0

6
1

文字

分享

0
6
1

視網膜竟然裝反了!演化留給人類的奇怪結構──《人類這個不良品》

天下文化_96
・2019/01/07 ・2588字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 496 ・六年級

編按:《人類這個不良品》羅列人體的各種缺陷與設計不良之處,但其實這就是演化自然產生的結果。這些不完美成就了獨一無二的我們,也讓我們照見演化的歷史。

說起自然界中最古怪的動物結構設計,最經典的例子莫過於脊椎動物的視網膜,從魚類到哺乳類動物無一倖免。

前後顛倒的感光細胞

脊椎動物視網膜上的感光細胞似乎裝反了:負責傳遞神經訊號的軸突面向外部光源,負責感光的光受器卻面向眼底。各位可以把感光細胞的模樣想像成麥克風,麥克風一端有聲音接受器,另一端連接負責把訊號傳給揚聲器的纜線。人類的視網膜坐落在眼球的底部,上面所有的小小「麥克風」都裝反了,有纜線的一端朝外面向光源,而接受器朝內面向眼球組織。

頭足動物視網膜中的光受器(上)面向光源;脊椎動物的光受器(下)則不然。雖然這種不合宜的設計逐漸對脊椎動物帶來不利影響,但演化作用已經無力矯正錯誤。圖/出版社提供

這樣的結構,顯然絕非最佳配置。光子必須先穿越整顆感光細胞,才能抵達位於眼底的光受器。這就像你演講時把麥克風拿反了,但只要你調高麥克風的靈敏度,然後大聲說話,麥克風還是能發揮作用,人眼也是一樣的道理。

編按:以上兩段字句做了微調。

感光細胞就像麥克風,傳遞訊號出去的一端就如同纜線,具有光受器的一端就如同聲音接受器。圖/pxhere

此外,光線必須先穿越一層布有血管的薄膜組織,才能抵達光受器,更讓這已經過度複雜的系統更添一筆多餘的複雜性。時至今日,沒有任何一個假說能夠解釋為什麼脊椎動物的視網膜安置在面朝後方的古怪位置。由於突變是演化作用僅有的工具,但要用零星發生的突變來改正這項缺失太過困難,也於是這缺陷成了人眼演化過程的一個死結。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

不是突變救得回來,讓我們接受它、放下它

這讓我想起有一回在家裡安裝家具護板的經驗,這種護板距離地面大概半牆高。那是我第一次動手做木工,結果不如預期。家具護板是一條很長的木條,長邊兩側的結構並不對稱,你必須搞清楚哪一邊朝上,哪一邊朝下。而家具護板也不像冠頂線板或踢腳板那樣,一眼就能看得出來哪邊是上,哪邊是下。

總之,我按照看起來最順眼的方式開始施工:測量、裁切、上漆、懸掛、打釘、補土、再上一次漆,終於大功告成。結果,第一位有緣欣賞我這項木作成品的客人,立刻發現我把護板裝反了:該朝上的地方朝下,該朝下的地方朝上。

反了反了。圖/pxhere

這個例子就跟視網膜裝反了是同樣的道理。在脊椎動物眼睛演化之初,未來將發展成視網膜的感光組織不管朝向任何方向,對動物而言都沒有太大的功能性差異。然而,當眼睛持續演化,出現未來將形成眼球的腔體時,光受器開始往腔體內部移動,最後產生了裝反的視網膜,想要補救為時已晚。

不過,在那當下,有任何可行的補救措施嗎?想讓整個眼球結構翻轉過來,不是幾次突變就能達到的成果,就像我不能直接把家具護板倒轉過來一樣,因為所有的切口和接縫也都會倒轉。除了整個打掉重練,沒有其他方法可以矯正我的失誤。脊椎動物的視網膜也是如此。所以,我接受裝反的家具護板,一如我們的祖先接受裝反的視網膜。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

頭足動物的視網膜就沒有裝反

說來有趣,章魚、魷魚等頭足動物的視網膜就沒裝反。頭足動物和脊椎動物的眼睛結構非常相似,卻源自彼此獨立的演化路徑。大自然造物過程中,至少曾兩次「發明」有如相機一般的眼睛結構,一次在脊椎動物身上,一次在頭足動物身上。至於昆蟲、蜘蛛和甲殼動物,則擁有截然不同的眼睛結構。

