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美人魚的秘密:行走的海牛—《25種關鍵化石看生命的故事》

PanSci_96
・2016/12/25 ・4313字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

  • 編按:「生命啟始、萌芽於大約三千四百六十五『百萬年』前(也就是,近三十五億年前),註記在澳洲西部,所謂『頂角燧石』中的一群藍綠藻化石群。」(引述自推薦序)截至目前已知的 35 億年生物長河中,許多物種曾生活在這塊土地,卻有超過 99% 的物種都已經滅絕。我們想多了解牠們的故事,只能從現存的少少線索來拼湊。在《25種關鍵化石看生命的故事》中,作者挑選了演化史上重要的 25 種化石來介紹,不僅包含了化石帶給我們的演化故事,也包含了化石發現者、研究者的探索足跡。
  • 關於美人魚的傳說可以追溯到數千年前,即使現在仍有些人相信真的有美人魚這種神祕的物種存在。對於動物學家而言,他們會說其實美人魚根本是人們誤認了「海牛」啦!究竟海牛是什麼樣的生物呢?本文摘錄自「行走的海牛」章節。
傳說中,美人魚擁有女人的上半身,和魚的下半身。幾千年來這神秘的生物出現在各種西方文化中。圖/By Mehgan Heaney-Grier - Mehgan Heaney-Grier, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9525115
傳說中,美人魚擁有女人的上半身,和魚的下半身。幾千年來這神秘的生物出現在各種西方文化中。圖/By Mehgan Heaney-Grier – Mehgan Heaney-Grier, CC BY 3.0, wikimedia commons.

牠的身體一直到腰部都還滿像是人類,但是腰部以下則像是魚類,有寬扁新月狀的尾巴。牠的臉圓圓滿滿的,鼻子寬扁,黑髮之間摻雜了灰髮,披散在肩膀上,覆蓋住腹部。牠從水中起身時,會用前肢把頭髮從臉上撥開,再次下潛時會發出獅子狗般的鼻音。我們其中一人拋出魚鉤,想看看牠會不會咬。結果牠從此下潛,再也沒有出現。

──賀伯.溫特(Herbert Wendt),《來自諾亞方舟的美人魚!》(Out of Noah’s Ark Mermaids!)

神秘又美麗的美人魚傳說

美人魚可以追溯到數千年前與海有關的傳說,在許多文明中也都有蹤跡可尋。已知最古老的起源,是西元前兩千三百年的亞述傳說,女神阿塔迦提斯(Atargatis)因為誤殺自己所愛的牧羊人,把自己變成美人魚做為懲罰;推估在西元前第八世紀完成的,希臘詩人荷馬作品《奧德賽》中,身體像魚的神祕女性會唱出令人難以抗拒的歌聲,引誘水手撞上岩石而死;謝赫拉莎德(Scheherazade)的《一千零一夜》故事裡,也曾提到神祕的「海女」。

過去兩千年裡,幾乎所有西方社會都流傳著各種目擊美人魚(男女都有)的故事──例如 1671 年由賀伯.溫特(Herbert Wendt)引述的兩位法國水手在馬提尼克(Martinique)附近的遭遇。這些傳說經由各種大受歡迎的故事,發展出標準版本,例如安徒生童話的《小美人魚》(1836),後來被迪士尼公司在 1989 年改編成同名動畫電影。電影《美人魚》(Splash,1984)由戴瑞漢娜(Daryl Hannah)飾演真人版美人魚,將這個神話傳給新一代的觀眾。

直到近期的 2012 和 2013 年,有線電視網「動物星球頻道」(Animal Planet)還播出兩部「紀錄片」,宣稱美人魚確實存在,並已經被找到,使得許多人相信這個騙人的「證據」。這些假紀錄片的影響力之大,使得美國國家海洋暨大氣管理局(National Oceanographic and Atmospheric Administration)不得不兩度將他們寶貴的時間花費在於官網張貼文章,說明這些節目是虛構的,美人魚並不存在。

這些傳說軼事有一些純粹是人類豐富的想像力產物,和半人馬(centaur)和牛頭人身(minotaur)等其他半人半動物的神話屬於同一類,但是很多學者相信,海上的某些真實生物為水手的幻想提供了題材,發展成傳說中的這些美人魚。1493 年,哥倫布進行第二次航行,他在接近伊斯帕紐拉島(Hispaniola,海地島)的地方,說自己看到三名「女性型態」的生物「從水中高高升起,但不像過去描繪的那麼美麗」。出名的英國海盜「黑鬍子」(艾德華.提區〔Edward Teach〕)則宣稱,曾在加勒比海看過美人魚,並從此遠離這個據說曾有美人魚出沒的海域。水手和海盜都相信美人魚會迷惑他們,騙走黃金,然後把他們拉到海底。

