎勵機制也無法正確回饋，於是大熊貓就不再在乎有沒有鮮味了，反正吃起來都一樣。

Source: wikipedia

大熊貓轉葷為素的第一個關鍵，就是失去了感應鮮味的能力。但是，食不知味也未必就要改行吃素啊？我們感冒的時候，偶而也會食不知味，但也不見得就會改吃素。這是第一個疑點。

另一個疑點是，大熊貓失去感應鮮味的能力，大約發生在420萬年前；但是牠在大約700萬年前就開始嘗試竹子，而且還吃不少。而直到200-240萬年前，大熊貓才開始幾乎只吃竹子。所以，大約有380萬年的時間，大熊貓還是吃得出鮮味的；而在失去嚐出鮮味的能力之後，也還有快兩百萬年的時間，牠並不光吃竹子。

熊貓吃竹子會開心嗎？

到底發生什麼事呢？科學家想到，我們有所謂的食慾獎勵機制（appetite-reward circuitry），主要是有賴於類鴉片（opioid）與多巴胺（dopamine）來啟動，是否大熊貓的食慾獎勵機制出了問題？

中國與日本科學家所組成的研究團隊，因此展開了一場「找基因」的研究。由於大熊貓的基因已經在2010年定序完成，因此經過序列比對，研究團隊找到了六個與多巴胺代謝有關的基因。深入研究這六個基因之後發現，其中一個，簡稱為COMT（catechol-o-methyltransferase），在大貓熊中竟然有突變！

source: wiki

COMT與多巴胺的分解有關，負責將DOPAC（3,4-dihydroxyphenyl-acetic acid）分解為HVA（homovanillic acid）（見上圖）。研究團隊發現的突變，使得大熊貓的COMT少了四個胺基酸，也造成第四個α螺旋（α4 helix）消失。由於第四個α螺旋需要跟位於另外兩處的兩個胺基酸共同與COMT的受質SAM（S-adenosyl-L-methionine）接觸，少掉了這個螺旋，對COMT本身的酵素活性影響應該很大。

而進一步分析COMT以及其他與多巴胺分解相關的基因又發現，COMT基因的表現量可能不高，因為它的轉譯（translation）信號頗弱。轉譯信號（Kozak motif）位於基因的第一個密碼的周圍，是提供給核糖體辨認的信號；如果一個基因的轉譯信號弱，就代表能被轉譯出來（產生蛋白質）的機會較低。加上COMT基因裡面有微小RNA（microRNA）的辨認序列，會使得COMT的信息RNA（mRNA）被分解得更快。因此，研究團隊認為，所有這些證據指向：COMT在大熊貓體內表現量偏低。

由於COMT主要功能是分解多巴胺，COMT基因缺損與表現量偏低應該會造成多巴胺濃度上昇。但是，多巴胺濃度上昇究竟會造成食慾變好或是變壞？COMT基因缺損的小鼠，食慾是變得更好而不是變得更差；人類的COMT缺損產生的症狀則相當複雜。無論如何，應該要進一步檢驗大熊貓的體內的多巴胺濃度才是。

所以，究竟大熊貓為何轉葷為素呢？所有這些研究結果，包括失去感應鮮味的能力以及多巴胺代謝障礙，都只能回答一小部分的問題；或許竹子裡面有可以提高多巴胺的化合物，或許當地曾發生氣候變遷，造成在一段時間中，大熊貓只能吃竹子？這些問題都需要更進一步的研究去協助解答，而有些問題可能不太容易找到答案呢！

參考文獻

1. Jianzhi Zhang et. al. 2010. Pseudogenization of the Umami Taste Receptor Gene Tas1r1 in the Giant Panda Coincided with its Dietary Switch to Bamboo. Mol. Biol. Evol. 27(12):2669-2673.
2. Jin K, Xue C, Wu X, Qian J, Zhu Y, et al. (2011) Why Does the Giant Panda Eat Bamboo? A Comparative Analysis of Appetite-Reward-Related Genes among Mammals. PLoS ONE 6(7): e22602.

原文轉載自作者部落格 Miscellaneous 999 文章 (1)、(2)

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文／Alex Tzeng

「清除孳生源、防治登革熱」是大家朗朗上口的口號；不過隨著登革熱疫情爆發，有些人會質疑，大費周章清除積水容器，卻似乎永遠清不完，而且有很多積水是無法清除到的，這樣清除孳生源會有用嗎？

那麼清除孳生源以及化學防治之外是否還有方法？有的！也就是本文所要介紹的利用蚊蟲產卵習性的「推拉策略」。「推」是指將孳生源清除，把蚊蟲推離可能的孳生源；「拉」是指將蚊蟲誘集進入假孳生源陷阱並殺死蚊蟲。

source：keys mosquito

這個陷阱被稱為「產卵誘殺器」（lethal ovitrap/autocidal gravid ovitrap），一般的產卵誘集器（ovitrap）是在黑色桶子內裝水，誘引病媒蚊產卵，過一定時間後回收。這是用於調查病媒蚊密度的主要工具，1969年新加坡的科學家首次將產卵誘集器作為防治登革熱病媒蚊的工具[1]。

