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魚會吵架嗎? 看嚴宏洋博士談「魚類溝通的多樣性」小感

文/周文豪|國立自然科學博物館副館長

先感謝嚴宏洋大師於 2016 年 11 月 4 日「週末 Let’s go! 分享大師視野」帶來的講題「魚類的溝通多樣性」。題目改成「嚴宏洋的溝通多樣性」也合適,他演講的肢體語言特多、表情豐富,又演又講的,堪稱「唱作俱佳」,儼然名嘴大師。

嚴宏洋老師演講畫面。圖/作者提供

嚴宏洋老師演講畫面。圖/作者提供

猶記得 E. O. Wilson 於 2007 年獲頒「TED Prize」時,頒獎後給了一個 24 分鐘的演講,我至今未忘他說了一段話:

「單單一克的泥土裏就有 6000 新種細菌,一百億個細菌;那麼一噸沃土就有近四百萬種的細菌。我們要問:那些傢伙到底在裡頭幹嘛?答案是:我們根本不知道。」

台灣海域有 3130 種魚類,約占世界總數的十分之一,物種多樣性奇高。我們同樣要問:「那……這些傢伙到底在海裡幹嘛?」

那天,聽了一席「宏洋」之講,讓我們很輕快、可以不猶豫地回應:「我們知道,牠們一直在海裡『溝通』。」嚴大師真不是蓋的,這位老調皮有令人無法不愛他的特質,他用自己的研究鋪陳這次演講,原汁原味,最是了得。

說起「我們每個人體內都有一條魚!」還真有這麼一回事。魚,多樣的溝通方式有聽覺、視覺、嗅覺、味蕾、費洛蒙、側腺、放電等,除了側腺,我們人類也都有了。那您說:「放電呢?」「呵!不是說有的姑娘眼睛會放電嗎?」(hmmm……筆者只能說,千萬別跟我老婆說啊!)

整理一下演講中魚類的「眼、耳、鼻、舌、身」的溝通特性。

:不同深度的海域因能到達的光波長不同,生活其中的魚類能夠看到的光色也不相同。有些魚類小時候生活在淺水域,適應紅光環境,長大後移往深處,改適應藍或紫光環境。

:內耳能感知水下的聲音與震動;有的魚能發音求偶、搶地盤。量音大、頻率低、能持久等要素,可做為求偶搶地盤的輸贏判斷。

:外鼻孔就只有嗅覺,並沒有呼吸功能。在迴游的過程中,嗅覺扮演重要的角色,能分辨原棲地的味道;在水產養殖上,可在飼料內加入小卷粉,那是魚類喜歡的味道,能引誘魚來吃,否則飼料白費、血本無歸。

:魚的舌是個閒差,因為魚的味蕾可分佈到口腔內壁、口的附近、或全身幾處,用來感知水中的化學訊號。

: 1.身上的色彩有偽裝、欺敵甚至有廣告彰顯的功能;2.有些魚種可分泌費洛蒙或警戒物質,行種間溝通,具交配或避敵作用。3.有些魚種會發出電流,或演化出接收生物電場的受器,進行種間、種內溝通或攻擊獵物。

嚴大師習得一身武藝,念一口好魚經,曾被延聘到巴拿馬美洲熱帶鮪魚協會(IATTC)協助養殖上的問題,在那兒黃鰭鮪的幼魚死亡率居高不下。他重托,鉅金禮聘飛往解決,一到養殖場,右眼一瞄、左眼一掃,馬上洞悉癥結。他運用幼魚的視覺特性,只換了燈泡改變養殖場的照明波長,就把存活率提升超過八成,真嚴神也!

可是他也感嘆了,怨說:「我們成了成功的受難者。事情一次解決後,隔年就不再找我們去了,早知道就應該有些謀略,先留一手分幾年完成,可多賺一點……。」顯然他在基礎研究上成功得意,但在應用戰略上失算了,只能怪老頑童本性純真。欸……這也難能可貴啦。

筆者雞婆地問:「在許多生物族類中,可清理出許多演化適應的戰術(strategy)類型,但魚類有沒有戰略(tactics)?」大師的回應改日再來討論。

兩隻魚同時放電會怎樣?