章魚、魷魚等頭足動物的視網膜就沒裝反。圖/wiki

頭足動物眼睛演化的過程中,視網膜以比較符合邏輯的方式形成:光受器朝外、面向光源。然而,脊椎動物就沒這麼幸運,至今我們仍受這種僥倖遺留下來的演化產物所苦,倒置的視網膜導致脊椎動物比頭足動物更容易發生視網膜剝離的問題,這是多數眼科醫師同意的論點。

倒置的視網膜還造成視覺盲點

人眼結構還有個值得一提的古怪之處。位於視網膜正中央的視神經盤,是數百萬個光受器細胞軸突聚集形成視神經的地方。想像數百萬個小小麥克風的纜線全部集合成一束,每一根纜線負責將訊號傳遞至大腦,附帶一提,人腦的視覺中心恰好位在腦部的後方, 離眼睛非常遠!

視神經盤有如一個占據視網膜表面的小小圓盤,其中竟然沒有任何光受器細胞,導致人類的兩眼各有一個盲點。因為雙眼可以互補,而腦子會替我們填補影像的空缺,所以我們很少注意到眼睛有盲點,但盲點的存在是千真萬確的事實。各位只要上網搜尋關鍵字:視神經盤盲點,就能找到許多簡單的例證。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
將右眼遮起來,以左眼凝視右側的十字,慢慢將頭靠近螢幕,在某個距離之下左側的圓點消失了,代表此時圓點落入了你的盲點。圖/劉馨香

視神經盤是眼睛必不可少的結構,畢竟視網膜中的軸突必須在某一點匯集。如果視神經盤可以位於眼底較深處,在視網膜後方而非表面,會是比較好的設計。然而,倒置的視網膜導致盲點必然存在,所有脊椎動物無一例外。頭足動物就沒有這個問題,在方位正確的視網膜上,視神經盤不費吹灰之力就能形成於視網膜後方,也不會破壞視網膜的完整結構。

人類若想要有像老鷹一樣銳利的眼睛,或許貪心了點。不過, 希望人眼至少能像章魚眼一樣,應該不是太過分的要求吧?

 

 

本文摘自《人類這個不良品:從沒用的骨頭到脆弱的基因》,2018 年 12 月,天下文化出版。

2019.1.23 P編更新:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

關於本文討論的主題「視網膜倒置」是否是差勁的設計,學界有不同的看法,例如有人認為倒置不是演化上的錯誤,而是因為感光細胞需要大量養分的供應,而接近血管能夠更好地獲得養份、也能降低光照的傷害。另外也有研究者認為這樣讓動物在日間視力更好,相關討論跟說法請參考連結:
1. Quora 上的討論
2. Is Our ‘Inverted’ Retina Really ‘Bad Design’?
3. Here’s Why Your Eyes Seem to Be Wired ‘Backward’

以上資料感謝羅中泉教授補充。

文章難易度
天下文化_96
132 篇文章 ・ 618 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

0

8
2

文字

分享

0
8
2
快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
196 篇文章 ・ 300 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
用魚皮「看」自己的長棘毛唇隆頭魚
胡中行_96
・2023/11/02 ・1766字 ・閱讀時間約 3 分鐘

指出旁人面色慘白,比發現自己滿臉通紅容易。不是因為人類生性高傲,自我感覺良好,還專挑別人毛病。只怪眼睛生來有其侷限,視野無法涵蓋全身。相較之下,長棘毛唇隆頭魚(Lachnolaimus maximus)就高招了。牠們用雙眼觀察外界的同時,「魚皮」正在審視自身,完全無需攬鏡自照。[1, 2]