經過長期改良，現在常見的產卵誘殺器裝置是在桶子內壁添加黏膠或黏紙，黏住飛進誘集器的蚊子導致死亡，桶內也有對付蟲卵孵化疑慮的設計，誘殺器中的水可以添加殺蟲劑或微生物製劑殺死幼蟲，桶內也能放置吸引病媒蚊的物質，增加誘引效果。這方法在登革熱流行的泰國及巴西的試驗都顯示能夠降低蚊蟲數量[2, 3]。

產卵誘殺器（autocidal gravid trap） [4]

使用誘殺器必須與病媒蚊的產卵習性配合。斑蚊偏好陰暗、乾淨的靜水，而且斑蚊並非將卵產在水上或水裡，是將卵產在水邊的壁上，也因此誘集器皆是黑色桶子。放置時，桶子也要盡量靠近斑蚊棲息的場所，室內放置在房屋角落、陽台、樓梯間等處，室外主要以有遮蓋陰暗處或低矮樹叢等。

埃及斑蚊及白線斑蚊產卵時會有「產卵分散」的行為，這是分散風險的概念，蚊子一次吸飽血懷卵約100到200顆不等，懷卵的雌蚊會將這些卵分別產在不同的積水中。這表示，當積水容器被清除之後，帶有登革熱病毒的懷卵雌蚊可能會為了尋找產卵地，而增加移動距離，將病毒傳播到較遠的地方，所以誘殺器的數量必須夠多，才有辦法與環境中潛在的積水處競爭。

正因如此，誘殺器的主要缺點就是必須花費較多的人力替換補充，但優點是它能誘殺懷卵雌蚊，阻止可能帶病毒的雌蚊將病毒傳出，也避免其產生後代，進而減少病媒蚊密度，並能引誘化學防治過程遺落的病媒蚊，補起化學防治的缺口。目前台灣僅小規模試驗擺放產卵誘殺器，若是讀者住家附近有擺放，千萬別當作孳生源清除掉！

最近網路上有人推廣使用生態缸養魚防登革熱病媒蚊，這實際用途不大，主因是斑蚊並不偏好這類的環境產卵（延伸閱讀：埃及斑蚊很宅愛乾淨 六招絕滅孑孓防登革），這想法雖然有點接近誘殺器的概念，但卻放走了會傳播登革熱的雌蚊；而且水缸若缺乏管理，反而新增了孳生源。

最後，單獨利用產卵誘殺器並不能有效防治登革熱，病媒蚊的防治必須配合眾多防治方法，進行綜合防治：積極清除孳生源，做好環境管理避免產生更多病媒蚊；有病例發生時，緊急噴藥處理，殺死可能帶毒蚊蟲；利用蚊蟲習性設計防治方法，並做好個人防護避免被叮咬，才有機會控制住每年在台灣流行的登革熱。

參考文獻：

[1] Chan, K. L., N. S. Kiat, and T. K. Koth. 1977. An autocidal ovitrap for the control and possible eradication of Aedes aegypti. Southeast Asian J. Trop. Med. Publ. Health 8: 56-61.

[2] Sithiprasasna R., Mahapibul P., Noigamol C., Perich M. J., Zeichner B. C., Burge B., Norris S. L., Jones J. W., Schleich S. S., Coleman R. E. 2003. Field evaluation of a lethal ovitrap for the control of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) in Thailand. J. Med. Entomol. 40: 455-462.

[3] Perich M. J., Kardec A., Braga I. A., Portal I. F., Burge R., Zeichner B. C., Brogdon W. A., Wirtz R. A. 2003. Field evaluation of a lethal ovitrap against dengue vectors in Brazil. Med. Vet. Entomol. 17: 205-210.

[4] Barrera R., Amador M., Acevedo V., Caban B., Felix G., Mackay A. J. 2014. Use of the CDC autocidal gravid ovitrap to control and prevent outbreaks of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae). J. Med. Entomol. 51: 145-154.

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電影《侏羅紀世界》（Jurassic World）意外超級爆紅，儘管論創意、突破和科學內容，都不如1993年的《侏羅紀公園》。不過大家也開始關注一個問題，真的能取得恐龍的DNA嗎？

回答這個問題的最佳人選，就是古DNA研究的開山始祖，《尼安德塔人：尋找失落的基因組》（Neanderthal Man: In Search of Lost Genomes）的作者帕波（Svante Pääbo）！

從他的好書《尼安德塔人》中，根據帕波卅幾年的研究經驗，只能很抱歉地說，可能性近乎於零，因為以DNA在保存良好的狀況仍會受到的損傷來看，不太可能有上千萬年的DNA還保留下來，除非超低溫又防宇宙射線吧。

