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誰來救救狼王子?談談動物保育的困難處

Sophie Liao
・2016/08/16 ・6574字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 540 ・八年級

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一個狼群的物種分類,竟然能影響到另一個狼群的保育政策?!在美國,東加拿大狼是定義為灰狼亞種、雜交種或是新物種,都可能影響到北美灰狼是否脫離瀕危的保護狀態。

  • 編按:北美灰狼或許離我們很遙遠,但我們或許可以從這個例子想想台灣的梅花鹿和其他保育動物,有沒有遇到相似的問題,我們又能為牠們做什麼?

還記得 2015 年 7 月一位美國牙醫華特.帕瑪(Walter Palmer)獵殺了辛巴威萬基國家公園(Hwange National Park)的人氣獅王「賽西爾」(Cecil),並且因為取得獵殺授權,所以辛巴威政府無法起訴這位牙醫的故事嗎[1]?賽西爾事件發生過後 5 個月,歐巴馬政府決議將非洲獅列入瀕危物種法案(Endangered Species Act, ESA)的保護物種,包含賽西爾所屬獅種在內的兩個獅子亞種被列為瀕危動物的保護名單。

如果獵人們還認為以後仍然可以在非洲殺了一頭獅子,然後直接就能運回美國展示的話就要小心了;因為法案的限制,往後美國人若要攜帶或進口獅子回美國的審核標準都會提高,若是在已被列為瀕危動物(endangered)的國家內捕獲的「戰利品」更會禁止進口到美國境內。

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獅子王賽西爾的死才讓大家發現人類才是獅子真正的敵人。圖/paulafrenchp@flickr

根據生物多樣性中心所列數據顯示,在瀕危物種法案裡列出的瀕危以及受到威脅(threatened)的物種已經包含 2,244 種,而其中就有 1,618 種是在美國,包含:884 種植物、307 種無脊椎動物,像是昆蟲,軟體動物、163 種魚類、95 種鳥類、96 種哺乳動物、36 種爬行動物、35 種兩棲類動物,以及另外 2 個是真菌一一地衣。

從 1973 年法案通過以來,瀕危物種法案已經是美國有史以來通過最全面的物種保護法案,但在北美,瀕危的東加拿大狼(Eastern Wolf, Canis lycaon),又名東部狼、東部灰狼或阿爾岡金狼(Algonquin)卻並未列在瀕危物種法案的保護物種之一

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東加拿大狼。圖/WikimediaCommons

是誰決定東加拿大狼是否能受到保護?

在探討為什麼東加拿大狼沒有被列入瀕危動物的原因之前,我們可以先了解負責執行瀕危物種法案的美國魚類及野生動物管理局(United States Fish and Wildlife Service, FWS,以下簡稱動管局)到底都做些甚麼?根據動管局的說明,動管局於 1940 年成立,隸屬於美國內政部,主要任務是為全美國人的福祉,與其他人共同合作保存保護以及改善魚類野生動植物以及其棲息地

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美國魚類及野生動物管理局的logo。圖/Wikipedia

動管局必須依據生態原則、魚類和野生動物的科學知識和道德責任,協助拓展各項環境管理準則,指導全國性的魚類以及野生動植物資源的保存與管理,並且監督全國性計畫以教育社會大眾理解並珍惜魚類以及野生動植物的資源。主要執行的計畫包含:

  • 強化野生動物保護法
  • 保護瀕危動物
  • 處理候鳥遷徙
  • 保存全國性的漁業資源
  • 保存野生動物的棲息地,例如濕地
  • 幫助國外政府提升其保育能量
  • 野生動植物以及魚類保育計畫分配財政資金

以更新到 2016 年 3 月的數據為例,動管局現在管理的國家野生動物保護區系統已經超過 1.5 億英畝(幾乎相當於 61 萬平方公里,也就幾乎是 17 個台灣的大小),包含 560 個以上的國家野生動物保護區、數千個小的濕地以及其他特殊的管理區域。在漁業項目計畫之下,動管局還管理了 70 個國家級的魚類孵化場,65 個漁業資源辦公室和 86 個生態服務站。基於大多數的動植物以及魚類棲息地皆非國家所屬的土地資源,動管局也利用公民自願參與的夥伴計畫做為主要的棲息地保存方式。以華盛頓特區為總部,目前約有 9000 人分布在全美國各區域協助動管局的相關業務。

