海洋界的變色龍

• 作者／賽．蒙哥馬利（Sy Montgomery）；譯者／鄧子衿

雖然章魚通常不和同類打交道，和其他種類動物之間的關係，除了獵捕和被吃之外，也幾乎都不清楚。如果要在家飼養頭足類動物，專家的建議是不要把牠們和其他水族養在同一個水槽中，因為章魚可能會吃掉牠們。

不過章魚對於同槽水族也並非都處在敵對狀態。溫哥華水族館的館員丹尼．肯特（Danny Kent）發現在卑詩省水域展區中，「有些章魚能夠和許多石斑魚一起生活多年，不會吃牠們，但是有些章魚就會迫不及待的把同水槽中的其他動物吃掉。」

在這座水族館容量高達六萬五千加侖（ 25 萬公升）的「喬治亞海峽」（Strait of Georgia）展示槽中，有一條章魚喜歡爬到接近水面的岩石上，把一條腕伸到流下的水柱中。肯特發現這條章魚把腕當成釣魚線，等著鯡魚撞到腕，就把鯡魚抓來吃。

複雜的「同槽」關係可能暗藏殺機

同槽水族之間的關係也可能非常複雜。2000 年，西雅圖水族館做了一個很冒險的決定：把一條北太平洋巨型章魚放到四萬加侖（15 萬公升）的水槽中，裡面有數條一公尺多長的白斑角鯊（dogfish shark，Squalus acanthias），他們覺得章魚如果受到鯊魚的威脅時，會好好躲著。但是他們錯了。

他們非常驚訝章魚非但沒有受到威脅，反而有計畫地逐一殺死了那些白斑角鯊（重現這個意外的影片在 2007 年放上網路後便瘋傳，有 290 萬人看過這個影片，也都非常驚訝）。研究人員發現鯊魚沒有消失，但是死亡了，沒有被吃掉。章魚沒有獵食牠們，也沒有因為直接威脅而馬上逃走。

根據最原始的新聞報導和影片的字幕，在鯊魚進行瘋狂殺戮之前，章魚就先發制人，進行攻擊。在鯊魚還沒有機會造成威脅之前，章魚就先把有可能掠食自己的動物殺死了。

直擊章魚下毒現場？

在科蘇美，我親眼目睹了另一個不同的跨物種互動，我從來沒有看到有人報告過這樣的景象。

在這趟旅程中最後一次潛水時，我們前往的礁岩樸實無華，沒有幾個大朵的珊瑚頭，也沒有許多突出的長礁與岩石。在潛水半個小時後，我們下潛到約十公尺深，這時看到在突出岩塊下的白沙子上，有一條加勒比礁章魚（Caribbean reef octopus，Octopus briareus）。

我靠近到兩公尺，發現在章魚前面幾公分的位置，大約有十幾隻活螃蟹聚集，有紅的也有黑的，身體的殼約五、六公分大。這些螃蟹看起來非常平靜，想到這些螃蟹所處的狀況，我極為驚訝。有些螃蟹慢慢爬著，如果有一隻螃蟹想要遠離章魚，章魚便伸出腕，把螃蟹（我認為非常溫柔地）撥回來。

這個狀況非常詭異。章魚的周圍是牠最喜歡的食物，但是牠並沒有因為興奮而變成紅色。牠的皮膚是白色的，夾雜了些明亮的藍色。章魚並沒有用吸盤把溜走的螃蟹抓回來，而是用腕把螃蟹掃到自己面前。螃蟹沒有急忙逃脫，這也很奇怪。

另外，我在旁邊沒有看到有螃蟹殼和其他殘骸，章魚巢穴外面通常會有這些東西。不過這裡可能不是那條章魚的巢穴。不論如何，這裡的螃蟹也太多了，牠們或許是站在以前同伴留下的外骨骼上，但是我也沒有看到。章魚看了我一眼，就回去專心看顧那些螃蟹了。就算我近到只有一公尺，牠也沒有退避。

我想在這裡待久一點，但是海流強勁，我們是在放流潛水中，停不住。後來我問水族館中的朋友：那些螃蟹在幹什麼？為什麼不逃走？那條章魚在打什麼注意？章魚為什麼要看顧這群螃蟹？我半開玩笑地拋出一個點子：那條章魚是不是用墨汁對那些螃蟹下藥了？

墨汁除了掩人耳目，還真有可能影響其他動物的行為

美國海洋動物學家馬吉尼蒂夫婦（G. E. and Nettie MacGinitie）有次把一條熱帶海鰻放到有泥灘章魚（mudflat octopus）的水槽中。熱帶海鰻開始尋找章魚，章魚在牠靠得太近的時候，便對牠噴墨汁。熱帶海鰻會繼續狩獵，但是不會攻擊章魚。就算熱帶海鰻真的觸碰到章魚，也不會想要攻擊章魚或是吃掉章魚。每次都這樣。

