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羅塞塔始源小菊虎:9900萬年前失足,從此凝結在時間中

蕭昀_96
・2016/10/09 ・1558字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

琥珀是由古代植物分泌的樹液經長時間掩埋於地底下並歷經化石化的過程,最終形成的珍貴半寶石,要是當形成琥珀的樹脂在流出時包埋了週遭環境中的生物,就會穿越時空的限制成為珍貴的琥珀生物化石,為人類探索古代生物的珍貴研究材料。

包裹著羅賽塔始源小菊虎的琥珀生物化石。圖/作者蕭昀提供。
包裹著羅賽塔始源小菊虎的琥珀生物化石。圖/作者蕭昀提供。

緬甸出產的琥珀產量大、品質優良,定年的結果指出其年代約為 9900 萬年前(晚白堊紀,森諾曼階),緬甸琥珀保存大量完好的植物、昆蟲、節肢生物、小型爬蟲類,甚至是小型鳥類的翅膀,因而成為近年研究琥珀生物群的學者所專注的其中的焦點之一。

蓬萊異角菊虎 Fissocantharis formosana (Pic, 1910)異角菊虎屬是物種多樣性相當高的屬別,而蓬萊異角菊虎是臺灣產異角菊虎中常見的種類,棲息於低海拔森林且白天會訪花,部份種類的異角菊虎雄蟲具有特化的膨大構造,蓬萊異角菊虎則無(圖中為雄蟲)。圖/作者蕭昀提供
蓬萊異角菊虎 Fissocantharis formosana (Pic, 1910)異角菊虎屬是物種多樣性相當高的屬別,而蓬萊異角菊虎是臺灣產異角菊虎中常見的種類,棲息於低海拔森林且白天會訪花,部份種類的異角菊虎雄蟲具有特化的膨大構造,蓬萊異角菊虎則無(圖中為雄蟲)。圖/作者蕭昀提供

菊虎是一群色彩斑斕、身體修長且翅鞘柔軟的陸生甲蟲,目前已記錄超過 5000 個現生物種,有關菊虎的介紹可參考本文〈兩種以臺灣原住民族命名的菊虎新種:賽德克狹胸菊虎、鄒狹胸菊虎〉。已知的菊虎科化石紀錄多為琥珀包埋化石,而其中最早的報導紀錄則來自約 1.25 到 1.35 億年前的黎巴嫩琥珀(早白堊紀),只可惜該標本身體後方完全損毀,以致無法確認的正確的分類地位。

目前已被完整描述並發表的化石菊虎種類共 25 種,其中年代最古老的物種是今年上半年由奧瑞岡州立大學整合生物系的名譽教授 George Poinar 和義大利的菊虎專家 Fabrizio Fanti 發表的 Ornatomalthinus elvirae,屬於菊虎亞科的成員。

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而我們這個研究則發現並描述了保存於緬甸琥珀的另外一個種類,我們根據其形態特徵,判定這個 9900 萬年前不幸失足而被包裹入樹脂的苦主為尖鬚菊虎亞科(Malthininae)、小菊虎族(Malthodini)的成員,為已知尖鬚菊虎亞科年代最早的化石物種。我們將其命名為:羅塞塔始源小菊虎Archaeomalthodes rosetta, Hsiao, Ślipiński & Pang, 2016)屬名語源來自「古」(Archaeo-) 和「小菊虎屬」(malthodes);種小名來自「羅塞塔石碑」(Rosetta Stone),暗喻本種為探索早期菊虎演化進程中的關鍵線索。

羅塞塔始源小菊虎Archaeomalthodes rosetta,琥珀形成年代約為白堊紀晚期,從外觀特徵推測本種可能同其現生族裔般有著訪花行為。圖/作者提供
羅塞塔始源小菊虎(Archaeomalthodes rosetta),琥珀形成年代約為白堊紀晚期,從外觀特徵推測本種可能同其現生族裔般有著訪花行為。圖/作者蕭昀提供