在北美,灰狼(gray wolf, Canis lupus)和體型比較嬌小的郊狼(coyote, Canis latrans)長久以來被視為兩大主要犬科動物。但體型介於灰狼與郊狼之間的紅狼(Red wolf, Canis rufus)一一分佈在美國東南岸,以及東加拿大狼一一分布區域從五大湖(The Great Lakes)延伸到加拿大東岸,也被動管局歸類為兩種「不同的物種」,但卻有著完全不同的命運。

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紅狼在 1973 年瀕危物種法案頒布後即被列為瀕危物種,並從 1980 年起開始執行復育計畫,但隨著紅狼已經可直接與郊狼交配,要達到「純」種紅狼的保育計畫在執行上是相當困難的。反之東加拿大狼卻從未被列在瀕危動物名單裡,更具爭議的是,在 2012 年,美國動管局還將東加拿大狼的存在與棲息區域作為一技術手段,提出美國應撤銷對於灰狼的保護

「若今天我們說東加拿大狼是獨立物種的話,因為東加拿大狼的棲息地與法案認定之灰狼的棲息地有所重疊,這就表示我們所謂灰狼的棲息地域是錯誤的,在這個前提之下,我們應該撤銷對灰狼的瀕危動物保護。」[2]

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躺著也中槍的灰狼。圖/pixabay

灰狼與東加拿大狼本一家

2016年 7 月,《先進科學期刊》(Advanced Science)刊出的研究指認出在現行瀕危物種法案之下,狼群保護的問題。根據普林斯頓大學的范霍德(VonHoldt)團隊的研究報告,從基因比對結果來看,原先被動管局認定是兩種不同物種的紅狼東加拿大狼實際上其實是近親,並且還是北美灰狼郊狼(coyote, Canis latrans)的雜交種(Hybrid)。

儘管動管局認為美國應撤銷對灰狼的瀕危動物保護,但其他的科學家對此看法產生質疑。他們認為會誕生出「灰狼與郊狼雜交種」的紅狼和東加拿大狼,實際上就是因為灰狼被大量獵捕而變得稀少,導致灰狼必須尋找其他狼群來做為其交配對象。為了釐清北美狼群的歷史由來,范霍德實驗團隊分析了 28 種犬科動物的基因序列——包含亞洲、墨西哥、加拿大以及美國的狼群和馴化的犬隻——每一個類別都包含將近 30 億個鹼基,藉此釐清犬科動物的演化歷史,了解個別動物的近親以及它們複雜的血緣關係。

運用全基因組序列(whole-genome sequence)比對基因的排列順序,范霍德實驗室的研究團隊發現歐亞狼群是在 6,000 到 117,000 年之前,分成兩種不同的血統。相比於之前的研究團隊利用化石鑑定,得到的時間是在一百萬年之前要來的近代許多。演化生物學家布里奇特.范霍德(Bridgett VonHoldt)表示「北美灰狼與郊狼實際上是近親關係,就算是不互相交配的灰狼與郊狼,我們也發現到它們擁有相同的基因。」

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但研究團隊還發現更多的郊狼基因出現在紅狼以及東加拿大狼之間更加推翻東加拿大狼的純種說。位於加拿大的阿岡昆公園(Algonquin Provincial Park),一般認定為擁有「純種」東加拿大狼的棲息地,科學家發現位於阿岡昆的狼群擁有 32% 的郊狼血統,而魁北克的狼群更高達 50% 的郊狼血統。研究團隊因此推測紅狼與東加拿大狼是在歐洲人抵達北美後才誕生的灰狼與郊狼的雜交種狼群,並且可能是灰狼逃過獵殺以及棲息地縮小後與郊狼交配而發展出的延續物種。「紅狼以及東加拿大狼不該被認為是單獨的物種」來自加州大學洛杉磯分校的此篇論文共同作者羅伯.韋恩(Robert Wayne)表示「實際上我們在它們(紅狼和東加拿大狼)身上找不到灰狼或郊狼以外的基因。」