除了解答究竟會不會有恐龍的DNA保留下來，《尼安德塔人》最主要要介紹的，是我們人類遠古早已滅絕的近親，尼安德塔人基因體研究的整個心路歷程，算是本半自傳。這是一本很難得的好書，因為極為繁忙的科學大佬能寫書就不錯了，還能寫得深入淺出又是一絕，另一個賣點是，這本《尼安德塔人》也揭示了科學研究在實驗室裡外的明爭暗鬥的政治，以及開創一個新天地所需具備的毅力和勇氣！不僅關心人類演化的朋友，所有生命科學乃至有志從事科學研究的朋友，也都該讀。如果單純只是要看八卦，當然也可以。

帕波是瑞典人，他在瑞典最頂尖的烏普莎拉大學讀醫學。他的家世原本可以很顯赫，因為他父親是1982年諾貝爾生理醫學獎得主的瑞典生化學家蘇恩·伯格斯特龍（Sune Bergström，1916 – 2004），獲獎理由是前列腺素的研究，還曾擔任諾爾貝基金會的主席。為何說「原本」呢，因為他是伯格斯特龍的私生子，他母親是愛沙尼亞裔化學家，他和父親非常不熟，是母親一手帶大的，可惜這點他只有在《尼安德塔人》後半輕輕帶過。

醫學系畢業後，他唸了博士班，主攻病毒免疫學。他在博士班主要研究工作之餘，僅為了滿足強烈的好奇心，他從13歲開始就對埃及木乃伊著迷，透過關係好不容易弄到了一點樣本，他嘗試偷偷萃取埃及木乃伊的DNA來定序，沒想到還真弄出不錯的結果，這位卑微的博士生只好戰戰兢兢跟老闆報告，沒想到老闆非旦沒斥責他，還推掉論文掛名的請求，讓他一人獨自在1985年發表了一篇《自然》（Nature）的論文！

那篇《自然》的論文不發表還好，一發表他反而面臨一個人生大抉擇。帕波在病毒蛋白的研究也非常傑出，他1983年在更頂尖的《細胞》（Cell）發表了第一作者的論文，1987年還發表了另一篇《細胞》的論文，還有許多其他優異的論文，這對博士生來說是極為難得的，但他還要繼續往病毒蛋白的研究走下去，還是去一個人開創新天地？他掙扎後，決定到美國加州大學柏克萊分校作博士後研究，研究古DNA。

帕波到了德國慕尼黑大學任教，他花了極大心力建立超級乾淨的實驗室以及非常嚴格的實驗流程。後來德國馬克思普朗克學會（類似中央研究院或中國科學院的學術機構）決定成立演化人類學研究所，他就協助其成立並轉到該所擔任研究員。德國萊比錫的馬克思普朗克演化人類學研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）成立迄今還不到廿年，可是成立沒多久就成為世界上研究人類演化的聖地之一，連我這個人類演化的門外漢都時常聽說他們的重大研究成果。帕波在《尼安德塔人》中，闡述了他們建立世界頂尖研究機構的構想和理想，讓頂尖科學家聚在一起激發更多創意。

尼安德塔人的大腦容量不下於智人，而且明顯比我們壯碩，雖然可能不會說話，但會埋葬死者並且可能有原始的宗教。尼安德塔人可能60萬年前就生活在歐洲，當時還要40萬年後才演化出智人，但他們卻在一萬三千年前就絕跡了。尼安德塔人是首次在德國尼安德河谷（Neandertal）發現的，對一位想要以古DNA來研究人類演化的演化遺傳學家，尼安德塔人是個聖杯！

有演化生物學家提出尼安德塔人可能和我們的智人祖先混血了，至少歐洲人可能帶有一部分尼安德塔人血統。這論點過去十幾年在學界吵翻天。曾經有一度，想要看到人類演化生物學家翻臉，就在飯局上提這話題吧XD

由於演化人類學及古生物學家對於現代人類起源以及與尼安德塔人的關係，一向頗多爭議，帕波的研究除了智力外，還需要極大的勇氣和毅力，因為尼安德塔人粒腺體DNA的定序結果剛出來，許多演化生物學家先選邊站，不太相信那些結果，認為汙染的可能性太高。在這個課題上，他們要花比其他演化遺傳學的研究更多很多的力氣在排除汙染的可能性，才能得到一些榮耀，可是倘若不小心錯了，科學界的對手會毫不留情地把他們批判到無顏見江東父老。

從卅幾年前研究埃及木乃伊開始，他不斷試驗萃取絕種物種DNA的最新技術，努力排除古代DNA污染問題，建立可靠重建古DNA的黃金準則。帕波憑著極大的決心和毅力把他們的研究推到頂峰，建立出來的SOP要到雞蛋裡挑骨頭的地步，也拚出了極高的門檻，其他競爭者不易跨過，讓他們保有很強大的優勢，因為科學界的競爭，也是到了沒有永遠的朋友，也沒有永遠的敵人的地步！帕波在《尼安德塔人》中，把他們過去合作又競爭的複雜生態誠實地揭露。

