0

0
0

文字

分享

0
0
0

冰凍植物凍而復生

葉綠舒
・2013/06/02 ・253字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 383 ・三年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

如果以為植物只有種子可以放幾百年上千年仍然可以存活,2007年的發現可能會讓你跌破眼鏡。

在2007年,一群科學家在加拿大極區發現一些冰凍的地錢(liverwort)與苔蘚正在長新芽,而這些地錢與苔蘚原來是被冰凍在冰河裡面的。

後續的年代鑑定發現,這些地錢與苔蘚的大概有404到614年那麼老,也就是說,他們是在地球進入小冰河期時被冰凍的。

所以,過去以為植物只有種子可以耐得住極端的狀況,2007年的這個發現推翻了這個想法。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

 

參考資料:ScienceShot: Frozen Plants Come Back to Life After Hundreds of Years – ScienceNOW

原刊載於 Miscellaneous999

文章難易度
葉綠舒
262 篇文章 ・ 9 位粉絲
做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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

12
2

文字

分享

0
12
2
沼澤裡的王者,自己改造環境的泥炭苔——《三千分之一的森林》
azothbooks_96
・2021/02/21 ・2121字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我在陽光照耀的泥塘裡獨舞,腳下的土像波浪般緩緩翻動。一陣暈船的感覺襲來,我的腳流連在半空中,等待踏回堅實的地面。每一步都創造了新的起伏,像走在水床上。我伸手抓住美洲落葉松的樹枝想穩住自己,但我在一個地方站了太久,冰冷的水已淹到腳踝。沼澤吸住了我的腳,把腳拔出來的時候還發出啵啵聲,小腿肚穿上一層黑色的泥。還好我把靴子留在蛇形丘上了。我有一隻紅色運動鞋還遺落在某地深處,好幾年前某次出差調查時掉的—現在我都打赤腳。除去愛偷鞋子的癖好之外,沼澤湖應該是夏天午後非常宜人的地方。

一圈環形的樹包圍沼澤,把森林隔絕在外。泥炭苔 (peat mosses, Sphagnum) 圈圈閃耀的翠綠色像是螢火蟲飛在一排深色雲杉木前。老人家說過,看得見和看不見的世界,有陽光照耀的沼澤表面和池塘的幽暗深處,兩者比鄰共存。有更多東西眼睛看不見,但依舊存在。

泥炭苔單株。圖/《三千分之一的森林》

五大湖區的森林裡, 祖先留下的土地上有很多壺穴 沼澤。阿尼什納比部落 (Anishinaabe) 用水鼓來進行儀式,這種鼓非常神聖,不容易親眼見到。木碗上鋪著的鹿皮裝滿聖水,水鼓「代表水、宇宙、萬物和人類的心跳」。木碗表示敬重植物,鹿皮表示敬重動物,以及水表示敬重大地之母所滋養的所有生命。鼓上綁著一個環,代表萬物出生、成長、死亡的循環,還有四季的遞嬗跟年月的週期。

不適應環境?那就直接改造

說到苔蘚的重要性,地球上沒有一個生態系能超越泥炭苔沼澤。泥炭苔的碳含量比這個星球上任何一種植物都要高。在陸生棲地中,苔蘚跟維管束植物相比總是黯然失色,退居配角。但在沼澤裡,它們就是王者。泥炭苔不只在沼澤裡欣欣向榮,還能創造沼澤。土質酸又積水的棲地不利大部分高等植物生存,就我所知,大小植物沒有一種能像泥炭苔這樣,利用本身的特性來打造周圍環境的。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

沼澤裡每一方寸都覆滿泥炭苔。事實上,那並不是地,而是水,只是被苔蘚的結構巧妙地支撐著。我其實走在水上,走在池塘表面的泥炭苔軟墊上。沼澤中央還看得見一部分池水, 水面平緩深邃。沼澤塘總是超乎尋常地平靜光滑,深色的水把你的視線往下拉進那無底世界。夏日浮雲的倒影寧靜無擾,因為唯一的水源就是雨水,沒有溪流往來在泥炭苔的小島之間。水很清,泥炭苔慢慢腐敗釋出的腐植質和單寧酸,讓水變成了沙士的顏色。

泥炭苔。圖/Wikipedia

泥炭苔的莖,讓人聯想到英國牧羊犬在池塘裡游過泳後,全身濕淋淋的樣子。它的頭很像拖把長在水面上,稱為頭狀枝序 (capitulum),身體的部分從莖節向外垂掛著長長的枝條。葉子很小,只有一層綠色的薄膜,像是濕透的魚鱗挨在樹枝上。泥炭苔如果被踩踏過,聞起來甚至很像濕漉漉的狗,沾染著從池底淤泥飄出的硫磺味。