除了上述兩個已描述的緬甸琥珀菊虎種類外,一些有關緬甸琥珀生物群的研究文獻,也不時提到菊虎科昆蟲的紀錄,推測本科的昆蟲在中生代末期應該已相當的豐富。此外,在已描述的化石菊虎科成員中,尖鬚菊虎亞科的物種占了大多數,顯示本亞科在菊虎科的演化初期中可能已具備了相當的物種多樣性。

羅塞塔始源小菊虎的整體外形特徵已和現生的尖鬚菊虎亞科相當接近,同時緬甸琥珀中亦有相當豐富的開花植物,推測本種可能同現生族裔有相同的訪花行為,有關於此部份則需要未來更多的化石證據去證實。

此研究成果於 2016 年 9 月 15 日,電子版線上刊載於古生物學領域國際期刊《白堊紀研究》(Cretaceous Research)。

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  • 此文由國立臺灣大學昆蟲學系學生蕭昀撰寫,響應 PanSci 「自己的研究自己寫」,以增進眾人對基礎科學研究的了解。

參考文獻:

  • Hsiao, Y., Ślipiński, A., Deng, C., Pang, H. 2017. A new genus and species of soldier beetle from Upper Cretaceous Burmese amber (Coleoptera, Cantharidae, Malthininae). Cretaceous Research 69: 119-123.
    Doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.cretres.2016.09.002
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蕭昀_96
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澳洲國立大學生物學研究院博士,在澳洲聯邦科學與工業研究組織國立昆蟲標本館完成博士研究,目前是國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所博士後研究員,曾任科博館昆蟲學組蒐藏助理。研究興趣為鞘翅目(甲蟲)系統分類學和古昆蟲學,博士研究主題聚焦在澳洲蘇鐵授粉象鼻蟲的系統分類及演化生物學,其餘研究題目包括菊虎科(Cantharidae)、長扁朽木蟲科(Synchroidae)、擬步總科(Tenebrionoidea)等,不時發現命名新物種,研究論文發表散見於國內外學術期刊 。

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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兩種以臺灣原住民族命名的菊虎新種:賽德克狹胸菊虎、鄒狹胸菊虎
蕭昀_96
・2015/04/08 ・1649字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 531 ・七年級

Figure

講到新種就好讓人興奮!雖然圖中的菊虎看起來只像是「觸角又長又不發光的螢火蟲」(咦?怎麼聽起來跟蟑螂也有點像?),但卻有好帥氣的原住民名字,牠們是新種菊虎:賽德克狹胸菊虎和鄒狹胸菊虎。

菊虎科(Cantharidae)是一群色彩斑斕、體態修長且翅鞘柔軟的陸生甲蟲。臺灣的菊虎已知有165種並複分3個亞種,其分類學研究始於二十世紀初,主要由歐洲學者發表了多數的種類,至今國內尚未有專家針對此類群進行專門研究。

黑足隱翅菊虎(Ichthyurus klapperichi Brancucci, 1983) 隱翅菊虎族是一群外型奇特的菊虎類群,牠們的腹部細長且翅鞘短小而無法完全覆蓋後翅。黑足隱翅菊虎是臺灣春夏季十分常見的隱翅菊虎,牠們喜歡聚集於殼斗科花叢間訪花,具有相當好的飛行能力。
黑足隱翅菊虎(Ichthyurus klapperichi Brancucci, 1983)
隱翅菊虎族是一群外型奇特的菊虎類群,牠們的腹部細長且翅鞘短小而無法完全覆蓋後翅。黑足隱翅菊虎是臺灣春夏季十分常見的隱翅菊虎,牠們喜歡聚集於殼斗科花叢間訪花,具有相當好的飛行能力。

由於菊虎的體色變異範圍非常大,所以很難從牠們的外表來鑑定種類。直到20世記中葉,堪稱菊虎分類之祖的Wittmer建立了以雄蟲外生殖器結構作為種類劃分的診斷性特徵後,全球菊虎科分類研究才開始有了系統性的發展。那為何要這麼害羞的以雄蟲的外生殖器結構作為物種定界的依據?