在重建人類演化史的聖杯上，帕波的野心和信心也因一次又一次的攻池掠地而壯大，他嘗試過冰人還有長毛象的古DNA研究後，決定要定出共有卅億個核苷酸序列的尼安德塔人全基因體。他的論文發表是傑出到變態的地步，他迄今已發表過280篇論文，21篇專書的篇章，獲獎無數又還有許多院士頭銜。他最大的挑戰，是要定序尼安德塔人的基因體，用當時最先進的技術。這可不是個簡單的工作，我現在參與一些基因體的定序和分析工作，還連現生動物的新鮮DNA而且基因體較小的情況下都要整合許多方面的資源，要定序古DNA，而且還是話題性超高的尼安德塔人DNA，從取得樣本的各種政治操作到整合各領域頂尖的專家，帕波優異的文筆讓我們見識到峰迴路轉的精彩故事。

我們差不多才在2001年完成人類基因體草稿，在2004年完成較完整的版本。當時政府和民間花費了上百億鎂，聘用了三千多名科學家，花了十年才完成這個壯舉。拜次世代定序技術的突破所賜，我們現在在幾年內，數十個人就能完成一個大計畫，有些小型基因體只有幾個月和幾個人也能勉強完成，經費也只是上百萬台幣。

帕波領導的尼安德塔人基因體定序，具有劃時代的意義，透過基因體的分析，打破許多人對遺傳學真能對人類學有所貢獻的疑慮，解開人類演化之謎。人類的演化並非是一直線，中間出現過很多物種，有名的有尼安德塔人（Neanderthals）、丹尼索瓦人（Denisovans）、佛羅勒斯人（Homo floresiensis）等等，我們智人（Home sapiens）的祖先，大概在廿萬年前在非洲演化出來，後來在約五六萬年前出走非洲全球趴趴走後，取代了各地的人種。

在他們的研究成果在2010年發表之前，我其實是對主張智人和尼安德塔人混過血的理論不屑的。沒想到，他們的基因體定序結果，卻非常令人震驚的是，他們發現代歐亞的智人體內都或多或少帶有一些尼安德塔人的基因。在他們反覆地驗證下，現在學界大致有了共識，相信歐亞現代人類族群有2-4％的DNA來自尼安德塔人。他們後來還趁勝追擊，定序了丹尼索瓦人的全基因體，發現大洋洲的美拉尼西亞人和澳洲土著有6％的DNA來自丹尼索瓦人。這些發現對人類演化研究投下一顆又一顆震撼彈，讓我們不得不重新描繪和思索人類演化的歷程。

基因體序列僅僅是個開始，基因體學的研究方興未艾，基因體裡大部分序列還是有字天書，我們也僅瞭解兩萬多個基因的一部分功能而已，更甭提每個基因還可能因為選擇性剪接（Alternative splicing）而組合不同的內含子（intron）與外顯子（exon）而構成不同蛋白質異構體，人類平均一個基因能選擇性剪接成五個不同的蛋白質異構物。更複雜的是，許多非蛋白質編碼RNA能有複雜的基因調控功能，而DNA的化學修飾也能改變基因表現。總而言之，我們的基因體序列不僅是ATGC而已，裡頭有複雜的文字和文法，我們迄今只搞懂一部分而已。

從分子演化和演化遺傳學的角度來看，基因體序列給了我們更完整的歷史記錄，來探討人類族群的變異、遷徙和融合等等歷史，透過這本有字天書，我們能夠推測過去發生的一些事件，例如人類族群數量的變動，從哪些地方遷徙至何處，有沒有跨物種或族群的融合等等，這對建構我們這支改變地球最多的多細胞生物而言，是寶貴的資訊。因為帕波工作的激勵，最近有許多馴養動物如雞、羊、狗等等的古DNA研究出爐，讓我們也同時能瞭解這些我們馴化的動物之改變，也進一步瞭解牠們怎麼改變我們的文明和歷史。

無論你對尼安德塔人本身感不感興趣，帕波的《尼安德塔人》都不容錯過，因為這本好書不僅給你科學知識，還揭示了科學研究的運作過程，而且是以一種有趣、好看的方式呈現，是不可多得的優異科普著作！

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「咦？廚房的地上怎麼會掉了一顆紅豆？」，也許你曾在地板上撿起一顆疑似紅豆的不明物體，正當困惑之時，爸媽卻尖叫著「那是蟑螂！」，然後要你拿拖鞋把它打扁！究竟，那是什麼東西呢？繼上篇「這是一段愛與蟑螂的故事」講述蟑螂的床第之愛，本篇將介紹那些日夜忠實地守護著我們廚房的小動物們－蟑螂，牠們如何撫育下一代的故事。

預約下一代幸福的美洲蟑螂

當雄性美洲蟑螂遇見雌蟑螂，雙方乾柴烈火且完成終身大事後（請見「小強！你怎麼了小強」之 蟑螂啪啪啪（交配篇）），作父親的會拍拍屁股一走了之，只留下母蟑螂思考照顧下一代的問題（做父親的醬子不行啊…）。母蟑螂會產出一顆「卵鞘」，將能孵化成小寶寶們的卵藏在裡頭。