章魚的墨汁中含有黑色素（melanin），以及其他有重要生物功能的成分，其中一種是酪胺酸酶（tyrosinase），這種酵素能刺激眼睛，並堵住鰓。不過它可能還有其他效果。

1962 年，《英國藥理學期刊》（British Journal of Pharmacology）上有一篇論文指出，這種酵素能夠阻礙催產素（「擁抱激素」）與血管升壓素（vasopressin）¹這兩種激素的活性。鳥類、爬行動物、無脊椎動物（包括章魚）等，都有個別的催產素和增壓素，哺乳動物的催產素曾經試驗用在魚身上，結果改變了魚的社會性行為。

如果這種激素正常的濃度受到影響，那麼像螃蟹這樣獨居的動物，可能會變得特別平靜，還能聚集在一起，面對主要掠食動物時也依然如此。

註解：

1. 抗利尿激素，能夠影響血液循環。

——本書摘自《章魚的內心世界》，2019 年 9 月，馬可孛羅。

編按：此為《drawdown 反轉地球暖化100招》最終章，作者提出一些「明日新亮點」，期待可以減緩全球暖化的現象。

生質能源效率低落：高耗能的能量轉換過程

數十年來，一群科學家致力以人造樹葉取代自然光合作用並且直接從大氣之中創造燃料，能量則來自陽光。

收益很明顯。幾乎所有能源都來自太陽，其中大部分源自於光合作用。（我們取得能源的形式，包括由植物而來的食物，以及植物的衍生物，例如石油、瓦斯、泥炭、煤、木頭與乙醇）。

光合作用看似簡單：水、陽光、吸收二氧化碳並排出碳水化合物與氧氣。然而，單憑自然光合作用想要滿足世界對於能源日漸增長的需求，則是不可行的。

為了生產生質燃料而種植玉米、白楊或是柳枝稷，就能源效率而言，不利條件顯而易見。植物能毫不費力地轉換陽光，但是如果要將光子轉化為可使用的儲存能源，效率值僅 1％。

以玉米為例，農夫必須以石油供能的拖曳機犁地、使用除草劑抑制雜草、以打穀機收割作物，並以卡車將作物載運至好幾英里外加工。玉米在加工廠內被研磨成泥，與酶和阿摩尼亞混合，煮熟以殺死細菌，液化後放入酵母發酵數日，將糖分轉化為乙醇。接著蒸餾並且分離物質。固體被分離出來，液體進入分子篩。二氧化碳被截取並且出售給飲料製造商。添加變性劑使它無須被課稅且無法飲用，接著進入儲存槽，之後被放入油罐車載往精煉廠，然後加入汽油之中。

業界稱之為再生燃料，實際上是過度延伸再生燃料的定義。

因為整個過程相當依賴柴油、石油、汽油、電力與補助。計算下來，以玉米為基底的乙醇，生產的能源只比製造過程所需能源多出一些。如果把使用土地時產生的排放、地下水的耗費、生物多樣性的喪失以及氮肥的衝擊計算進去，對於大氣層是否有益，就有爭辯的空間了。玉米最符合效益的用途是作為人們飢餓時的主食，而不是作為推動跨界休旅車的乙醇。

試想如果可以略過農場、肥料、拖曳機、卡車、加工廠與補助，無論你與水源身處何方，都可以直接從水與二氧化碳中製造燃料。這就是丹尼爾．諾賽拉（Daniel Nocera）20 多年前發起人造葉計畫的目標。

擺脫能源效率不佳窘境：人造葉計畫

諾賽拉是哈佛大學能源科學的教授。 1980 年代早期，身處加州理工學院研究所的他便致力研究將水分離為氫與氧。他的計畫是想促進氫經濟。

該科技的原始版本使用矽片，其中一面鍍有鎳鈷催化劑，當矽片放入水中後，將在其中一面的表層產生氫，另一面產生氧。早期媒體讚揚並誇大該科技可能的影響。諾賽拉預言該科技將對窮人有益。他表示氫氣可以用來煮飯，或是藉由燃料電池轉化為電力。但是一罐氫氣對於窮人有什麼用？沒有⋯⋯除非他們有燃料電池，而這是一項昂貴的科技。科技上的突破卻在經濟上沒有可利用性。

氫氣是世界上最輕的物質，如鬼火般稍縱即逝。雖然 1 磅氫蘊含的能量比汽油多 3 倍，但是要取得 1 磅氫的過程相當棘手，並且需要高壓槽與壓縮機等設備。要生產足夠 1 個家庭使用的能源，需要 1 個膠合板大小的矽片，以及 3 個浴缸大小的儲存槽。