死細胞才能發揮全方位功能

讓我最驚豔的是泥炭苔大部分都是死的。你可以在顯微鏡下看到每片葉子都有一條條細長的活細胞包圍著死掉的細胞,像是空空如也的牧場被綠籬包圍。二十個細胞裡只有一個是活的,其他不過都是死掉的細胞殼,也就是骨頭包著過去的細胞內容物消失後餘下的空間。這些細胞並沒有生病,只是在死後才會發揮全方位的功能。細胞壁有很多孔隙,布滿微型篩子般的小小孔洞。這些穿孔的細胞無法行光合作用或生殖,但對於植物的生長至關重要,唯一的功能就是保水,很多很多水。你若從沼澤看似結實的表面摘下一些泥炭苔,它會不斷滴水,一大把泥炭苔就可以擰出將近一夸脫的水來。

泥炭苔的內部充斥著死掉的細胞,因此可以吸收體重二十倍之多的水分,優異的保水能力讓它得以調整周圍的生態系統來順應生存的需求。泥炭苔會讓土壤變得潮濕,填滿土壤分子之間原本充滿空氣的縫隙。根需要呼吸,但積水的泥炭會創造出無氧的發根環境, 大部分的植物都受不了。因為周邊樹木長不起來,沼澤往往照得到光又開闊。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
積水的泥炭會創造出無氧的發根環境,周邊的樹木長不起來。圖/Pexels

活的泥炭苔底下那一層濕氣導致氧氣不足,也減緩了微生物的生長。因此,泥炭苔死去後的分解速度極慢,可能好幾世紀都不會有什麼改變。埋在地下的泥炭苔就留在那兒,年復一年又一年,越積越多,最後淹滿整個池塘。如果我能在沼澤深處找到我的紅色運動鞋,應該還沒腐爛吧。想到一只運動鞋竟然比一個人活得還久,感覺很奇怪。百年之後,這隻鞋可能是我在這個星球上短暫存在過的具體證據。我很滿意它是紅色的。

泥炭苔的多孔細胞。圖/《三千分之一的森林》

註解

  • 地質名詞,指流水侵蝕造成的圓形窪地或坑穴。
azothbooks_96
53 篇文章 ・ 21 位粉絲
漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

0

9
1

文字

分享

0
9
1
環境壓力脅迫,苔蘚只能讓子代自生自滅——《三千分之一的森林》
azothbooks_96
・2021/02/20 ・2604字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 464 ・五年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我的鄰居寶琳跟我溝通多半都是用吼的。我在外面整理車上的東西,她會從穀倉探出頭來,吼過整個馬路:「旅行好玩嗎?妳不在的時候下大雨,菜園裡的南瓜長了一大堆, 自己動手啊!」我還來不及回答,她的頭就縮回去了。

她不贊成我雲遊四海,但我不在時, 卻又幫我把家顧得很好。當我在戶外堆柴火或種豆子,若看到她的亮橘色小帽,我會從馬路的這一側喊她,跟她說我發現池塘邊有倒掉的柵欄線。我們的吼叫代表了彼此之間簡化的情感。這麼多年來都是我從路的這一邊發出電報給她,告訴她孩子長大了、父母老了、施肥機壞了、雙領鴴在牧場的某處築巢了。九一一那天,我從電視機前衝到穀倉,我們擁抱、哭了一下,直到飼料車抵達,把我們帶去餵養嗷嗷待哺的小牛。

嗷嗷待哺的小牛。圖/pixabay

我的老屋和她的老倉庫都位在紐約的法比尤斯小鎮 (Fabius),以前同屬於一個自一八二三年就在那兒的穀倉,共享一棵大楓樹,被同一口井水灌溉。我們把這兩棟老空間從破敗邊緣救回來,所以要說我們是朋友也行。有時候天氣好,我們會交叉雙臂站在路中間聊天,把從穀倉裡跑到路上阻礙交通的貓噓回去,路上有時候會有稻草車或牛奶卡車。當我們在吸收陽光跟聊天的時候,我倆會把骯髒的工作手套脫下來,轉身回去時才又戴上。偶爾, 當我倆講電話時,她會忘記自己不是正從穀倉叫喊,所以我得讓電話離耳朵一英寸。

都叫AI,是人工智慧?還是人工授精?

