島嶼上的瑰麗珠寶—球背象鼻蟲

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

• 本文轉載自特有生物研究保育中心，《自然保育季刊》第 112 期
• 作者 / 陳子浩｜行政院農業委員會特有生物研究保育中心計畫助理）、林彥博｜行政院農業委員會特有生物研究保育中心助理研究員

美不勝收的海天一線及陡峭的懸崖景色可謂是蘇花公路的獨特景觀，為蘇澳至花蓮這段綿長的旅程增添許多風光。蘇花公路為宜蘭縣往來花蓮縣的唯一道路，長久以來蘇花公路落石坍方意外頻傳，加上維修施工不易，促成了蘇花公路改善道路工程 (以下簡稱蘇花改) 的興建。蘇花改除了興建一條能讓民眾安全回家的路之外，也加入了兼具生態永續的觀念，在經過特有生物研究保育中心 (以下簡稱特生中心) 團隊長期的生態監測調查後，我們看見蘇花公路沿線的另一種風貌。垂直落差極大的山林、湍急的溪流、潮濕的林道孕育了許多生命，白晝的鳥曲、夜晚的蟲鳴偶爾搭上山羌粗曠的叫聲，彷彿讓人隨時隨地都處在山林樂團的搖滾區。但各位是不是遺忘了那群極不顯眼、躲躲藏藏的小傢伙？讓我們一起來看看這些角落生物， 蘇花公路沿線的兩棲爬行動物吧！

海天美景下，蛙類的可愛身影

蘇花公路沿線地區，受板塊運動影響形成典型的斷層海岸地形，山勢陡峻溪短流急，以闊葉林、溪流生態系為主，部分適合發展農業的區塊 (如蘇澳、 南澳等)， 有較大的農田生態系，該地區也受強烈的季風影響，降雨頻繁，容易形成許多臨時性水域，如大面積的積水或小型的樹洞積水，而這些多元化的微棲地，提供兩棲類相當豐富的食物資源和棲地選擇。

根據特生中心執行「台 9 線蘇花公路山區路段改善計畫 (蘇澳～東澳、 南澳～和平、 和中～大清水) 施工中暨營運階段指標生物研究計畫」之「兩棲類爬蟲類指標物種研究」子計畫，從 2012 至 2020 年的調查紀錄，該地區有 6 科 20 種原生與 1 種外來種兩棲類，在不同的棲地類型都可發現這些長相可愛的兩棲動物。例如潮濕的闊葉林中下層，以面天樹蛙、莫氏樹蛙、布氏樹蛙、艾氏樹蛙及小雨蛙等蛙種為主；溪流及鄰近的池塘則有太田樹蛙、褐樹蛙、福建大頭蛙、梭德氏赤蛙、斯文豪氏赤蛙及拉都希氏赤蛙等蛙種棲息；農田或灌溉用儲水池等靜水域有澤蛙、長腳赤蛙、貢德氏赤蛙、腹斑蛙、虎皮蛙、黑眶蟾蜍、盤古蟾蜍及中國樹蟾等蛙種利用。

來蘇花改做爬行動物大點名！

這樣多元的生態資源， 同時也孕養了形形色色的爬行動物類群，從住家周遭的高度人為干擾到人煙稀少的原始林環境都能看到牠們的蹤跡。從 2012 至 2020 年的調查結果顯示， 該地原生蜥蜴類有 11 種，包含壁虎科 5 種、蜥蜴科 2 種、飛蜥科 2 種和石龍子科 2 種。常見棲息於樹林、草叢等植物體，如黃口攀蜥或翠斑草蜥等物種。此外有些爬行動物甚至能利用人造物作為棲所，如疣尾蝎虎或麗紋石龍子等。

當地的原生種蛇類至少有 18 種，包括黃頷蛇科 12 種、蝮蛇科 2 種、蝙蝠蛇科 2 種、 鈍頭蛇科 1 種及盲蛇科 1 種，除眼鏡蛇、 雨傘節、赤尾青竹絲、龜殼花、大頭蛇和茶斑蛇等 6 種外， 其他皆為無毒蛇。 說到蛇可能有些人的心理陰影開始逐漸擴大， 在認知不足及不當的文章標題渲染下，人與蛇的衝突及誤會就這樣慢慢加深。 蛇類為生物鏈的高等掠食者，哺乳類、鳥類、兩棲爬行類、魚類和無脊椎生物， 都可能是牠們捕食的對象，同時也代表牠們有一定的能力能抑制鼠患傳播，所以該如何與野生生物共處也是當前人類必須加以關注的重點。