諾賽拉專注於如何提供窮人平價的能源，卻很少想過窮人可以如何生產電力。儘管如此，他下定決心要想出一種人人都能享用的能源與科技，他將這個概念比喻為 1970 年代的「死忠粉絲」（Deadhead）。死之華樂團（e Gratefal Dead）在數十年前就提出音樂共享這個最終摧毀產業的概念。該樂團允許並且鼓勵人們錄製他們的演唱會，至今仍有網站致力分享與交換這些歌曲。這樣的概念有可能適用於能源科技嗎？

諾賽拉認為如此。

他相信專注於那些對最貧困之人有益的科技，受益最多的將是整個社會。許多年來，他回應質疑的方式，就是指出如果投入人工光合作用的金錢與投資於電池的一樣多，突破將來得更快。

突破確實發生了。 2016 年 6 月 3日，諾賽拉與他的同事潘蜜拉．席爾瓦（Pamela Silver）宣布，他們結合了太陽能、水與二氧化碳，成功製造出蘊含高能量的燃料。他們採用兩種催化劑，從水中免費製造出氫，用於餵養能合成液態燃料的鉤蟲貪銅菌（Ralstonia eutropha）。用純二氧化碳餵養這種細菌，過程將比光合作用有效率 10 倍。如果二氧化碳取自空氣，效率也多出 3 至 4 倍。

直到最近，諾賽拉持續關注從無機化合物中產生氫氣。他與哈佛團隊不將氫視為提供給人類的能源，而是用來餵養細菌的能量原料，因此朝向原始目標邁進了一大步：利用太陽與水製造便宜的能源。對了，還有細菌。也許經濟上可行的人工光合作用，到頭來也不是完全人造的。

——本文摘錄自《drawdown 反轉地球暖化100招》，2019 年 1 月，聯經出版

這一系列文章為 2016泛知識節「翻牆吧！知識」的活動紀實，我們將當下求知求真地感動盡力留下，想與世界某個角落正在努力翻牆的你分享。

知識不只在學校的黑板、不只在安靜的圖書館，當然 更不只在名為「學校」那棟被牆包圍的建築。2016泛 · 知識節「翻牆吧！知識」承襲著泛科學年會的精神與架構，變的是讓更多的知識在這裏碰撞，不變的是那渴求知識的靈魂。如果知識是一道牆，現在就讓我們用求知慾翻牆吧！

關於本場次【烏賊，可能比你還聰明】的活動介紹，請參考這裡。

• 講者／焦傳金｜清華大學生科系教授
• 文字紀錄／王景新

常出現在餐桌上的烏賊，你了解多少？清華大學生科系教授焦傳金堪稱是國內研究烏賊的巨擘。看似冷血的烏賊，居然有跟哺乳類動物貓狗一般複雜的神經系統，對疼痛有長期記憶，甚至還會猶豫。

腳長在頭上的頭足綱

焦傳金先從烏賊所屬的頭足綱（Cephalopoda）說起，字首 -Ceph 有頭部的意思，字尾 -poda 則是腳，換言之，頭足綱生物的腳長在頭上。為什麼想研究頭足綱生物呢？焦傳金說其中一個原因是，牠們是非常聰明的動物，而這可以從大腦看出來。頭足綱生物的大腦與體重的比例，在哺乳類與鳥類動物之下，在魚類與爬蟲類動物之上。而牠們的神經細胞數量也相當龐大，舉例來說成年大章魚腦神經細胞多達五億個，與家裡飼養的寵物貓狗相當接近。焦傳金形容頭足類是「無脊椎動物中擁有最複雜神經系統」的生物。

除了驚人的大腦之外，頭足綱生物也是一種「視覺動物」。牠們生物的眼睛從外觀上和魚很類似，但牠們處理視覺的腦區「視葉」佔了三分之二腦體積。不過牠是全色盲，意謂章魚視覺所見的景像只有灰階的色階分布。

焦傳金指出， 現代頭足類缺少外殼保護，並與魚類競爭資源，於是演化出偽裝行為。烏賊的偽裝能力（視覺、體色調控）、認知能力（數感與決策分析）是兩大讓牠成為頭足類偽裝之王的原因，「偽裝並不一定得做到完全相像，看得到但看不出才是關鍵。」

章魚、烏賊的偽裝之術

焦傳金的演講穿插著章魚、烏賊偽裝在環境中的影片，讓聽眾不時發出讚嘆聲，驚嘆這奧妙的大自然。其中，最不可思議的是，章魚可藉由身上的色素細胞（chromatophores）收縮來改變體色，融入環境。另一段影片則是拍攝一隻停在一塊珊瑚礁上的章魚，但即使以我們人類的視覺，也僅能看出有一塊紋路不像珊瑚的東西，「看得到，但看不出。」牠們模仿的是整個環境的一般特徵，而不是模仿到跟某個物體一模一樣。