但也有其他科學家針對此研究提出質疑;來自加拿大川特大學(Trent University)研究保護遺傳學的保羅.威爾森(Paul Wilson)認為范霍德實驗室的研究團隊在提出此結論前,應該要再比對更多東加拿大狼的基因樣本。

所以東加拿大狼值得保護嗎?

儘管雜交種是否能代表一個新的物種是演化生物學家們爭辯不休的話題,但這個研究的意義或許是在於即便不是純種的物種也可能需要保護。「雜交(Hybridization)是一個自然而且常見的演化過程」韋恩表示「東加拿大狼與紅狼的基因裡包含了演化的脈絡:像是哪些狼群的基因更適合居住在這些棲息地,哪些基因又更適合適應這些人類佔領的棲息地。」范霍德實驗室的研究團隊表示「東加拿大狼和紅狼同樣值得被重視和保護,而動管局對於灰狼需在瀕危動物名單上除名的論述是不成立的。」

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狼群的生存棲地與人類的生存棲地互相重疊時,我們可以做甚麼?圖/pixabay

其他科學家則表示這篇論文碰觸到在自然環境下,演化生物學的複雜性與需要精確定義的社會保護法規的差異。在范霍德實驗室(VonHoldt’s lab)擔任博士後研究員的琳達.拉特利奇(Linda Rutledge),表示「這個研究顯示在動物世界裡混合的血統來源其實是常見的,甚至是傳統上我們認定為純種的動物」她繼續補充說「並且這個研究告訴我們對於混種(血)物種,我們的動物保護政策有多過時。」但現實上,為了達到研究提出的雜交種動物保護目標,整個瀕危物種法案都會需要重新修改。在加拿大,東加拿大狼已被列為保育動物,因此部分的保育人士希望能把東加拿大狼也列入保育名冊,但在美國法律的認定之下,雜交種動物還無法列入保護。

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另外諷刺的是,因為本次的研究發現,動管局可能會把紅狼也一併除名,因為紅狼也是雜交種之一。「這個研究提出許多狼群的參考數據,結果卻反而讓這紅狼與東加拿大狼失去更多的保護。」黃石國家公園(Yellowstone National Park)的狼群保育計畫(wolf restoration project)負責人道格.史密斯(Doug Smith)說。

本研究的主要作者,普林斯頓大學的演化生物學家布里奇特.范霍德(Bridgett VonHoldt)指出「這個研究主要目的就是喚起人們對於紅狼以及東加拿大狼保育的重視,同時能重新檢視我們非黑即白的物種政策」。

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躺著也中槍的紅狼。圖/RedWolf@flickr

目前,雜交種動物是否能受到瀕危物種法案的保護,其實一直是一個灰色地帶美國動管局也仍拒絕對范霍德教授的論文內容發表任何評論。雪上加霜的是,從 1994 年開始,美國灰狼的復育行動逐漸出現成效,例如,至 2002 年為止,落磯山脈區域復育的灰狼數量已足使動管局將灰狼自保護動物名單上除名;在五大湖、黃石國家公園以及美國南方,也都觀察到灰狼數量的逐漸提升。若動管局最終將灰狼從瀕危動物名單除名,就表示獵人將有獵殺灰狼的權利,即使東加拿大狼的雜交種說得到更多人的認同,或許也難以撼動動管局所持的立場,因為即便東加拿大狼是灰狼和郊狼的雜交種,但郊狼並不受瀕危動物保護,這使東加拿大狼的地位變得有些尷尬。

就動管局目前的態度,我們可自 2011  年由威斯康辛自然生態局出版的〈東加拿大狼評估報告〉略窺知一二:「直到各方對於技術用語,包含物種(species)、雜交(hybridization)或基因滲入(introgression)等定義有明確共識之前,所有科學上對於演化祖先的分類以及東加拿大狼的分布區域比例仍有爭論空間」。

