0

0
0

文字

分享

0
0
0

中世紀鮭魚減少之謎:是誰謀殺了鮭魚?

陳柏成 (Po Cheng Chen)
・2016/08/21 ・2420字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

你曾聽過某位古人,因為看到魚兒「逆游而上」,因此奮發圖強,並為國家奉獻的故事嗎?姑且不論這位仁兄是否真的這麼勵志,可以確定的一件事情是,某一些魚類確實會「逆流而上」,而鮭魚(salmon),正是有這種能力的魚類之一!

鮭魚梗圖
早期國小課本的必讀教材。然而蔣公所處的浙江省奉化縣,真的有小魚逆流而上嗎?

鮭魚之所以會努力的逆流而上,目的其實是在於回到上游產卵。當小鮭魚在淡水環境出生後,便會到海水環境慢慢長大;等到成為一隻隻具有交配能力的成魚後,便會回到他們原來出生的故鄉進行交配繁殖,並生出下一代小鮭魚;而為了完成這趟旅程,便出現了鮭魚們力爭上游如此激勵人心的場景。

如今,在歐洲西北部份地區,鮭魚返鄉的數量已經比過去還來得少;除了水質污染可能是影響數量的原因外,根據來自荷蘭奈梅亨大學(Radboud University)生態學家的研究,過去水力設施的興建也決定了很大因素。

生態學家與歷史學家的角色融為一體

首先,學者透過文獻分析法(Archival Research)[1],蒐集過去各種資料,例如和魚市場交易有關的租約、報告、許可證甚至各種清冊,來建立數據資料庫。透過這樣的研究形式,生態學家不再僅僅只是一個生態學家,為了花更多時間了解背後的文獻脈絡,他們必須同時化身為半個歷史學家。而透過分析,他們發現鮭魚自西元13世紀中葉以來,有將近99%的數量消失。但是,為什麼這些鮭魚數量會減少呢?

  • 註[1]:文獻分析法為將任何關於現存文獻(existing documents)的資料,透過觀察、蒐集、分析、解釋與其他相關資料,從中建立起研究主題和理論關連性的過程。

首先第一個可能原因是:是過度捕撈造成的嗎?然而透過西元 13 世紀以來的資料,顯示出捕魚的程度並不足以影響鮭魚的數量。那麼是否會是人類在水力系統上的興建,進而影響生態?有趣的是,若我們身處在西元 1000 年,你會注意到有許多地方都有水車磨坊(water mill)的設施;而事實上依據不同類型的設計,對於河床所造成的衝擊差異也將非常大。

watermill
水車磨坊的興建,對於鮭魚洄游過程造成影響。圖/ Radboud University

透過資料分析,學者 Lenders 確認了水車磨坊的興建與鮭魚數量的減少具有十分密切的關連。理由之一在於,水車磨坊需要水壩,而水壩的存在便阻擋了鮭魚返鄉回到上游產卵。不過,雖然回家的路上充滿各種挑戰,但憑藉著優秀的跳躍能力,不少鮭魚還是能夠回到上游產卵的區域。但這時另一個問題來了:就算回到原本應該產卵的地帶,也不代表這個環境足夠適合再讓鮭魚繁殖下一代。

為什麼會這樣呢?因為這些水力設施,連帶的會影響到河流的流量,這將會造成許多的沈積物留在上游而不會被帶走;如此一來,原本鮭魚們用來在上游產卵的砂礫河床便被這些沈積的沙泥所覆蓋,自然的也就讓這些迫不期待繁衍的鮭魚們找不到適合的產卵地點,進而漸漸減少了整體的鮭魚數量。