美洲蟑螂的卵鞘呈暗褐紅色，外型像顆紅豆似的，就連顏色都相差無幾 [1]。裡頭通常內含16顆蟑螂蛋，平均能孵化出14-16隻小蟑螂 [3]。由於美洲蟑螂的天性並不會撫育下一代（改觀吃木頭的犀牛蟑螂卻會養育幼子），因此母蟑螂會尋找靠近食物的地點產下卵鞘，並用口中的黏液緊緊的將卵鞘固定在食物的附近 [1]。這也就是為什麼通常會在廚房、浴室等的排水孔附近發現卵鞘，因為那些地點食物較多、水氣充足，又不容易被天敵發現，於是就成了母蟑螂眼中最好的育幼地點了。

蟑螂蛋在許多動物的眼中是美味的食物（研究分析，美洲蟑螂的卵鞘含有約50%的蛋白質及約2%的油脂 [5]，而狀似卵鞘的紅豆，蛋白質的比例約20%、油脂<1%、醣類約60% [7]）。在大自然中，瘦蜂（Evania appendigaster L.）就是蟑螂的天敵之一，母瘦蜂會嗡嗡嗡地會搜尋蟑螂卵鞘，將蜂卵產在卵鞘之中，如此小瘦蜂的成長過程中，不僅能受到卵鞘的保護，更有豐富的食物來源 [3]。

由於美洲蟑螂大約每個月可產下一個卵鞘，而每顆卵鞘又能孵出15隻左右的小蟑螂，所以如果認真養育一對美洲蟑螂的話，一年後就能獲得大約150隻活潑又熱情的美洲小蟑螂囉～[1]（尚未計算小蟑螂彼此之間也會生出更多小蟑螂）

==美洲蟑螂卵鞘圖片分隔線==

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美洲蟑螂卵鞘。Source from wikimedia

親力親為的德國蟑螂

替子女尋找一個適合成長環境的美洲蟑螂媽媽，已經讓我們感受到昆蟲界的母愛了，而身為居家型蟑螂最大宗的德國蟑螂 [4]，其母愛就更偉大了～

懷孕的母德國蟑螂並不會特意地尋找一個溫暖又充滿食物的環境（沒錯，這裡作爸爸的又不見了……），這太不負責任了！充滿母愛的德國蟑螂媽媽會將卵鞘懷抱在腹部（正確來說，並不是「抱住」），所以母親可以保護著幼蟲們直到孵化為止 [6]，也因此如此，德國蟑螂也比較不易受到寄生蜂的攻擊，不過也不是完全沒有風險，攜帶了沉重的卵鞘也會讓母蟑螂行動緩慢，容易遭到拖鞋的攻擊，所以下回看到行動遲緩的德國蟑螂，可以多觀察一下，也許你看到的正好是隻帶著卵鞘的母蟑螂喔！

==德國蟑螂+卵鞘圖片分隔線==

（由於實在太恐怖了，所以編輯部貼心的關燈了。若能承受的話，請點擊看原圖。）

德國蟑螂和卵鞘，心理能承受超恐怖圖片請點擊看原圖。Source from wikimedia

如何有效殺死卵鞘裡的卵

當然，也不是每個人都這麼愛這些小動物們，關於如何消滅卵鞘裡的卵，各國的科學家做了許多研究（當然不是用各國的拖鞋），我們就以台灣科學家的研究來為大家說明，如何殺死卵鞘中的蟑螂蛋。以下滅蟑方式由國立中興大學陳玲玫 碩士以及黃紹毅 教授所進行實驗，我們同時感謝為了本研究所犧牲的美洲蟑螂寶寶們 [2, 3]。

在研究中，陳玲玫設計了四種方式對付美洲蟑螂的卵鞘，分別放進冰箱冷凍、放進烤箱烘烤、照射紫外光和曝曬在充滿輻射的環境之下(γ射線)，再看看蟑螂幼蟲是否能夠孵化成功。結果如下 [註1, 2]：

結果可以發現，不論是丟進冰箱或是丟進烤箱，都可以有效的殺死蟑螂卵，所以下次當你在廚房地板上發現疑似的紅豆的蟑螂卵鞘時，就知道該怎麼做，才能夠避免越來越多的蟑螂寶寶們在你們家繁衍子孫，越長越多囉～

• 註1：冷凍為六小時的-16 ˚C環境；加熱為六小時的50 ˚C的環境；紫外光為2.5小時且波長254 nm；γ射線劑量為20Gy
• 註2：通常蟑螂擁有很好的輻射抵抗力，但因為卵鞘中的幼蟲正值成長的時期，體細胞有絲分裂旺盛，因此對輻射對於幼蟲的殺傷力也就比較明顯。