此外， 原生龜鱉類有 4 種， 包括會在潮濕森林底層取食動物屍體、果實、昆蟲或蚯蚓的食蛇龜，偏愛埤塘或草澤等靜水域的柴棺龜，也有偏好棲身於靜水域和流水域的斑龜和中華鱉，牠們以動物屍體、水中生物為主食，由於近年棲地破壞、 人為捕捉的壓力提升，調查到的數量甚少。

涵蓋石龍子和守宮的蜥蜴大家族

蜥蜴類包含蜥蜴、石龍子和守宮，可說是隨處可見，但又往往被人們所忽略。根據種類的不同而有不同的習性及棲所，大部分的人可能對日行性斯文豪氏攀蜥有較深的印象，雄蜥時常出現在森林邊緣的樹木上，為了宣示地盤或威嚇路過的遊客，而展現其鮮豔喉垂顏色並做起伏地挺身的動作。另一種龍蜥屬的成員黃口攀蜥，其外形、行為和棲所與斯文豪氏攀蜥類似，不同的是具有黃色的口腔內膜及外緣鱗，有黑斑的下頷，而且比較偏好棲息於森林遮蔽度較高的環境，夜間常於森林邊緣的植物葉片或枝條上休息。在夜間尋找熟睡的攀蜥時，也能在林緣看到日間活耀於灌叢間的翠斑草蜥匍匐在芒草上休息。由於翠斑草蜥外觀與臺灣草蜥 (Takydromus
formosanus) 甚為相似，在早期被歸為同一物種，直至國立臺灣師範大學林思民與呂光洋教授藉分子證據對其完整的系統分類研究，於 2008 年從臺灣草蜥中再描述發表成兩個新的草蜥物種，分別為鹿野草蜥 (T. luyeanus) 及翠斑草蜥 (T. viridipunctatus)。

麗紋石龍子及印度蜓蜥是相當適應高度人為干擾環境的爬行類。牠們通常駕輕就熟地在路邊草叢、涵洞、水泥裂縫、邊坡等車水馬龍的環境活動，從容地沐浴陽光和自在覓食。石龍子科的成員在受到攻擊時會使用斷尾求生的策略，上述兩種幼蜥的尾巴帶有鮮豔色彩，在斷尾後尾部會持續跳動吸引掠食者的注意，以爭取逃跑或躲藏的時間，提升存活機率。另外，印度蜓蜥是唯一胎生繁殖的原生石龍子物種，在生殖策略上比起其他卵生的物種， 繁殖成功率相對較高。

適應人類活動的疣尾蝎虎、無疣蝎虎和鉛山壁虎也常出現在房舍、屋簷和路燈等地方。牠們會利用腳趾上由細絨毛構成的皮瓣吸附於牆壁、天花板及樑柱等光滑表面，飛簷走壁伺機捕食趨光的昆蟲或求偶交配。由於經常與人類住在同一個屋簷下，相對於其他爬行類，是很容易觀察到的物種，因此鄉間也流傳了不少有關「 善螗 (臺語)」的軼聞。民間常說北部的壁虎不會叫，其實並非如此，分布於臺灣北部的無疣蝎虎並非不會叫，只是與南部的疣尾蝎虎相比，叫聲不太明顯，而原先在南北各占一方的兩物種，因人為的活動逐漸向南北各自擴散，外觀相似的牠們是可以藉由身上的花紋、 疣鱗皮瓣及尾部特徵等外部形態做區別。

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藝神䄂蝶（Heliconius erato）休息的時候總是四五成群。為了要了解原因，科學家在巴拿馬和哥斯大黎加的森林裡，放了上千隻假的袖蝶。這些假蝶的身體是粘土，翅膀是蠟紙，方便科學家計算被鳥攻擊的次數。結果顯示，單獨或者成雙的假蝶，被攻擊的次數是五隻成群的六倍之多！科學家認為，不僅因為五隻成群能分散被攻擊的風險，同時也能讓身上代表「我有毒！別吃我」的警戒訊號更為醒目。研究成果發表於《英國皇家學會期刊B冊》（Proceedings of the Royal Society B）

資料來源：ScienceShot: Why Butterflies Sleep Together [20 March 2012]

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