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最後,我們也可以想想的是:在台灣,我們是否也有跟美國灰狼在瀕危動物的保育上,所可能遇到相類似的問題。例如,墾丁國家公園的梅花鹿,是曾經野外滅絕的動物,然而在政府多年的復育之下,野外的梅花鹿數量由 233 頭已回升至一千多頭。北美灰狼和台灣梅花鹿同樣是受到人類棲息地的擴張,在野外幾乎滅絕(說幾乎是因為科學家在當時都無法收集到灰狼和梅花鹿在野外行跡的證據),北美灰狼從 1973 年瀕危動物法案通過後,便一直受到瀕危動物的保護,但有著類似命運的台灣梅花鹿卻從不在野生動物保育法的範疇。就我國目前的野生動物保育法而言,復育後的梅花鹿,因於野外滅絕[3]後經人為復育而野放,而無法納入「野生」動物的保護範圍,即便台大動物科學技術系朱有田教授已證實:台灣古代梅花鹿之 DNA 和墾丁野放梅花鹿之 DNA,具備血統的相關性。又對於墾丁國家公園附近的居民而言,這些造成他們困擾的梅花鹿,或許也是欲除之而後快。

究竟墾丁的梅花鹿是否應該有法律上的保護?而我們對於動物保育的執行,又是否應該跳脫出種種技術性與專業科學名詞等等的限制,而得對我國自然生態的多樣性及永續發展,產生最大的效益?美國的東加拿大狼,或許住在離我們時差十幾個小時的地方,但其保育與否的爭議,與其背後隱藏的種種問題,卻也是身在千里之外台灣的我們值得省思的。

  • 本文感謝莫先生,與其他匿名審查人士提供相關意見參酌。

延伸閱讀:

備註:

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  • 註一:本篇文章內容僅涵括至截稿日二零一六年八月十四日為止之相關新聞報導與文獻,若截稿日後該諸相關參考資料有所變動,讀者應以較新或經校正者為準。
  • 註二:本篇文章內容僅涵括作者本人在職期間與手邊有限資源能取得之最大範圍內相關新聞報導與文獻,若有其他相關參考資料與本文所述內容相牴觸,而有客觀方式能認定其較本文正確者,讀者應以該較新或經校正者為準。

內文註解:

  • 第一,這個故事會引起大家關注是因為美國牙醫帕瑪是合法的獵人,先前也有獵捕大型動物的紀錄。雖然他宣稱在辛巴威他完全依照當地辛巴威獵人的指示,但是萬萬沒想到竟然殺到鼎鼎大名的賽西爾,而且還拍攝了獵殺後的照片引起全球公憤,還引發明尼蘇達當地的大型抗議活動。但長久以來,辛巴威政府也必須靠捕獵獅子賺取相對的營收,即便捕獵已經是造成威萬基國家公園的獅子瀕危的主要原因之一。若對賽西爾的故事有興趣,可以看看英國衛報的追蹤報導
  • 第二,美國動管局原先將東加拿大狼認定為灰狼之亞種,因此當動管局調查認為實際居住在美國東北岸的大多數狼群都是東加拿大狼,且動管局未查到灰狼有在當地居住的證據時,便提出在這些區域中將灰狼從瀕危動物名單除名,在動管局官方網頁上仍可看到將灰狼除名的看法。但對於東加拿大狼是否就因此列入保護名單,動管局至今未發表相關意見。范霍德實驗室的研究學者因此認為若今天能證明東加拿大狼是灰狼與郊狼的混種,且觀察到郊狼往東部擴大其棲息地範圍,或許就能推論是灰狼受到生存威脅因此才與郊狼交配,因此霍德實驗室的研究學者對動管局的推論才存在相當的質疑,推論引用原文如下,「However, the endangered eastern wolf, which was only recently recognized as a distinct species (8–14) and is currently restricted to a small portion of its historic range, would not be listed under the current political landscape. Instead, the acceptance of the eastern wolf species has led the USFWS to propose the delisting of the gray wolf. The reasoning for this action is that the historical range of the eastern wolf is hypothesized to include the Great Lakes region and 29 eastern states to the exclusion of the gray wolf (11, 15, 16). Because the geographic range of the gray wolf as originally listed in the 1975 ESA petition included these areas, the USFWS subsequently proposed that the entire original listing was invalid.。」
  • 第三,在台灣預備進行梅花鹿復育時,野外梅花鹿已在1973年的調查報告中認定絕跡,只剩木柵動物園還有少數馴養的梅花鹿,因此後來是以木柵動物園的梅花鹿進行復育,所以我們在說明上以野外滅絕而非絕種來形容當時的梅花鹿分布會較為精確。而野生動物保育法認定之「野生動物」必須屬於在條文公布時仍在野外有生存蹤跡的動物,但因當時梅花鹿只剩下少數受人類馴養,因而有所謂「野生動物」認定上的困難。

