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植物界的兇猛掠食者—《植物比你想的更聰明》

商周出版_96
・2016/08/09 ・3807字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 483 ・五年級

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從一株捕蠅草開始

提到植物職司味覺的部位,我們會直覺地看向土壤。畢竟植物大半養料來源就在裡頭。可是,有多種植物另有攝食之道。這些便是所謂的肉食性植物。接下來我們就要看看,植物學家最早發現的肉食性植物:捕蠅草

1760 年 1 月 24 日,亞瑟.多布斯(Arthur Dobbs)寫了封信給英國皇家學會(the British Royal Society)會員植物學家彼得.科林森(Peter Collinson,1694 年至 1768 年)。多布斯是北卡羅來納的富裕地主,於 1754 年至 1765 年間擔任殖民地總督。他在信中描述,有種令人驚奇的新植物能捕捉蒼蠅:「但是,這植物界的奇觀是非常古怪的新種敏感植物:矮生植物;葉部像是球體扁平切片,共有兩瓣,好比手提包內裡外翻,各瓣會如鐵製獵狐陷阱闔起,邊緣呈鋸齒狀;若遭觸碰,或有物闖入,葉部就會捕獸夾一般緊閉,將置身其中的昆蟲或別種物體困住;花朵為白色。我將這出人意表的植物取名為『敏感捕蠅草』(Sensitiva Acchiappamosche, Fly Trap Sensitive)。」

捕蠅草2
捕蠅草。圖/Marie@Flickr

科林森將這發現最早的神奇植物樣本寄到歐洲給英國植物學家約翰.埃里斯(John Ellis),而埃里斯為此物種定下了拉丁文學名(Dionaea muscipula)。一七六九年,他察覺了該植物屬肉食性,便致信林奈道:「……如所附精確圖解及花葉樣本所示,這植物顯現了大自然對其滋養也許另有看法,才會讓上面這節的葉部有如器械,可捕獲食物:葉部中央有誘餌,以獵食不走運的昆蟲。有許多紅色腺體覆蓋內層表面,也許能釋放甜味液體,引倒霉的動物前來一嚐。要是動物的腳刺激了這些細嫩部位,葉片雙瓣便會即刻升起,把動物牢牢抓住,而一排排尖刺會閉緊而將其擠斃。再者,為免獵物奮力求生,竟能掙脫,腺體之間近葉瓣中心處,還挺立著三根小刺,能有效讓一切掙扎畫下句點。」

毫無疑問,這種植物會獵捕昆蟲!但林奈不做此想。他排斥埃里斯的結論,反而贊同多布斯最初的評估,將捕蠅草歸類為「敏感植物」,會因觸覺刺激而有不由自主的舉動。

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對現代人而言,捕蠅草顯而易見能捕捉昆蟲。但林奈將之與一樣會在觸碰下閉起的含羞草視為同種。他與埃里斯的論斷天差地別:後者認為捕蠅草能捕獵動物,前者則將獵捕行為看做不假思索的反應。

食蟲究竟是不是一種意識行為?

兩名科學家的觀察怎會引來迥然不同的推斷?埃里斯名氣較小,不受通行觀念左右,只是描述所見,並出以合理推論。但林奈正值聲名巔峰,離不開當時整體科學社群的思潮,仍由「自然界秩序」的角度來看待生物間的關係。他所受影響極深,以至於否定證據。試圖使觀察所得遷就理論,不惜扭曲事實。因此,儘管有長年的研究,也有無可反駁的憑證指出捕蠅草會捕殺昆蟲,林奈仍不願斷言捕蠅草具肉食性(從而認定此論符合科學事理),因為這等植物行為實在難以想像。

然而,誰都看得很清楚,捕蠅草似乎真能捕殺某些昆蟲。人如何能貶低這般能耐?那時有很多科學家馳騁想像,要把這事搪塞過去。他們主張,葉片闔起是反射動作(亦即,並非有意取命),而昆蟲若是有心,自能脫出。若未脫身,則是因為過於衰老,或有意求死。在我們來看,這樣的理路很可笑。但彼時的科學社群卻欣然接納,未見猶疑。只要能反駁植物可能以動物為食,什麼樣的說明都行。「食肉植物說」不得不被下放到冒險故事裡。那年頭,這類故事差不多都會提到很厲害的食人樹。

Capture
食肉植物說被當作和食人樹一樣只存在於傳說故事。圖/Man-Eating Cryptid Plants Might Be Real

但是,該怎麼解釋捕蠅草從未放出遭捕昆蟲,而總是將之殺死並消化?又該怎樣理解葉片在捉住無滋無味或難以分解的物體後,會隨即再次張開?