身為觀察力敏銳的鄰居,我們對彼此知之甚詳。她只是搖搖頭,對我在工作季一心一意要研究苔蘚的繁殖選擇一笑置之。同一時間,她跟她的丈夫艾德正在給八十六頭牛擠奶、種玉米、剪羊毛,還有蓋一棟給小母牛的穀倉。就在今早,我們在樓下郵箱處碰到聊了一下, 那時她正在等AI 專家來。「人工智慧?」(Artificial Intelligence) 我挑起眉毛問道。她的臉垮下來,表示她的教授鄰居又顯露了象牙塔內的無知。白色的小貨車軋過穀倉前的坑洞,濺起水花,車身上有一隻公牛的圖案。「人工授精」(Artificial Insemination)。當我倆走向街道兩邊,回到自己的世界時,她轉過頭來大吼,「妳的苔蘚還有繁殖的選擇,但我的牛肯定沒有啊!」 

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
人工智慧與人工授精的簡稱都是AI。圖/Wikipedia

苔蘚確實演示繁殖行為的各種可能,從放縱情慾到清教徒式的禁慾都有。有些性生活活躍的物種一次就能大量製造數百萬的子代,也有禁慾不曾發生有性生殖的物種。跨性別也不是沒有,有些物種可以隨意改變性別。

植物學家以生殖努力這一指標衡量植物對有性繁殖的興致,方法很簡單,就是測量植物的體重有多少比例是用於有性繁殖。比方說,楓樹分配給木頭的能量,比給它的小花和順著微風旋轉落地如直升機般的種子更多。相較之下,牧場上的蒲公英生殖努力非常高,頂端整團黃色的花佔了植物體的大量,之後就會變成一堆毛絨絨的種子。

生了小孩卻不養!? 不負責任的苔蘚親代

分配給繁殖的精力可能會以各種方式展現出來。同樣的熱量也可以產生幾個大塊頭的子代—畢竟父母下了重本投資;有些物種就比較揮霍,把精力放在產生一大堆體積小又營養不良的後代。寶琳就對生了小孩但又不好好照顧的情況頗有微詞:穀倉的其中一隻長毛美貓「小藍」似乎就抱著小貓是一次性商品的態度,她生了一窩又一窩,卻不願哺育,任牠們自生自滅。

角齒苔 (Ceratodon) 也是同一個路數。在通往穀倉一塊經常被牛踩踏的地上,角齒苔的葉子藏在它們終年製造的成片茂密孢子體下面,幾乎都看不到了。每個孢子都很小,看起來發育不良,就像小藍的那些貓仔,生存機會微乎其微。好在有個穀倉貓界的模範母親「奧斯卡」出現,她是乾草堆的老太太,細心地照料她的一窩貓仔,而且很樂意收養小藍的孤兒。因為這樣,奧斯卡在擠奶時間獲得了一頓牛奶大餐的入場券。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
角齒苔 (Ceratodon)。圖/Wikipedia

寶琳應該會喜歡像牛舌苔 (Anomodon) 這樣長在穀倉後方的石牆陰暗處的苔蘚,這個物種會延後生產孢子的時程,偏好把資源分配給生存,而非恣意繁殖。

讓小孩自生自滅也是迫不得已

高低生殖努力的兩種策略通常跟特定環境有關。在不穩定、干擾多的棲地,演化對能夠產出許多微小且可傳播子代的物種較為有利。像角齒苔在牛路徑這種難以預料的棲地環境, 代表成體必須承受因干擾而死去的高風險,所以能夠快速繁衍會比較有利,這樣才能盡快把後代送到另一個更好的環境裡。那些被風吹走的孢子去了哪裡沒有人知道,但它們的傳播優勢很可能跟親代非常不一樣。

有性繁殖的關鍵優點就是能把親代的基因混合成為新組合,每個孢子就像一張樂透彩券,有些組合好、有些則不好,但只要能有上百萬的子代在環境裡隨意傳播,這個賭注就值得。一定會有幸運兒能夠找到某個地方,讓新基因組合成功適應。有性繁殖創造了多樣性,讓個體在變幻莫測的世界裡擁有獨一無二的競爭優勢。不過有性繁殖也要付出一些代價,產生精子和卵子的時候,親代只有一半的基因可以成功傳給下一代,讓那些基因在有性生殖的樂透裡面洗牌。

有性生殖的每個孢子就像樂透彩券,創造基因多樣性。圖/Pixabay

寶琳腳上泥濘的靴子和身上濺了糞便的外套不太符合基因工程學家身著白大褂的形象,但她的確是在應用端的最前線工作。身為康乃爾的畢業生,她養了一群得獎的荷斯登牛 (Holstein),血統無可挑剔。她若把最優質的母牛跟隨便一頭老公牛配對,失去她辛苦配種得來的基因優勢,不如用人工授精,將類似的胚胎轉移到代理孕母身上。這樣一來,她就可以養出一群變異性很少的獸群,讓原本可能會被一般有性生殖打亂的成功基因繼續延續下去。這種複製基因的方法是乳製品生產的一大進展,但苔蘚早在泥盆紀時代 (Devonian era) 就這麼做了。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
azothbooks_96
53 篇文章 ・ 21 位粉絲
漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。