論文出處:

參考資料:

  1. Virginia Morell, “How do you save a wolf that’s not really a wolf?” [July 27, 2016]
  2. Reuters in Harare, “Cecil the lion: Zimbabwe will not charge US dentist over killing” The Guardians [October 12, 2015]
  3. Official Website of The United States Fish and Wildlife Service
  4. Department of the Interior U.S. Fish and Wildlife Service, “Endangered Species Act ot 1973, As Amended through the 108th Congress
  5. The United States Fish and Wildlife Service, “Endangered Species Act Basic
  6. Becky Ferreira, “The Red Wolf Is Mostly Coyote” [July 27, 2016]
  7. FWS, Wolf – Western Great Lakes, “Final Decision to Delist Wolves in the Western Great Lakes
  8. 墾丁國家公園管理處,台灣梅花鹿復育計畫
  9. 朱有田,國立台灣大學, 墾丁國家公園臺灣梅花鹿繁殖群基因多樣性保存及應用計畫
  10. 王穎,中華民國國家公園學會,墾丁國家公園及鄰近地區野生臺灣梅花鹿調查及其族群經營管理探討(二)
  11. 復育30年有成 墾管處要為梅花鹿爭取「野生」定位,環境資訊中心
  12. 林均翰,臺灣梅花鹿的消逝、重生與危機,關懷生命協會
  13. 中央研究院生物多樣性研究中心,台灣物種名錄
  14. 行政院農委會林務局,保育類野生動物名錄(103年7月2日生效)
  15. LCA秘書處,誰來保護人工復育梅花鹿?關懷生命動物協會 [May 12, 2014]
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Sophie Liao
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泛科學實習編輯,台大化工系畢,涉獵領域包含文學、化學到能源,現在是Big Bang Theory前兩季的忠實觀眾與科學宅,最愛電影之一是星際大戰第六集,家裡尚無光劍。

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派大星有頭無身,不該穿褲子?!
胡中行_96
・2023/11/13 ・1778字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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經典兒童動畫系列《海綿寶寶》(SpongeBob SquarePants)裡,主要角色海綿寶寶、派大星、蟹老闆、章魚哥等,還有其他海洋生物,各個人模人樣。就算沒穿上衣,也至少套了件褲子。[1]這裡其實有個值得深思的前提:任何動物倘若想學人類穿褲子,得先搞清楚下半身在哪裡。[2]而根據 2023 年 11 月登載於《自然》(Nature)期刊的海星論文,[3]我們能大膽宣告:派大星不應該穿褲子。不是會被海水沖走的那種乾脆別穿,而是根本就不曉得該怎麼辦的只好不要穿。

派大星表示:「呃…。」圖/SpongeBob SquarePants on GIPHY

棘皮動物 vs. 兩側對稱動物

海綿寶寶有次請派大星,把新鞋穿在腳上給牠看。「你會想看我穿在…手上嗎?」派大星問。睿智又隨和的海綿寶寶覺得都可以,畢竟手套也能戴在腳上。[4]此處劇情的安排,很巧妙地迴避了一個相當關鍵的問題,那就是如何區分海星的身體部位。