演講途中,大師要二位學生上台演示,讓二人面對面相隔 3 公尺,一聲令下二人同時前進,當兩人要相碰時,兩人各向一邊閃開,並沒撞上。為什麼沒撞上?我們想像得到,當兩人越走越近時,二人都在注意對方往哪個方向閃,以至於在即將接觸那一刻驟下判斷閃過去了。

大師用此演示來說明弱電魚平常以同一頻率放電,可是當兩魚相遇時,放電頻率竟然會錯開,形成一高一低的情形,稱為避免干擾反應(Jamming Avoidance Response)。過去我們稱此為性狀錯位(Characters displacement)的例子,發生在族群或相近物種間,演化導致性狀錯位利於資源區隔,但這兒是同種魚個體間的頻率錯位,可避免相互干擾。

曾閱讀一則科學報導,說:鳥為何在空中不會相撞?因為基因讓鳥在閃避時都向右,所以面對面而來的二隻鳥各自向右閃而避開了。可是,大師所提的是放電頻率相閃,由誰決定誰往高頻閃誰往低頻閃?如何決定?說實在,這和二人或二鳥「左右相閃」是不同的。大師答說,一開始,正面遭遇二魚所發出的頻率確實會上下震盪,不知如何是好,可是過一下子就頻率錯位了。總之,錯位之前會有一段過程,到底在這過程中發生什麼事?令人好奇。

魚有自由意志嗎?

有學生舉手發問:「請問魚有沒有『自由意志』。」又是一個大哉問。筆者大學時老師就提過,就我所知,「人有無自由意志」本身就是一個吵不完的大問題,更不用說「動物」了!

演講結束後我遇上該生,便問他為何有此一問,特別是他已是哲學系學生,課堂上應該會有相關討論。他說:「只想聽科學家親口說。」好樣的,這才是求知態度。

當「自由」一詞定義多元時,辯論就沒有了結的一天。我用「simple and elegant」的思維,選用德國神經生物學家 Martin Heisenberg 的觀點來說明。Heisenberg 採用康德的說法:如果一個人出於自願,為其所欲為,就可以稱之「自由行事」。Heisenberg 主張只要人類的適應行為是自發性的,就可視為「自由」。看起來,Heisenberg 主張人有自由意志。

行動(action)和反應(reaction)是 M. Heisenberg 用來論述的兩個詞彙,其區別在於前者不依靠外界的刺激。動物有許多行為模組,根據大腦的反應與隨機變化而被激化。當動物在無心理準備、訊息不明、不及因應之際,就必須找到可供調適的模組。大腦會隨機、持續地被提前激化,或擱置另選模組,直到完成「反應」。

Heisenberg 強調:「有很多證據顯示,動物的行為不能化約為反應。」他的實驗顯示果蠅會主動產生避開危險的行為,並有穩定的方向感。

至於兩隻弱電魚相遇,各自調整脈衝頻率成一高一低,是「自由意志」嗎?恐怕有得聊了。


為增進社會大眾對科學有更深入的瞭解,科技部結合國立自然科學博物館資源,共同規劃出一系列近週末的大眾科學教育專題演講,邀請不同科學領域的傑出專家學者,深入淺出地引領大眾窺探科學發現的趣味與甜苦,並融入人文、倫理、藝術與社會關懷的對話,以期兼顧科學普及與人文涵養的提升。

  • 演講直播網址1: http://ppt.cc/LmJQs
  • 備用直播網址2: https://www.youtube.com/watch?v=iY0eBh68c7E

(演講錄影近期可上科技部「科技大觀園」網站瀏覽。)

本文經作者授權刊登。

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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。