長棘毛唇隆頭魚。圖/Laszlo Ilyes on Wikimedia Commons(CC BY 2.0

長棘毛唇隆頭魚

優游於北大西洋西邊的長棘毛唇隆頭魚,棲地從北卡羅來納、百慕達,一路往南至巴西。[1, 3, 4]牠們採一夫多妻制,1 隻雄魚配上 5 至 15 隻雌魚。剛出生時都是雌性,[4]要具有社交優勢,才可能轉為雄性。[3]如果群體中唯一的雄性消失,那麼體型最大的雌性,就轉換變性別,取而代之。整個改變生理結構的過程,費時約莫2個月;外貌的部份,則在之後仍會持續一段時間。[4]這樣的巨變通常發生在 3 歲,身長 35.5 公分左右的時候,[3, 4]但是依所處情況會有所差異。因此,科學家也曾經記錄到 12 歲的雌性;而已知最老的雄性為 23 歲,全長 63.5 公分。[4]

長棘毛唇隆頭魚無論性別,皆能於1秒內變化體色:白、紅或紅白相間。一方面偽裝隱身,另方面釋放重要的社交訊號。[1]雄性身體的顏色,通常比雌性來得深。[3, 4]

變色機制

某些章魚、烏賊、青蛙、蜥蜴、魚類等,都能透過控制特別的色素細胞,來變換體表的顏色。[1, 5]美國北卡羅來納大學威明頓分校(University of North Carolina Wilmington)的生物學家 Lorian E. Schweikert 等人,在光學顯微鏡下,看到長棘毛唇隆頭魚有黑色(melanophores)、紅色(erythrophores)與黃色(xanthophores)3 種色素細胞(chromatophores),平躺在魚鱗表面,一層薄薄的組織裡。他們還觀察到白、藍兩色,但是用穿透式電子顯微鏡確認時,卻遍尋不著白色素細胞(leucophores)和虹彩色素細胞(iridophores)。[1]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

會改變體色的魚類,靠的是調節兩種條件:一種是色素細胞內部顆粒的聚散,這可以在幾秒或數分鐘內完成;另一種則為色素細胞的數量,需要幾天到數月。[1, 6]長棘毛唇隆頭魚屬於前者,變色僅需 1 秒或更短的時間。當牠的色素顆粒擠成一團,無法發揮擋住光線的作用,光線自然就穿透色素細胞,照射在下面白色的組織上。反過來,這些顆粒若分散而暴露,便會被光線照到。[1]換句話說,聚集的顆粒使色素細胞趨向透明;散開則令顏色變深。[2]

a. 長棘毛唇隆頭魚的顏色;b. & c. 色素顆粒聚集和散開。 圖/參考資料 1,Figure 1(CC BY 4.0

光受器

研究團隊還發現,長棘毛唇隆頭魚的魚皮,跟眼睛的視網膜一樣,具有視蛋白(opsin)。魚皮的 SWS1 視蛋白,坐落在色素細胞和魚鱗之間的光受器(photoreceptor)裡。由於光線要經過色素細胞,才能達到正下方的光受器,因此色素顆粒的分佈,會影響 SWS1 視蛋白接收光線。當色素顆粒散開來,便選擇性地吸收了波長較短的光線;相反地,顆粒聚集會增加光線的穿透,活化光受器裡的SWS1視蛋白。[1]

色素顆粒散開,吸收波長較短的光線;聚集則增加光線的穿透,活化光受器。圖/參考資料1,Figure 7(CC BY 4.0

若是把光受器當作傳統相機的底片,那麼長棘毛唇隆頭魚就像「從裡面拍了魚皮的照片」,參與研究的杜克大學(Duke University)生物學家 Sönke Johnsen 如此形容。這個反饋的機制,會向無法轉頭察看的長棘毛唇隆頭魚,「告知魚皮的外觀」,以確定變色是否成功。[2]

  

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

參考資料

  1. Schweikert LE, Bagge LE, Naughton LF, et al. (2023) ‘Dynamic light filtering over dermal opsin as a sensory feedback system in fish color change’. Nature Communications, 14, 4642.
  2. Sotelo G. (23 AUG 2023) ‘Hogfish can use their skin to ‘see’ what colour they are, say scientists’. The Guardian, Australia.
  3. Bester C. ‘Lachnolaimus maximus’. Florida Museum, University of Florida, U.S. (Accessed on 24 OCT 20023)
  4. Sipos M. (28 JUN 2021) ‘Fish of Florida: Hogfish (Lachnolaimus maximus) Species Profile’. IFAS, University of Florida, U.S.
  5. Stuart-Fox D. (03 MAY 2013) ‘How do chameleons and other creatures change colour?’. University of Melbourne, Australia.
  6. Sugimoto M. (2002) ‘Morphological color changes in fish: regulation of pigment cell density and morphology’. Microscopy Research Technique, 58(6):496-503.
胡中行_96
169 篇文章 ・ 65 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