如果今天討論的是狗、蝙蝠、蜘蛛、鯊魚,甚至蛞蝓,這些動物的身體,皆有明確的頭尾以及對稱的兩邊。因此,就算找不到手、腳,也能硬把褲子套在下半身。[2]海星、海膽等棘皮動物(echinoderms),跟昆蟲、軟體動物、脊椎動物一樣,都是從左右對稱的祖先演化而來。[3, 5]現代海星幼年時期的外型,也還是兩側對稱動物(bilateria)的模樣;不過長著、長著就長歪了,變成由數瓣完全相同的單位,所組成的放射狀造型。[2, 3, 5]嘴長在底部中央,肛門則於背面朝上,[2]與擬人化還迸出眼睛、眉毛的派大星,大相逕庭。

海星(左)與海膽(右)成年(上)和幼體(下)的形貌。圖/Grausgruber A, Revilla-i-Domingo R. (02 AUG 2023) ‘Evolution: Tracing the history of cell types’. eLife, 90447.(Figure 1A;CC BY 4.0

海星頭尾的假說

生物學家早已知道,海星內部有內骨骼、肌肉,以及消化、水管和中樞神經系統等。然而,過往對其頭尾的方向順序,卻有多種不同的假設,例如:某隻觸角為首,對面那邊就是尾;每隻觸角各司其職,依序繞一圈,分別擔任從頭到尾的身體部位;由正中央的頭朝末梢,箭靶般向外劃分;或是蛋糕般由下而上層疊,整隻倒栽蔥等。[3]

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《自然》期刊這篇論文的美、英研究團隊,抓成年的 Patiria miniata 海星,來跟兩側對稱動物,比較基因分佈,以驗證上述的假說何者正確。比方說,一個活化的基因,若通常位在其他動物的頭部;我們就可以將它出現於海星身上的區塊,也視為頭部。[3]

海星有頭無身

研究團隊在Patiria miniata海星身上,比對到一些活化的前腦(forebrain)、中腦(midbrain),以及中腦與後腦(hindbrain)交界的基因,確定海星有頭部。然後,就沒有然後了。[2, 3]尋遍不著軀幹在哪的研究團隊表示,所謂的「觸角」或「腕」,其實是頭的延伸。[5]總之,以前的那一堆假說全錯,而且海膽等其他棘皮動物,很可能也是這種只有頭的情形。[2]換句話說,符合最新科學描述的派大星,應該是顆嘴巴貼著海床,沒穿褲子的頭,靠著周圍密佈的管足移動、覓食。[5]

「哦~」派大星恍然大悟。圖/SpongeBob SquarePants on GIPHY

多數動物發展出兩側對稱的身體後,不會再走回頭路。[2]海星倒著幹就算了,還在途中搞丟了軀幹,而且不曉得是什麼時候遺失的。研究團隊等於才剛解開一個謎團,馬上又發現了新的問題。接下來可得埋首化石堆,弄清楚海星在演化的過程中,發生了什麼事。[5]

  

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參考資料

  1. List of SpongeBob SquarePants characters’. Wikipedia. (Accessed on 05 NOV 2023)
  2. Nature Video. (02 NOV 2023) ‘How would a starfish wear trousers? Science has an answer’. YouTube.
  3. Formery L, Peluso P, Kohnle I, et al. (2023) ‘Molecular evidence of anteroposterior patterning in adult echinoderms’. Nature.
  4. SpongeBob SquarePants: Your Shoe’s Untied/Squid’s Day Off’. IMDb. (Accessed on 03 NOV 2023)
  5. Davis N. (02 NOV 2023) ‘Starfish ‘arms’ are actually extensions of their head, scientists say’. The Guardian, Australia.
胡中行_96
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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。

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為什麼腿短短,走路還搖搖晃晃?解密企鵝賣萌的背後真相!——《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》
晨星出版
・2023/10/24 ・1652字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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企鵝搖搖晃晃地走路