焦傳金的實驗室也在研究頭足綱動物的偽裝行為，但他們並不選擇以上面提到的章魚，而是改用烏賊。他說最主要的考量是章魚的身體形狀和移動較為複雜，較不適合在實驗室環境做實驗。相對的，烏賊身體中間有個骨板，會限制牠的形狀，且烏賊也喜歡停留在飼養環境的底板，團隊容易架設攝影機觀察背部的體色變化。

研究團隊以縝密的科學方法來實驗烏賊的行為。首先他們在水箱底部布置不同背景，例如沙底的環境，放入烏賊後，牠會融入環境的顏色；烏賊的另外一個招數是變化為破碎型體色，例如牠會在身上顯現白色方格，與體色形成強烈對比，同時也使他的身體在視覺上被切割了，其他生物因而難以察覺到牠。而體型大小不同的烏賊，在相同背景下，表現的體色也不一樣，有的使出破碎型體色的招式，有的則擬態偽裝成生物或非生物。「烏賊藉由視覺神經訊號控制色素囊縮，一秒鐘之內改變體色，是偽裝之王。」真是柔弱生之徒，焦傳金實驗發現，烏賊也可利用改變身體姿勢達到偽裝效果。

烏賊也會數數

有趣的是，烏賊有著驚人的數感能力。

生物弱肉強食，烏賊會利用攻擊腕捕捉蝦子，那烏賊會知道兩群蝦子哪群多嗎？焦傳金以二選一的行為實驗來試驗烏賊，為求準確，共做三組實驗，每組執行六次。測得數據得知，實驗裝置以兩個方形的塑膠盒一盒放五隻蝦，一盒放一隻，烏賊會游到五隻處，伺機捕食；由於一隻蝦與五隻蝦差距很大，於是再放入一盒四隻蝦與一盒五隻蝦的實驗裝置，烏賊選擇的時間隨難度而增加，影片顯示烏賊確實猶豫了兩三秒，但終究游向五隻蝦的那一盒。

烏賊除了可以正確分辨四跟五的不同，實驗也發現，即使實驗裝置兩盒蝦的重量一樣，烏賊仍偏好數量多；活蝦死蝦，烏賊偏好一隻活蝦更勝過兩隻死蝦，重質不重量；若是兩隻小蝦與一隻大蝦，烏賊會依食慾狀態改變選擇（風險評估），但若只是一隻大蝦和一隻小蝦，基本上無論飢餓與否都愛大的。

此外，研究更意外得知烏賊具長期記憶能力。原來是實驗裝置進行時，一盒放五隻蝦，另一盒放一隻，烏賊會游到五隻處，意欲捕食，倘若不即時取出裝置，烏賊伸出攻擊腕打實驗裝置幾次，但卻被實驗裝置的保護柵欄阻擋，造成疼痛；幾次下來，便不再貿然出手了。

焦傳金總結，研究動物的偽裝行為可以幫助我們發覺視覺溝通的自然法則；烏賊的數感與風險評估能力在攝食行為上的影響，對物種保育飼養繁殖有重要幫助之外，也可藉此進而探究人類經濟行為的自然法則。

在爬蟲動物中，變色龍是善變的偽裝高手，而在茫茫大海中，其實也藏有偽裝的高手。

在這深一千米，連陽光發出的紅色波長都無法穿透的海洋裡，導致紅色有機物就像隱形般看不見。不過在六百到一千米的水深處可就沒這麼容易躲藏了，在這裡陽光仍然可以展現出色彩豐富的海洋生物，所以居住在這的頭足類動物－章魚、魷魚就想出了一些靈活的策略:一開始全身是透明的，而當有掠食者在附近時就轉換身上的顏色來躲避。這一項研究是今天在《當代生物學》(Current Biology)上發表的。

科學家觀察章魚(Japetella heathi)和魷魚(Onychoteuthis banksii)的行為。可能是來自於某些發光的掠食者或者受到其他刺激例如通過陰影使牠們被暴露在其中，當有藍色光束打在牠們身上時，頭足類會透過肌肉收縮放出體內含有染料的細胞，讓自己變成紅色。在藍光下紅光是無法看見的，當遇到掠食者就會快速的轉變為紅色來躲避，就算章魚和魷魚不是保持著透明的，掠食者也無法看見牠們。

翻譯:陸子堯

資料來源:ScienceShot:Blue Light Turns an Octopus Red[10 November 2011]