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這跟昆蟲學中的鎖鑰假說(lock-and-key hypothesis)有關。這是一種解釋昆蟲種間機械隔離的學說,認為昆蟲的雌、雄兩性的生殖器的相應如鎖與鑰匙般吻合,不同種間的關係明顯不同,走錯家門、帶錯鑰匙可是不得其門而入。

臺灣的地形變化多樣,除了地形隔離外,生物本身也因生態習性而導致的播遷能力不佳,長時間下來即使外表上變異不大,卻產生了物種分化。狹胸菊虎屬(Stenothemus)有別於多數喜於春季現身的菊虎,出沒夏末至冬季的中高海拔森林,夜晚具有趨光性,會被水銀燈的燈光吸引,臺灣本屬成員已知有四種,是筆者非常有興趣的類群之一。

粗腿單爪菊虎 Habronychus (Monohabronychus) multilimbatus (Pic, 1911) 單爪菊虎由於其爪子不開裂或基部不具齒凸而得名,粗腿單爪菊虎是臺灣產單爪菊虎中常見的種類,雄蟲的腿節膨大,雌蟲則否(圖中為雌蟲),白天會訪花而夜晚則具有趨光性。
粗腿單爪菊虎 Habronychus (Monohabronychus) multilimbatus (Pic, 1911)
單爪菊虎由於其爪子不開裂或基部不具齒凸而得名,粗腿單爪菊虎是臺灣產單爪菊虎中常見的種類,雄蟲的腿節膨大,雌蟲則否(圖中為雌蟲),白天會訪花而夜晚則具有趨光性。

2013年寒風刺骨的11月天,筆者與學長姐一同前往南投仁愛鄉中高海拔山區採集,一路上各種不順、意外連連,例如才剛出門筆者就把採集用具忘在搭車處的椅子上(等發現的時候人已經在海拔2100公尺的地方了……)以及臨時無法在預訂地點進行燈光誘集的窘境等等諸如此類,最後筆者隨意指向的一處路邊當採集點(就決定是這裡了!!),結果意外地在一群大和田氏狹胸菊虎(Stenothemus owadai)中發現一種外觀上與其他已知種略有差異的狹胸菊虎。

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直覺告訴我這可能是個尚未被描述的種類,回到實驗室後,筆者立刻開始進行雄蟲外生殖器的解剖以及比對,當那個擁有特殊幾何結構的外生殖器就這樣「啵!」的拉出來後,已經快要貼在目鏡睡著的我瞬間眼睛亮了,外生殖器結構跟已知種有著顯著的差異,證實這是一種新種的狹胸菊虎。

興奮之餘開始著手進行新種的發表,然而在2014年初夏一個意外的契機,筆者向農業試驗所和倫敦自然史博物館商借到一批產地為南投信義鄉、嘉義阿里山鄉,與筆者採集到的這種非常相似的標本,原來以為是同一種,沒想到檢查雄蟲生殖器結構後,竟然又是一另一個獨立的新種。由於兩個種類的模式產地與賽德克族和鄒族的世居地重疊,便以兩個臺灣原住民族命名為賽德克狹胸菊虎(Stenothemus seediq)、鄒狹胸菊虎(Stenothemus cou)。

  • 此研究成果於2015年3月25日,發表於國際期刊【動物分類群】(Zootaxa)
  • 此文由國立臺灣大學昆蟲學系大三生 蕭昀撰寫,響應PanSci 「自己的研究自己分享」,以增進眾人對基礎科學研究的了解。
  • 參考文獻:Hsiao, Y (2015) Description of two new species of the genus Stenothemus from Taiwan (Coleoptera: Cantharidae). Zootaxa 3937: 386–392. doi: 10.11646/zootaxa.3937.2.9
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澳洲國立大學生物學研究院博士,在澳洲聯邦科學與工業研究組織國立昆蟲標本館完成博士研究,目前是國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所博士後研究員,曾任科博館昆蟲學組蒐藏助理。研究興趣為鞘翅目(甲蟲)系統分類學和古昆蟲學,博士研究主題聚焦在澳洲蘇鐵授粉象鼻蟲的系統分類及演化生物學,其餘研究題目包括菊虎科(Cantharidae)、長扁朽木蟲科(Synchroidae)、擬步總科(Tenebrionoidea)等,不時發現命名新物種,研究論文發表散見於國內外學術期刊 。