圖/giphy

說到用兩隻腳走路的鳥類,就不得不提企鵝。企鵝用兩隻腳在冰上搖搖晃晃走路的樣子非常可愛。在水中卻可以自由自在地高速游泳、追捕魚,這兩種樣子帶給人的印象有非常大的不同。

話說,企鵝意外地可以走很長一段距離。牠們會在地上蒐集石頭來作巢,所以當然要可以走到築巢的地點。通常企鵝類的繁殖群會位在距離海岸線幾百公尺的地方,但有時會在距離海岸 3 公里以上的內陸,想像企鵝排成一列搖搖晃晃地走 3 公里,實在是可愛至極。

說是這樣說,但是走 3 公里,我們人類都覺得有點遠了,企鵝真的可以搖搖晃晃走過去嗎?

牠們的走路方式感覺效率很差,好像很累。企鵝走路時腳會使用的力量以及計算其所需能量的研究顯示,企鵝的走路方式一如外表印象,效率很差。大概所有人都會覺得「我想也是」吧,但我們不妨來仔細思考為什麼會效率很差。

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圖/giphy

鵝生好累!企鵝其實一直蹲著?

在討論企鵝的步行時,首先得要知道的是其獨特的體型。企鵝看起來是用兩隻腳站著,腳感覺極端的短。大概因為身上的毛色彷彿穿著燕尾服一樣,總覺得像是人類的喜劇演員一般。

但是牠嚴格說來並不是「站著」。看企鵝的骨骼圖(圖一)就很清楚。髖關節跟膝關節強烈彎曲的姿勢,以人類來說就是「蹲著」。換言之,企鵝時時刻刻都是蹲著的,連走路時也是蹲著的狀態。試著自己蹲著走路看看,就會像企鵝那樣搖搖晃晃地。牠們搖搖晃晃的姿態,背後的祕密就是體型與姿勢。

而由此延伸,企鵝的步行方式非常沒效率的理由,可能就是身體橫向搖擺和轉動幅度非常大。搖擺跟旋轉的動作,對前進而言怎麼看都是不必要的舉動,但是根據之前的研究,其實企鵝不搖晃反而效率會更差。之前也說過雙足步行的動能跟位能要有效率地轉換,才能有效率地運動,但企鵝似乎是用橫向搖擺的動作來進行這種能量轉換。

圖一、企鵝的樣子跟人很像,所以如果讓企鵝在山手線月台上排隊,也不會有人發現(右),但是如果看骨骼(左),企鵝蹲下來就可以跟站著的人類簡單區分開來。

短腿優先?

也就是說,企鵝走路效率不佳的理由,跟牠們這種體型跟姿勢有關。

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企鵝的腳確實很短,以現在還活著的企鵝種類來說,體型最大的皇帝企鵝的體重將近 20 公斤,和澳洲的平胸鳥類鶆䴈幾乎相同,然而比較這兩種鳥類的腿長的話,鶆䴈的髖關節大概在 80 公分高的位置,而皇帝企鵝大概在 30 公分高左右。明明體重差不多相同,企鵝的腳的長度卻只有鶆䴈的一半以下,步行效率差也是沒辦法的事。

本章已經反覆提過好幾次,腿愈長一般來說會步行速度愈快、效率也愈好,企鵝的短腳和蹲下的姿勢非常不適合走路,這點沒有人能否定。

圖/giphy

企鵝的腳會這麼短,恐怕是為了在寒冷地帶保住體溫。雖然也有棲息在熱帶的企鵝,但多數企鵝都棲息在極地,在水中跟地面上不失去體溫就是牠們最重要的課題。四肢末梢要是比較長,就會因為體積的表面積變大,容易失去體溫。所以在寒冷地帶演化的物種,耳朵等突出部位通常都會比較小。

雖然意外地能走很長距離,但企鵝仍然主要屬於在寒冷地區游泳的鳥類,為此演化出的短腿跟蹲著的姿勢,必須讓身體左右搖晃走路來補足才更有效率。

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——本文摘自《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》,2023 年 8 月,晨星出版,未經同意請勿轉載。