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要等到達爾文於 1875 年出版《食蟲植物》Insectivorous Plants一書,科學社群才有了合理答案,也才開始提到「會吃昆蟲的植物」。如此定義固然貼近實情,仍嫌不夠精準。畢竟,到了達爾文的年代,已發現為數可觀的植物能捕食老鼠、蜥蜴一類小動物。而這可很難說是「食蟲」!十九世紀中期,很多植物劃歸為此類的原因,並不是能獵捕昆蟲,而是人們覺得把植物說成「肉食性」太過頭了。縱然已經曉得有很多植物,尤其是某些豬籠草屬,會捕殺小型哺乳類動物,十九世紀末的人依然很難想像真有草能食肉。

昆蟲的致命陷阱

話說回來,為何某些植物要以動物為食?理由再度和演化有關。幾百萬年前,在演化出這些物種的潮濕沼澤裡,生物生成蛋白質所必須的氮,不是數量稀少,就是無從取得。植物生長於缺乏的地方,就必須找到不涉及根部與土壤的方式,來獲取此重要元素。

這是怎樣辦到的呢?植物會利用在地面上的部位:隨著時間流轉,調整葉片形狀,轉變成陷阱,好捕捉昆蟲這類會移動的「小型氮儲存槽」。而在囚禁並殺死獵物後,將之消化以攝取養分。其實,這正是肉食性植物的決定性特質:產生酵素分解養分,以利葉部吸收,藉此代謝掉所吃的動物。

讓我們看看捕蠅草豬籠草兩大王牌獵食者的狩獵技巧。和所有厲害的獵人一樣,兩者都由引誘獵物著手。捕蠅草會將相當芬芳、帶有糖分的分泌物排放到如今已成陷阱的葉部,讓昆蟲擋不了誘惑。儘管林奈的成就教人尊敬,我們仍必須提到,捕蠅草並無多餘能量可浪費,不會一以為碰到獵物就把葉片倏然闔起。若是這麼做,有可能會抓到不能吃的物體,甚至讓昆蟲得以在葉部邊緣定住,而後逃脫。相反,捕蠅草會等到狩獵標的恰在葉片中央才行動,避免徒勞無功。

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構成死亡陷阱的兩瓣葉片各有三根細毛,用以觸動陷阱緊閉。昆蟲一次觸碰一根細毛,尚不足以啟動陷阱。至少得觸及兩根,間隔不超過二十秒。這時植物才會清楚上門的東西有搞頭,並將葉瓣闔上。受困的昆蟲扭來動去,不斷碰觸細毛,卻只是讓捕蠅草越抓越緊。等獵物一死,動也不動,葉部便漸漸釋放酵素,幾乎將之消化殆盡。陷阱再次開啟後,仍可看到這場動植物大戰的遺痕:在捕蠅草葉片上找到吃剩下的獵物殼甲,並不是新鮮事。

捕蠅草(感覺毛)
捕蠅草葉片內的感覺毛能偵測食物。/來源:NoahElhardt @wiki

至於另一類可怕的獵食者,則運用別套戰術。在演化過程中,豬籠草發展出特殊囊狀器官,邊緣灑滿帶有甜味的芳香物質。動物一旦聞香而來,吸吮甜液,便會滑入囊中,逃脫無門。此陷阱囊的內裡極其平滑,在自然界數一數二,乃至於有人加以研究,想要以科技仿造。在陷阱中,動物最終會陷溺於消化液裡,而且由於一再努力要爬出求生,弄得筋疲力竭。這會兒,豬籠草會開始消化獵物,將之化為含養分的泡泡,再緩緩吸收。