參考文獻

1. K. A. Barbara (2014) American Cockroach, Periplaneta americana (Linnaeus) (Insecta: Blattodea: Blattidae). University of Florida
2. 陳玲玫, (民92, 1月)美洲蜚蠊卵鞘的四種處理對瘦蜂寄生暨發育之影響, 國立中興大學昆蟲學系, 中華民國, 台灣台中市
3. William J. Bell, Louis M. Roth, Christine A. Nalepa (2007) Cockroaches: Ecology, Behavior, and Natural History, Johns Hopkins University Press
4. 中華民國食品藥物管理署，食品營養成份資料庫. https://consumer.fda.gov.tw/Food/TFND.aspx?nodeID=178
5. Michael A. Baumholtz, MS, Lawrence Charles Parish, MD, Joseph A. Witkowski, MD, and William B. Nutting, PhD (1997) The medical importance of cockroaches. International Journal of Dermatology, 36(2), 90-96
6. M. Lihoreau, J. T. Costa, C. Rivault (2012) The social biology of domiciliary cockroaches: colony structure, kin recognition and collective decisions. Insectes Sociaux, 59(4) 445-452
7. Shaw-Yhi Hwang and Ling-Mei Chen (2004) Effects of Four Physical Treatments of Oothecae of Periplaneta americana on Parasitism and Development of Parasitic Wasp Evania appendigaster, Environmental Entomology, 33(5), 1321-1326

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《侏羅紀公園》系列電影，加深了大家對恐龍的印象。過去幾十年，科學家從化石得知恐龍的許多訊息，包括知道一些獸腳類恐龍很明確是有羽毛的。

然而，當時的恐龍究竟是怎麼行走的呢？在科學家真的有如《侏羅紀公園》裡那樣，把恐龍複製出來前，有辦法先用其他方法研究嗎？為了探討這個問題，智利大學的Bruno Grossi和芝加哥大學及伊利諾大學芝加哥分校的科學家，想出了一個妙招！就是在雞身上固定一個假尾巴！

基本上，學界現在已有了共識，相信鳥類是從獸腳類恐龍祖先演化出來的，所以嚴格來說，恐龍並沒有完全滅絕，只是獸腳類恐龍有一小支演化成鳥飛上了天，還快速地適應了全球各式各樣的生態環境，演化出上萬種鳥！

儘管鳥類這支動物出現了太多新穎的形態特徵，所以大多數形態已經和獸腳類恐龍差距甚大，但是鳥類和恐龍的腳和羽毛非常相像，也都有中空輕盈但堅固的骨骼。要讓雞像恐龍一樣行走，最大的差別是雞沒有恐龍那樣有尾巴。

既然雞沒有尾巴，如果要用真實的動物來做實驗而非靠電腦模擬，他們乾脆一不做、二不休，把雞也固定上假尾巴吧！於是他們弄了些小木棒，當小雞一出生後，就用黏土固定在小雞後頭。他們隨著小雞的成長，為小雞換上新尾，定時加大尾巴的木棒，讓假尾巴約佔體重的百分之十五，和獸腳類恐龍尾巴佔體重比例差不多。

研究一的三組雞，控制組（C）、加上鉛塊的雞（CW）和用黏土固定假尾巴的實驗組（E）（Grossi B, et al. PLoS One. 2014 Feb 5;9(2):e88458.）。

他們發現有了尾巴後，雞的行走和站立姿式和正常的雞不太一樣。裝了尾巴的雞相較於正常的雞，牠們在站立和行走時，股骨和膝蓋的位置都不一樣，肢體運動從鳥類一般的膝蓋驅動模式切換成臀部驅動模式。反過來說，從恐龍演化成鳥，肢體運動就可能是從臀部驅動演化成膝蓋驅動。

加了額外重量（黃色腿骨）和固定上假尾巴（橘色腿骨）後，雞相較控制組（灰色腿骨）的站立姿式和運動方式之改變（Grossi B, et al. PLoS One. 2014 Feb 5;9(2):e88458.）。

為了驗證雞不是因為多了額外的重量而改變運動方式，他們也給一群雞穿上了鉛衣，鉛塊大概在骨盆上方，比較接近身體的重心。結果加上鉛塊的雞卻沒有改變站立或行走的方式。

他們的這個發現發表於2014年的PLOS ONE，並榮獲剛出爐的搞笑諾貝爾生物學獎的殊榮，以表揚他們重塑恐龍行走模樣的貢獻！他們於是很應景地在屁股裝上假尾巴上台領獎！

原學術論文：

Grossi B, et al. Walking like dinosaurs: chickens with artificial tails provide clues about non-avian theropod locomotion. PLoS One. 2014 Feb 5;9(2):e88458. doi: 10.1371/journal.pone.0088458. eCollection 2014.

參考資料：

•  Roxanne Palmer. Walk Like A Dinosaur: Scientists Put Fake Tails On Chickens To Study How T. Rex Might’ve Moved. IBTimes. February 06 2014.
•  TOMAS JIVANDA. Scientists strap fake dinosaur tail on chickens to discover how T-Rex walked. The Independent. 09 February 2014.