晨星出版
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動物移動方式大不同!獵豹為什麼跑這麼快?——《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》
晨星出版
・2023/10/23 ・1560字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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動物的移動方式及進化

動物會使用肌肉骨骼系統來進行各種運動,有時是只動身體的一部分,有時則是移動整個身體,讓自己移往其他地方的情況。理所當然的是,動物將自己整個身體移動到其他地方,會比只有動一部分身體需要更多的能量。所以移動時會特別需要注重效率。

動物們在進化過程中獲得各種生活形態,以及適合該生活形態的移動方法。只要看看動物們的走路方式,就能理解這個進化過程。

像山椒魚等兩棲類動物,以及蜥蜴、壁虎等爬蟲類,都是從軀幹伸出四肢來撐起身體,並扭動身軀,一一藉著四肢的支點往前方移動(圖一)。扭動軀體的運動跟魚在游泳時的軀幹動作很類似。兩棲類和爬蟲類是脊椎動物進化過程中最初上陸的動物們,本來就擁有類似魚那樣扭動身軀的身體構造,要善用這種構造在陸地上運動,就演化出了這樣的走路方式吧。

圖一、壁虎的步行姿勢。隨著步伐,脊骨(白線)會左右大大彎曲。

後來兩棲類中有一部分軀幹變短、後肢也變得發達,那就是蛙類(圖二)。長長的後肢可以產生強大的跳躍力。說到彈跳,身體要是扭來扭去的穩定性就不好,要是身體變短,就不會扭來扭去的了。因為獲得了短身軀跟長後肢,使得蛙類可以進行大幅度跳躍。

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圖二、青蛙的骨骼標本。長腳可以進行強力跳躍,短短的軀幹則讓跳躍時可以保持身軀穩定。

一部分的爬蟲類(恐龍類)和哺乳類的四肢又更加發達,可以進行多樣化的運動。他們的四肢不只是變長,還跟兩棲類或蜥蜴等爬蟲類不一樣,四肢不是生長在身體兩側,而是下方。往下生長的四肢可以高高舉起軀幹,只要前後擺動四肢就能移動了。

比起移動整個身體,只有四肢動作的效率會比較好。另外,體幹如果可以不激烈動作,身體就可以比較安定,而且更容易控制。結果就能實現高速運動。另外,像鹿或是馬等擅長跑步的動物,牠們的四肢,特別是末端部分會很長(圖三)。腳變長的話,跨一步的距離也就會變長,可以跑得比較快。

圖三、馬(左)和人(右)的骨骼,馬的掌骨跟肱骨差不多是同樣長度,人的骨骼圖為臼田隆行作畫。

本來哺乳類也不是軀幹就保持不動,而是軀幹跟四肢經常一起協調地動作,但是方向跟魚或蜥蜴的橫向運動不同,是身體往腹背方向彎曲再伸直,像是為人熟知的貓科動物跑步時的動作。例如,獵豹跑步時,身體會大大彎曲再伸直,用全身力氣來有力地跳躍並讓步伐加大,創造出陸地上最快生物才有的跑步速度。(圖四)

圖四、跑步中的獵豹。跑步時脊骨(白線)會往腹背方向大大彎曲再伸直,讓每一步的步伐距離變長。

所有哺乳類雖有程度差別,但似乎都有像這樣身體往腹部方向屈伸的動作。前面所述的馬跟鹿等動物,雖然看起來軀幹動作沒這麼大,但脊骨還是會反覆進行彎曲再伸直的動作。只是活動程度比貓科動物少得多了。

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稍微離題一下,從陸地再度回到水中的哺乳類也不例外,海豹或海狗、鯨魚等動物,游泳時的脊椎也是往腹背方向屈伸的。魚類一般是身體往兩側扭動來游泳,所以我們可以說水棲哺乳類的身體往腹背方向屈伸,是因為從腳配置在軀幹下方的哺乳類演化而來,可以說水棲哺乳類才有這樣的特性吧!

——本文摘自《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》,2023 年 8 月,晨星出版,未經同意請勿轉載。

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