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豬籠草內壁的光滑表面。圖/corveless@Flickr

豬籠草不僅吃昆蟲,還會吃蜥蜴一類小型爬蟲。就連相當大隻的老鼠也會遭殃。獵物屍骨就積存在陷阱囊底部,既是老舊的戰利品,又能給下一個成為受害者的不幸動物一點含糊的警告。

還有更多……

肉食性植物除了是很有趣的例子,讓人看清植物如何應用味覺,還促使人思索花草樹木的攝食。首先,我們以前受了誤導。這類植物其實不少,已知的起碼有六百種,每一種都使用相異的陷阱和謀劃來捕食形形色色動物。確切地說,肉食性植物比人們過往所想的還多樣,牽扯到數以百計物種。要是把在某些方面間接受益於捕捉昆蟲的植物也計入,數量還會更多。幾年前,科學家仍以為唯有可明確定義為肉食性的植物才有能力消化小型動物,攝取所需營養。但新近研究證實,植物廣泛以動物為養料來源。

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拿馬鈴薯、菸草,和甚至更具異國風情的毛泡桐[1]為例。你如果看過這些植物的葉子,也許會留意到上頭時常有小蟲屍體:既然不能消化昆蟲,為何要以葉部分泌帶黏性或毒性的物質來殺蟲呢?答案很簡單,而且想起來非常有道理。即便難以消化,昆蟲屍體墜落地面後會分解,釋出植物所需的氮;還留在葉子上的,則成為細菌的養料,而細菌所製造的廢棄物含有豐富的氮,很容易為植物吸收。

於是,縱然很多植物實際上並非肉食性,也會利用動物來使食物攝取更營養、更有變化。用科學術語來說,這些是「原始肉食性植物」(“protocarnivores”)

花草樹木的攝食,還有別的地方出人意表。二○一二年初,一份新研究描述了有種捕食蟲子的植物能使用特別的……地下陷阱。這種紫羅蘭生長於巴西喜拉朵十分乾燥而貧瘠的土地,是以發展出地下葉來捕食常見的小小線蟲:蟲子一靠近葉片就會被黏住,然後遭消化,以有效補足食物攝取中原本不足的氮。這發現很是重要:頭一次有研究提到了地底下的捕獵技巧,而這等技巧或許在其他荒蕪土壤特有的植物身上也找得到。

如前所述,肉食性植物約有六百種。如果加上所謂的原始肉食性植物和可能具備地底捕獵能力的物種,數量便更多。而我們對植物的食物攝取也會刮目相看。

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  • 註:[1]這一種樹源自中國,在歐洲和中國越來越普遍

植物書封

 

 

 

 

 

本文摘自《植物比你想的更聰明:植物智能的探索之旅》商周出版

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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不是吃素的!亞達伯拉象龜的「緩慢狩獵」,打破草食系刻板印象!
Curious曉白_96
・2021/09/20 ・2795字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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如果要形容陸龜,大家多會說出動作緩慢、草食性、溫和不具攻擊性、一直被打壓(?)等等詞彙。但是!就在 2020 年 7 月,一名保育人士 Anna Zora 在東非塞席爾群島(Seychelles islands)上的弗雷格特島(Frégate Island)直擊了一個震驚世人的畫面:一頭亞達伯拉雌象龜(Aldabrachelys gigantea)正努力伸長脖子,並以極其緩慢的速度「蓄意」逼近一隻幼小燕鷗,即便燕鷗奮力逃脫,但仍被這頭象龜追捕並吞食。