0

1
1

文字

分享

0
1
1
陸地上的首批動物是什麼?又是如何上岸的呢?——《直立猿與牠的奇葩家人》
大塊文化_96
・2023/08/19 ・3911字 ・閱讀時間約 8 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

從志留紀末期到泥盆紀這段時間,地球的大陸成了首批陸生動物的家園。
狀似馬陸的呼氣蟲是最早的節肢動物先驅。
同時,蜘蛛與蠍子的早期親屬,也利用已在地球表面建立起來的植物與真菌生態系。
牠們在陸地上進食、繁殖與死亡,為陸地食物網增添了新的複雜性,也為後來從水邊冒險登陸的其他動物提供了獎勵。

動物隨著地球的演化踏上岸

隨著地球表面被植物染綠,動物跟隨植物的腳步上岸只是時間問題。

隨著地球表面被植物染綠,動物跟隨植物的腳步上岸只是時間問題。圖/envato

第一批維管束植物在地球大陸的年輕土壤中安家後不久,節肢動物踏進了這些矮樹叢。這些無畏探險家留下的最古老證據之一,是在蘇格蘭亞伯丁附近出土的一塊化石,名為呼氣蟲(Pneumodesmus)。

牠是一種多足類,與馬陸和蜈蚣屬於同一個群體。雖然原本將牠的年代界定在四億兩千三百萬年前的志留紀,但是近期研究顯示牠可能更年輕,生活在最早期的泥盆紀。

無論如何,到了泥盆紀,動物已經在陸地上站穩腳跟,而呼氣蟲更是最早在地球上行走的動物之一。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

發現目前唯一的呼氣蟲化石

目前出土的呼氣蟲化石只有一件,而且只是一塊一公分(○.四英寸)的身體碎片。

然而在這一小塊化石中,可以清楚看到很多隻腳,從一隻可識別的馬陸狀動物的六個體節長出來。

呼氣蟲的外觀可能和這種現代的馬陸很像。圖/大塊文化

更重要的是,呼吸結構的細節清楚可見:外骨骼角質層上有稱作氣門的孔。這些氣門讓氧氣與其他氣體進入並離開身體,這塊化石也是根據這項特徵而命名為呼氣蟲(Pneumodesmus 的「pneumo」來自希臘文的「呼吸」或「空氣」)。

這塊化石提供了第一個呼吸空氣的決定性證據,這是一種全新的演化適應,為數百萬微小的節肢動物探索者,以及追隨牠們的捕食者,開放了大陸的表面。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

最古老的多足類演化過程

在泥盆紀,呼氣蟲並非獨自生活在植被中。還有許多多足類和牠一起生活,最古老的多足類化石出現在志留紀與泥盆紀的岩層。

儘管不屬於任何現代的馬陸或蜈蚣群體,牠們是現存馬陸與蜈蚣的早期親戚,外表與馬陸和蜈蚣非常相似,具有分節的長條狀身體許多腳―馬陸每個體節的兩側各有兩隻腳,蜈蚣則只有一隻。

目前已知有最多腳的馬陸是全足顛峰馬陸(Illacme plenipes),擁有七百五十隻腳。現存的大多數馬陸都是食碎屑動物,以腐爛的植物為食。這些動物的化石紀錄很少,因此每一件化石對於我們瞭解生命從水裡浮現的過程都特別珍貴。

一隻有著 618 條腿的雌性 Illacme plenipes。圖/wikipedia

最早的多足類,可能是受到早期植物產生的新食物來源所吸引,才來到陸地上。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

最早的蛛形綱動物也充分利用了頭頂上的廣闊天地。蛛形綱動物包括蟎、蠍子、蜘蛛與盲蛛。牠們有八隻腳(不同於昆蟲的六隻腳),大多數仍生活在陸地上,儘管少數(如水蛛〔Argyroneta〕)又回到水中生活。