更多2015搞笑諾貝爾獎，請參考泛科學專題。

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 錢鰻：兇猛的在這啦！

食用的「鰻」裡還有一類「錢鰻」，主要包括了鯙科（Muraenidae）的成員，台灣記錄2亞科12屬59種，大部分的種類白天躲在珊瑚巖穴底下，到夜晚才外出捕食。如果你對鰻魚有過一絲一毫兇猛的印象，那應該是來自於這群掠食者們。牠們不僅僅擁有厚皮和黏液能在珊瑚礁縫及岩縫中保護自己，配合牠們刀片狀的牙齒以及身軀如蛇般的扭力，獵物一旦被咬住就難以脫身。

黑身管鼻鯙雄魚頭部特寫 By Chika Watanabe (Chika) from Los Altos, USA (Flickr) [CC BY 2.0]

除了以上「兇惡」的屬性外，鯙科（Muraenidae）的成員還有些很特別的特質：有些種類的性別會隨年紀改變。例如黑身管鼻鯙（Rhinomuraena quaesita）[4]小時候是黑色的，少年時期（雄性）是漂亮的艷藍色帶黃色鰭，年紀更大時則性轉為雌性，全身黃色。

御飯糰又是哪種鰻？

好吧，說了這麼多，你一定也有個疑問。既然我們在「鰻魚飯拯救計畫」裡囉嗦了這麼久，白鰻數量驟降價格昂貴相對罕見。那麼日常生活裡這種隨手可得的地方吃到的鰻魚又是哪一位呢？

鄭景名攝

星鰻？錢鰻？御飯糰裡到底是不是「鰻」……要不要一起來調查看看呢？

【參考資訊】
數位典藏國家型科技計畫：臺灣魚類資料庫

• 註一　一個詞惹火生物老師的「中文學名」
  在談及生物的「學名」時，分類學家只用已經死掉很久了的的拉丁文溝通──所有的生物學名都是拉丁文，換而言之並沒有「中文學名」這個東西存在。要替一個物種取名字（新種發表）在分類學家來說是很認真的事情，完整的發表需要遵守《國際動物命名法規》才能成立，也才不會導致後續的人混淆。
• 註二 台灣園鰻（Gorgasia taiwanensis）1990年才被採集發表，曾被認為是僅產於台灣墾丁、綠島海域的特有種，但近年來也有在印尼與日本採集到的紀錄。
• 註三 黑身管鼻鯙（Rhinomuraena quaesita）為鯙科的成員，但目前沒有查到資料顯示此一種類曾經被稱為錢鰻，特此註明。
• 註四 所以說，那個人類本位主義……
  講到這裡不曉得大家有沒有注意到一件事情，其實除了少數囉嗦的分類學家守規矩（如前面提及國際動物命名法規），人類對於身邊的動植物該叫什麼名字其實只遵照一個法則：看自己方便。因此跟我們切身相關的會區分得很細緻（如柴犬和德國狼犬基本上不會有人分不出來），但是沒那麼切身相關的，則會給予一個非常粗略的稱呼泛稱一個很大範圍、彼此間甚至關聯性不太一致的生物。

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琥珀中的蟑螂化石

那顆透明鵝黃色的琥珀，透出亮黃色的光芒，它包覆了一隻曾和恐龍生活過的遠古蟑螂，保留住了遠古的一瞬間，將千萬年前的地球濃縮在一顆透明的石頭之中 [1]。Peter Vršanský的研究團隊仔細地端詳著這隻好久、好久以前的蟑螂，思考著，牠能夠告訴我們什麼故事呢？

source：Cockroaches Probably Cleaned Up after Dinosaurs

昆蟲的祖先遠從石炭紀（約三億年前）就開始生活在地球上，並且從二疊紀大滅絕（約二億五千萬年前）後開始繁盛，而其中一支網翅總目（Dictyoptera）的昆蟲，和恐龍一同演化（恐龍約在二億三千萬年前出現），食肉的螳螂目（Mantodea）首先分家，演化成現代的螳螂。而蜚蠊目（Blattodea）的兄弟則吃起了雜食和木頭，站穩了生態圈的分解者角色。一支保留了少許的社會性風格，演化成現代蟑螂，另一支蜚蠊目昆蟲則是將社會性推向了至高點，成了真正的社會性蟑螂－也就是我們現在熟知的白蟻家族 [2]。

什麼都吃：恐龍的便便、人類的垃圾

Peter Vršanský等人用x光掃視了這隻還不到4公厘的遠古蟑螂，在檢視消化道過程中，發現了植物的顆粒，並在植物顆粒的表面上，有著被動物消化的痕跡。有鑑於當時稱霸地球的草食性動物就是恐龍，研究團隊這麼地寫了：「草食恐龍的糞便化石這麼難被找到的原因，就是因為遠古的蟑螂扮演了完美的清除者嗎？」

現代蟑螂的環境，比遠祖更加的複雜，在人類環境裡的垃圾，如：膠水、腐敗物、頭髮等，都是蟑螂的食物。生物學家很早就在思考，為什麼蟑螂吃了這麼多細菌，都不會生病呢？自從佛萊明（Sir Alexander Fleming）爵士在1928年發現了盤尼西林後，抗生素和細菌近百年的惡戰就此展開。近年來從微生物取得新藥的方法漸漸地枯竭，科學家將目光轉向蟑螂，牠們獨樹一格的免疫系統成了抗生素的新希望。