這段視頻釋出後,讓生物學家們都跌破好幾副眼鏡,陸龜會「狩獵」?!學者們對於此事紛紛表示真的是史無前例阿!跟著本篇文章,讓我們來看看象龜們不為人知的一面吧~

亞達伯拉象龜。圖/WIKIPEDIA

亞達伯拉象龜小簡介

世界上陸龜三巨頭就屬加拉巴哥象龜(Geochelone nigra)、蘇卡達象龜(Geochelone sulcata),以及今日主角,亞達伯拉象龜(Geochelone gigantea),當中亞達伯拉象龜體型排名第二。雖然說不是最大隻的,但他的體重還是能增長至 300 公斤左右,背甲也能達到 130 公分(根本陸龜界大坦克)。亞達伯拉象龜主要分布在非洲賽席爾的亞達伯拉群島,他們擁有強健的腳力可以踏遍各種地形,因此無論是草原、灌木叢,還是紅樹林、海岸都能見到牠們的身影。此外,他們甚至還有長脖子,能伸長並吃到距離地面一公尺的樹葉。雖然看似很強,但其實他們的最大弱點就是怕熱,天氣炎熱時,便會躲在洞穴或直接泡在水裡,甚至一待就是整天。

亞達伯拉象龜也吃葷?!

大家最好奇的重點來了!他們平時究竟吃什麼?據學者們先前的觀察,他們主要還是以草本植物或木質植物的莖為主食,但還是「偶爾」會吃一些蟹類屍體、小型無脊椎動物和腐肉補充蛋白質。但是,這些「偶爾」阿,據先前觀察,曾經捕捉到蟹類屍體外殼破碎,並正被一隻亞達伯拉象龜啃食。因此,學者們認為這隻象龜有可能是「無意」踩死這隻蟹,因此也無法判定亞達伯拉象龜是否會進行蓄意地狩獵行為。不過,2020 年 Anna Zora 拍攝到了亞達伯拉象龜正在獵捕燕鷗雛鳥的行為,影片釋出確實嚇壞了不少學者,因為自人類開始記錄象龜行為以來,從未確實記載到象龜有過狩獵的舉動。

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龜龜食性大不同

龜龜大致可分成陸龜、澤龜(兩棲龜)、水龜,由於演化、生長棲息地的差異,這三種龜的日常飲食也大相逕庭。有養過龜龜們的朋友,大致都認為陸龜草食,水龜肉食。陸龜的主食還是以植物為主,因此他們的大腸構造發達,能消化粗糙的植物纖維。然而陸龜也不是一直都吃素,他們在成長期也需要補充蛋白質、鈣,所以也需要吃些動物腐肉、骨頭和蝸牛殼,另外,一些生活在食物種類豐饒雨林的陸龜們(例如紅腿象龜(Geochelone carbonaria)、黃腿象龜 (Geochelone denticulata))則是屬於雜食性。澤龜、水龜也屬雜食性,澤龜幼年偏愛吃肉(會吃河流中的貝類、魚、蝦),成年則偏向吃素(多吃水生植物);水龜則是偏肉食主義,淡水龜會吃魚、蝦,海龜會吃蟹、水母。由此可知,這些龜龜們的生活環境是影響他們食性的一大主因。

關於亞達伯拉象龜的「狩獵」行為

針對亞達伯拉象龜狩獵行為, Anna Zora 與劍橋大學彼得學院(Peterhouse, Cambridge)的島嶼生態學家 Justin Gerlach 也開始展開研究,並將此次發現發表在《當代生物學》(Current Biology)期刊,同時他們也在發表中歸納出以下重點。

 Anna Zora 在拍攝影片的當下,發現一隻小黑燕鷗(Anous tenuirostris)雛鳥從樹巢中掉落,而小黑燕鷗雛鳥一旦脫離巢中,他們典型的行為就是試圖讓自己高於地面以避開地面上出現的危險。這也是為何影片一開始時,這隻燕鷗雛鳥就死守在一棵橫臥於地面上的樹木上,而他們發現影片中的亞達伯拉雌象龜似乎深知這些燕鷗雛鳥的習性,因此直接爬上樹木,步步逼近這隻不會飛的雛鳥。

更值得注意的是, Anna Zora 等人注意到這頭象龜在獵捕時,會張開下顎,同時將舌頭縮回、眼睛閉上,這是陸龜產生警惕、攻擊性才有的行為(一般而言,當陸龜吃草食時,通常是會伸出舌頭的)。上述刻意靠近樹木上的雛鳥、縮回舌頭的跡象都透露著這隻雌象龜可能是個經驗老道的「獵龜」。對於動作緩慢的象龜來說,他們根本追不上那些動作敏捷、迅速的動物們,因此會成為獵物的動物通常是不會飛,或不會試圖逃跑的小鳥,因此學者們稱此次的狩獵行為為「慢速狩獵」。