奧陶紀與志留紀的化石顯示,蛛形綱動物和其他節肢動物可能在更早的時候就偶爾會出現在陸地上,但是到了泥盆紀,有些已經完全過渡到能夠呼吸空氣的狀態。最早的蛛形綱動物是角怖蛛,這是一個已經滅絕的群體,看起來像是蜘蛛與蟎的雜交體。

蟎與擬蠍也很多,後來還有類似蜘蛛、具有吐絲管能製造絲的始蛛(Attercopus)。就像今天一樣,這些早期的蛛形綱動物大多是捕食者,可能以其他從水邊冒出來的節肢動物為食。

到泥盆紀末期,出現了第一批昆蟲,據估計,昆蟲構成今日地球上所有動物生命的 90%。最後,一些脊椎動物也過渡到陸地上,這或許是受到尋找新的食物來源所驅動。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我們所知的陸地生命基礎終於到位了。自此之後,演化在這些群體中繼續發揮作用,創造出我們今日所見的驚人多樣與多量。

節肢動物牠們有什麼用處呢?

節肢動物通常被看作是害蟲,昆蟲尤其如此。

然而,牠們在整個地球的運行中扮演十分重要的角色。現在有超過一萬六千個多足類物種、六萬種蛛形綱動物,以及大約一千萬種的昆蟲。

牠們不僅在地球最早期生態系中舉足輕重,至今對自然界及人類的世界仍然非常重要。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

多足類處理森林中的落葉,成為營養循環中的一個重要齒輪。蜈蚣通常是捕食者,最大的蜈蚣甚至能吃小型哺乳動物與爬蟲類。

蛛形綱動物大多也是捕食性的,因此在調節獵物的族群數量方面,發揮重要的作用。這裡所指的包括昆蟲害蟲在內,這些害蟲數量不受控制,就會損害植物的族群數量。因此,不起眼的蜘蛛對人農業非常重要。

蟎與蜱可以寄生並傳染疾病,對人類及其他動物構成威脅,其他昆蟲也會造成類似的危險。然而,昆蟲的角色變化多端,其價值確實無法估量,包括生產蜂蜜,甚至以其勤奮的活動精明操控整個生態系,例如蜜蜂、螞蟻與白蟻。

許多節肢動物都有毒,有些對人類甚至具有致命性。然而,讓獵物喪失能力和死亡的毒液也可發揮其他用處;蜘蛛毒液已被用作替代的殺蟲劑,科學家也正在研究其醫藥用途,以及在新材料上的應用。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
蜘蛛毒液已被用作替代的殺蟲劑,科學家也正在研究其醫藥用途,以及在新材料上的應用。圖/envato

此外,節肢動物可以為包括彼此在內的無數動物提供食物來源。許多節肢動物是人類的食物,包括狼蛛、蠍子、蚱蜢、白蟻與象鼻蟲等。

目前,世界各地有多達二千零八十六種節肢動物被當成食物,而且至少從舊石器時代開始,牠們已經成為食物的來源。

有人認為,隨著人類人口不斷增加,昆蟲尤其可能在未來提供重要的蛋白質來源―這是資源密集型肉類養殖的替代方案。

我們很難想像一個沒有節肢動物的地球;事實上,這樣的地球可能無法存在。早在泥盆紀,世界就是節肢動物的天下。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但牠們冒險去到的地方,捕食者也在不遠處。節肢動物的存在,為另一個從水中出現的動物群體提供了食物,而這個動物群體在人類的演化史上特別重要:這裡講的是四足動物。

——本文摘自《直立猿與牠的奇葩家人:47種影響地球生命史的關鍵生物》,2023 年 7 月,大塊文化,未經同意請勿轉載。

大塊文化_96
11 篇文章 ・ 13 位粉絲
由郝明義先生創辦於1996年,旗下擁有大辣出版、網路與書、image3 等品牌。出版領域除了涵括文學(fiction)與非文學(non-fiction)多重領域,尤其在圖像語言的領域長期耕耘不同類別出版品,不但出版幾米、蔡志忠、鄭問、李瑾倫、小莊、張妙如、徐玫怡等作品豐富的作品,得到讀者熱切的回應,更把這些作家的出版品推廣到國際市場,以及銷售影視版權、周邊產品的能力與經驗。