昆蟲體內有酚氧化酶（phenoloxidase）擔任第一道防線，能產生許多劇毒的氧化物（如：超氧化物/superoxide、雙氧水/hydrogen peroxide、高活性氮化物/reactive nitrogen intermediate），無差別地殺死外來的細菌和真菌 [3]。但蟑螂的防禦系統可沒那麼簡單，科學家曾做過試驗，將細菌注入美洲蟑螂體內，藉此刺激它們的血淋巴系統（hemolymph） [註]，產生具有專一性的抗菌蛋白。再取出蟑螂的體液，結果發現蟑螂的血淋巴能夠消滅75%的細菌，其中包含了醫院常見的感染菌－金黃色葡萄球菌和大腸桿菌 [4]。今日我們所厭惡的蟑螂，在未來很有可能就會變成藥廠老闆們眼中的可愛員工了。

• 註：昆蟲的結構並沒有將血液和淋巴系統分開，因此在牠們體內流動的並非血液，亦非淋巴液，故稱血淋巴（hemolymph）。

反應能力：人類比不過蟑螂

那隻琥珀中蟑螂也許已經結束了牠的故事，但牠的後代們，持續地寫著蟑螂的故事，經歷了幾千萬年的演化，現代蟑螂已經將身體的能力強化到不可思議的地步。前文 <除了你家的小強，還有其他漂亮的蟑螂> 已經敘述了蟑螂的高速奔跑能力，那麼牠們的瞬間反應力呢？

古代時，和恐龍同居要閃躲牠們的腳步，而現代蟑螂搬進了水泥住宅，貓咪和人類仍舊是一大威脅，因此蟑螂練就了反應快速的神經系統。和人類不同，蟑螂的神經中樞並非一黨獨大，腦、胸、腹等神經節，各自控制著身體不同部位的動作（所以切除部分身軀仍可快速行動）。

權力下放的策略加速了蟑螂的神經反應 [5]，而腹面和腳上遍佈的剛毛能感受到輕微的風吹草動，遠在你走近蟑螂之前，牠就早已逃之夭夭。曾有科學家用氣流對美洲蟑螂進行測試，從氣流的啟動到蟑螂逃逸，中間的反應時間僅有短短的11毫秒（msec）。那一般人類在面對危難時的反應時間呢？大約是0.5秒 [6]。

70年前，原子彈首次被用於戰爭之後，地球的核子滅絕就成了人類最恐懼的事情。倘若輻射籠罩戰區，人類和蟑螂，那個先陣亡呢？遠在美、俄對立的冷戰時期，Mary H. Ross, D. G. Cochran兩位學者就解答了這個疑惑。牠們以德國蟑螂為模型，研究了蟑螂對於輻射線的抵抗力。結果顯示，大約需要6400-9600 雷得（rads）才能殺死德國蟑螂的成蟲，若僅針對細胞分裂旺盛的生殖系統，則降到約3200 rads就能讓德國蟑螂不孕 [7]。但以人類這種生物來說，半致死率僅有約400-500 rads而已 [8, 9]。仔細想想，大自然真的很厲害。

寫在文末

在撰寫此篇文章，腦海中時不時的會浮現「火星異種」這部漫畫。我並不喜歡作者的設定，為什麼蟑螂一定要演化成跟人類一樣：重心不穩的雙腳站姿、無法全開的上下顎、窄視野的視覺系統呢？蟑螂自己的演化策略，後代多、速度快、身型極小，明明就比人類更能夠面對艱困的火星環境啊！

參考文獻

1. Peter Vršanský, Thomas van de Kamp, Dany Azar, Alexander Prokin, L’ubomír Vidlička, Patrik Vagovič (2013) Cockroaches Probably Cleaned Up after Dinosaurs, PLoS ONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0080560
2. 深山虫吟, 解碼昆蟲的家譜, 果壳网
3. Isaac González-Santoyo and Alex Córdoba-Aguilar (2011) Phenoloxidase: a key component of the insect immune system, Entomologia Experimentalis et Applicata, 142, 1-16
4. Milad Latifi; Mohammad Yousef Alikhani; Aref Salehzadeh; Mansour Nazari; Ali Reza Bandani; Amir Hossein Zahirnia (2015) The Antibacterial Effect of American Cockroach Hemolymph on the Nosocomial Pathogenic Bacteria, Avicenna journal of clinical microbiology and infection, 2, e23017
5. Josh S. Titlow, Zana R. Majeed1, H. Bernard Hartman, Ellen Burns, Robin L. Cooper (2013) Neural Circuit Recording from an Intact Cockroach Nervous System, Journal of Visualized Experiments, 81, e50584
6. 中華民國交通部運輸研究所90.04.24.運安字第900002569號函
7. Mary H. Ross, D. G. Cochran (1963) Some Early Effects of Ionizing Radiation on the German Cockroach, Blattella germanica, Annals of the Entomological Society of America, 56, 256-261
8. 趙楷，陳兼善，孫克勤，趙德銘，賈福相，翁 (1998) 正中動物學辭典，正中書局，中華民國
9. 許文林，放射治療之基本原理，中華民國三軍總醫院官方網頁

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