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當我們把鏡頭拉遠,觀察一下這頭亞達伯拉雌象龜的家-弗雷格特島,可以發現島上棲息著高達 26 萬隻燕鷗、3000 隻以上亞達伯拉象龜,因此在島上常會有從樹巢上掉落的雛鳥,因此無異是給這些象龜們加菜(?)。

另外,紐約州立大學和加拉巴哥群島保護協會的爬蟲學家James Gibbs 在看完這個影片後,認為此次影片主角是頭雌象龜,而在島嶼的生態環境系統中常常缺乏鈣質攝取,但鈣卻是構成蛋殼的重要元素,因此這頭雌象龜可能會藉由捕食雛鳥以補充鈣,確保繁殖下一代的任務能夠順利進行。

結語

生態學家 Justin Gerlach 對於此次發現也表示,人類 200 年以來,從未見過象龜會有獵食行為。根據影片中象龜熟練的獵捕技巧,Justin Gerlach 推測或許這些象龜其實早已學會捕獵,但因為過去人類侵入牠們的棲息地,大量獵捕各種生物,而大大影響原棲息地的食物鏈,才導致象龜改變原本的習性。

或許也是弗雷格特島所提倡的保育計畫實行地很成功,使象龜們回歸了原始的生長環境,因此象龜們的狩獵本性就露出來了。雖然說吼~影片中象龜的行為有點殘忍,但也刷新了人類對於象龜的印象,更理解到保育的重要性。

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參考資料

  1. 草食性陸龜獵捕鳥類 鏡頭首度直擊驚奇畫面 | DQ 地球圖輯隊
  2. For The First Time, a Tortoise Has Been Filmed Going in For The Kill… Very Slowly
  3. Giant tortoises hunt and consume birds: Current Biology
  4. Slow but deadly: Murderous tortoise caught red-handed
  5. ‘Totally Surprising and Rather Horrifying’: Giant Tortoises Eat Baby Birds
  6. 亞達伯拉象龜- ShoushanZoo
  7. 亞達伯拉象龜_台北市立動物園保育網
  8. 紅腿黃腿傻傻分不清—象龜助雨林散播種子
  9. https://www.youtube.com/watch?v=yyRDdjgQeb4&ab_channel=%E5%9C%8B%E5%AE%B6%E5%9C%B0%E7%90%86%E9%9B%9C%E8%AA%8CNationalGeographicMagazine
  10. https://www.youtube.com/watch?v=hbgb7e8PoT4&ab_channel=LiveScience
  11. https://www.youtube.com/watch?v=C0tjq0u2rDU&ab_channel=BBCNews
  12. https://www.youtube.com/watch?v=5NsaR576XqQ&ab_channel=GuardianNews
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糖、香料,還有一切美好事物?轟!人體組成了——《完全圖解 元素與週期表》
PanSci_96
・2019/12/09 ・2192字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 562 ・九年級

身體的組成,元素都知道

你體重的大約 65% 是由氧(O)所構成。體重 60 公斤的人,竟然有將近 40 公斤是氧原子的重量。下方插圖是表示組成人體的元素的內容(質量比例)。

組成人體的元素的內容(質量比例),人體的主要材料有 6 種元素。圖/人人出版提供

人體的 70% 左右是水(H2O),而氧是水的構成要素。構成身體的蛋白質和核酸(DNA 等)也需用到氧。此外,肺所攝取的氧會溶於血液中,供應給全身的細胞。

第 2 名之後依序為碳(C)、氫(H)、氮(N)等等。這些元素也是蛋白質以及核酸等製造人體的物質的材料。接下來的鈣(Ca)是骨骼的成分, 磷(P)主要做為製造核酸的成分。以上這些前 6 名的元素,占有體重的 98.5%。構成人體的元素,和構成地球的元素一樣,追本溯源,都是在宇宙空間或恆星裡面誕生的元素。