對生態系統造成的衝擊

如果沒有鮭魚,究竟會對生態造成什麼影響呢?以人類來說,最容易感受的變化之一就是,能吃的美味生魚片變少了!但美食之於人們來說,僅僅只是口腹之慾的問題,少了牠們,雖然少了一道道佳餚,但至少我們一般人還是可以安然地活下去(除非你得到了吃不到鮭魚壽司就會死掉的病);然而對於與我們共存在自然界的其他生物來說,可就沒那麼輕鬆了。舉例來說,鮭魚在返鄉途中常遇到的大魔王之一便是熊,少了鮭魚,熊的數量連帶也會因為食物來源的不足跟著銳減。事實上不只是熊,舉凡狼、老鷹等會以鮭魚作為食物的生物來說,都會造成不小衝擊;而也因為生態系統實際上是複雜且相互牽連的,不只是鮭魚,不同物種的消失甚至滅絕,都有可能影響到我們人類的生活,而這些衝擊絕不單單只是吃不吃得到美食那麼簡單,因為大環境的改變,同時也意味著我們的生存將面臨更殘酷的挑戰。

1024px-Adult_sockeye_salmon_encounter_a_waterfall_on_their_way_up_river_to_spawn
就算前方路途險峻,鮭魚依舊勇往直前。圖/WIKIMEDIA

回過頭來看台灣:攔砂壩對櫻花鉤吻鮭的影響

前述提到,水力設施的興建,除了影響鮭魚返鄉,對於產卵區域也會造成衝擊;而以台灣的保育魚種櫻花鉤吻鮭來說,雪霸國家公園在西元 1991 年至 2001 年期間,在武陵的高山溪共拆除了四座攔砂壩,那麼是否對後來的鮭魚復育產生正面的影響呢?

答案是肯定的。雖然在拆除與否的過程中,有各方的討論,但最後的卸除,正也提供了很好的實驗機會,讓我們進一步瞭解水力設施的興建對溪流與魚類資源有多大的危害,並提供量化證據與實測的資料。以台灣為例,在攔沙壩拆除後,因有更多的泥沙被帶走,因此提高了河床中大石頭存在的比例,讓更多水生生物在遭遇如颱風等天災時,得以有避難之地;另外水溫的降低,及減少族群間空間上的隔離,一來提高了鮭魚受精卵的孵育率,同時也增加了遺傳多樣性,使得高山溪在西元 2001 年拆除攔砂壩後,整體鮭魚數量轉為正成長。

從台灣的例子,可以讓我們瞭解,除了前述提到歐洲的水力磨坊外,不同形式的水力設施,如攔砂壩,都有可能影響鮭魚的棲息環境,進而威脅到牠們的生存;而在中世紀,歐洲西北部地區的鮭魚研究,若非藉由充足的歷史文獻分析,我們也將難以理解,原來當時水力磨坊技術的進步及擴建,竟是造成鮭魚大量減少的主因!

最後,推薦大家欣賞動物星球頻道的一集節目:《大自然盛事:大洄遊》,可以帶你更深刻的認識鮭魚的一生;當你透由一幕幕畫面感受鮭魚在返鄉時所面臨的挑戰時,或許你也有機會和那位開頭所述的古人一般,受到啟發而「力爭上游」了吧!

參考資料:

  1. Lenders, H. J. R. et al. Historical rise of waterpower initiated the collapse of salmon stocks. Sci. Rep. 6, 29269; doi: 10.1038/srep29269 (2016).
  2. Radboud University. “Medieval water power initiated collapse of salmon stocks.” ScienceDaily. ScienceDaily, 20 July 2016
  3. 鐘豐昌、林幸助,拆除攔沙壩–再現溪流生機,科技大觀園,2008。

數感宇宙探索課程,現正募資中!

相關標籤: 生態保育 鮭魚
文章難易度
陳柏成 (Po Cheng Chen)
12 篇文章 ・ 5 位粉絲
熱愛自然科學,曾擔任PanSci實習編輯,現於美國夏威夷大學就讀博士班。如有任何問題,歡迎來信:consciencecpc@gmail.com


2

4
1

文字

分享

2
4
1

我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?

胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)


數感宇宙探索課程,現正募資中!

所有討論 2
胡中行_96
29 篇文章 ・ 26 位粉絲
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)。臉書:荒誕遊牧。