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人體也含有鐵(Fe)、鋅(Zn)等金屬。而且已知某些特定金屬是維持人體正常機能不可或缺的必需元素(請參照下表)。例如鐵,成人的體內含有大約 5 公克,主要用於製造血紅素(hemoglobin,血紅蛋白),這是一種在紅血球中負責與氧結合的蛋白質。眾所周知,如果鐵含量不足,輸送氧的能力會下降,導致貧血。

表格為包括微量元素在內的更詳細內容。依據含量的多寡分成多量、少量、微量、超微量等幾類。表格中以藍色字體書寫的是人體的必需元素。由表可知,有些元素雖然數量極微,卻是人體不可或缺的必需元素。

分類 元素名稱
(藍色為必需元素)
比例 體重 60 公斤中所含的量
多量元素 65% 39公斤
18% 11公斤
10% 6.0公斤
3% 1.8公斤
1.5% 900公克
1% 600公克
少量元素 0.25% 150公克
0.2% 120公克
0.15% 90公克
0.15% 90公克
0.05% 30公克
微量元素 5.1公克
2.6公克
1.7公克
1.7公克
0.27公克
0.27公克
0.17公克
0.10公克
86毫克
68毫克
超微量元素 51毫克
43毫克
17毫克
15毫克
11毫克
10毫克
9.4毫克
8.6毫克
8.6毫克
8.6毫克
1.7公克
1.7毫克
1.3公克
0.17公克
  • 註:1 mg = 0.001 g
  • 含量較多的前 6 名元素,占有體重的 98% 以上。人體含有各式各樣的元素,但其中有 23 種元素,如果欠缺的話會引發某種障礙,稱為必需元素。

人體內也有金屬存在?!

金屬元素是人體所必需的,這件事是在 1745 年第一次獲得確認。義大利醫師門吉尼(Vincenzo enghini)發現燃燒血液剩餘的灰燼可被磁鐵吸引,因而第一次注意到人的體內有金屬存在。

此外,汞(Hg)和砷(As)這類攝取太多會有害的元素,其實在人體裡面也含有微量(體重 60 公斤之中,就含有數毫克~數十毫克的程度)。這些元素到目前為止還沒有發現它們是人體所必需(承擔某種機能)的證據,但也有學者認為它們是必需的。

元素在體內如何被運用?

主要的元素在體內如何被運用。前6名元素是用來做為製造身體的蛋白質、核酸(DNA)、骨骼等的材料。此外,鈉及鉀等金屬材料則溶於體液中,發揮酸度的調節、細胞間的訊息傳送等功能。

主要的元素在體內如何被運用。(點圖放大)圖/人人出版提供

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  • 水(H2O):占體重的70%左右。以充滿於細胞間的體液或血液的形態,溶解氧等氣體、糖等營養成分、各種離子。
  • 丙胺酸(C3H7NO2):丙胺酸(alanine)是胺基酸的一種。蛋白質是由丙胺酸等 20 種胺基酸串連在一起而構成。在半胱氨酸(cysteine)這種胺基酸裡面含有硫。
  • 葡萄糖(C6H12O6):葡萄糖是糖的一種,以血糖形態溶於血液中,做為主要的能源使用。
  • DNA:在所有細胞的細胞核裡面,以遺傳基因的形態存在。DNA 由碳、氮、氧、氫、磷等 5 種原子構成。由於氫的數量很多,為了避免妨礙觀察,在上方的插圖中省略不畫。
  • 鈣(Ca):存在於體內的鈣之中,90% 以和磷結合的形態存在,做為製造骨骼的材料。
  • 鈉(Na):主要以鈉離子(Na+)的形態存在於體液中,用於酸度及離子濃度的調整等。
  • 鉀(K):主要以鉀離子(K+)的形態存在於細胞內,具有促進細胞代謝等的機能。
  • 氯(Cl):主要以氯化物離子(Cl)的形態,存在於細胞內及體液中,具有調整離子濃度等等的功用。
  • 鎂(Mg):約有 6 成存在於骨骼中,約有 4 成存在於肌肉等處。

——本文選自《完全圖解 元素與週期表:解讀美麗的週期表與全部118種元素!》,2019 年 9 月,人人出版

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