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就像大海蛇的傳說一樣,總有零星的美人魚「目擊」故事,流傳在世界各地,從加拿大到以色列到辛巴威都有。在印度洋航行的船員說,美人魚會成雙成對出現,如果其中一隻被魚叉射中,另外一隻會想辦法救他。據說牠們會哭泣,「分泌淚液」,而且母親在養育小美人魚時會把牠們抱在懷中。

美人魚的科學探究

這些傳說到底有沒有事實根據呢?許多動物學家心中的首要候選人就是海牛manatee,通常出現在西半球的熱帶海域)和儒艮dugong,主要出現在印度洋)以及其他同屬海牛類群的哺乳動物Sirenia,名稱由來為神話裡的唱歌迷惑水手的海妖siren)的親緣種屬。

儒艮和海牛都能垂直漂浮,將頭部維持在海面上,觀察船隻或其他海面的物體(圖 21.1)。所有海牛類群的哺乳動物胸前都有一對乳房,可能讓人想到人類的乳房樣貌,牠們也會以近似於人類女性的姿態把幼兒抱在懷中哺育。

但是這種醜翻天的動物怎麼會被誤認成美女呢?如果海牛的前額蓋著海草,看起來就會像頭髮,如果距離夠遠(尤其是在開放水域的海面的強光之下),不難想像牠會被誤認為漂浮在海上的女性(尤其水手可能已經離開陸地太久,很久沒有看到女人了)。光是哥倫布和其他早期探險家的幾次「目擊」,就能確認這個流傳甚廣、數千年來幾乎在所有文明中都曾出現的神話。

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(圖 21.1)當海牛類群動物(例如這隻海牛)垂直漂浮在水中時,距離甚遠的水手把牠看成美人魚也是可以理解的。圖 / 維基共享資源

早期博物學家開始關注海牛和儒艮時,其實引起了不少困惑。詳細的檢查顯示,牠們和傳說中的美人魚毫無關係。最早檢查牠們解剖學特徵的博物學家,把牠們和鯨歸為同類,因為牠們都是完全水棲,而且有發育完好的鰭狀前肢,沒有後肢,尾巴有裂片。但是林奈看出了很多特化的解剖學特徵,因此把牠們和大象列為同類;他也是最早把牠們歸類於和大象、猛獁象以及乳齒象相同的長鼻類群(Proboscidea)的人。1816 年,動物學家亨利.德.布萊威爾(Henri de Blainville)遵循林奈的解釋,不過大部分的自然史學家,都還是把海牛和儒艮列為鯨的同類。

可是,隨著愈來愈多解剖學上的相似性被揭露,海牛類群動物和長鼻目動物之間的關連性也愈來愈強,顯示這兩個群體同時擁有一系列構造上獨一無二的特化特徵。最後,動物學家開始放棄這個「鯨類群」的分類。海牛類群和長鼻類群是近親的論點,終於來到了一個關鍵階段:1975 年,麥坎.麥肯納(Malcolm McKenna)提議將海牛類群動物和長鼻類群動物放在他所謂「特提斯獸類群」(Tethytheria)這個群體中,因為化石顯示,這兩個支系的動物都源自從地中海通往中東、穿過印度到達澳洲的特提斯海道。

幾年後,麥坎納、達瑞爾.多明寧(Daryl Domning)和雷發表了從華盛頓奧林匹克半島(Olympic Peninsula)北方海岸的漸新世岩層裡挖掘出的一件化石,名為伯希摩斯獸(Behemotops),確認了海牛類動物在特提斯獸的根源祖型。從此以後,特提斯獸的論點受到無數分子分析所支持,顯示海牛類群動物與大象的關係密切,也確認了林奈所觀察到的許多解剖學相似處。

海牛走入海中

解剖學和分子學證據毫無破綻,即海牛目類群動物是在五千萬年前從長鼻類群動物的祖先分支出來的。

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化石紀錄怎麼說呢?最早被研究的海牛類群動物化石也是最原始型的。在 1855 年,英國解剖學家歐文記載了一個奇特的頭骨:它來自牙買加一座島上的切普頓層(Chapelton Formation),名為費里曼廳(Freeman’s Hall)的開採場,地質年代約為五千萬到四千七百萬年前。歐文首先提出了「恐龍目」這個詞,描述達爾文小獵犬號從南美洲帶回來的化石,最後也成為達爾文最大的科學領地的對手。

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(圖 21.2)渡船首獸:(A)頭骨,由歐文爵士描述發表。圖 / 多明寧提供

雖然這個頭骨非常原始,有些部分已經破碎,牙齒也磨損到根部了(圖 21.2),但是歐文還是正確地看出這個頭骨有往下彎的口鼻部骨頭,鼻孔開口在頭骨較高處,以及許多海牛類群動物的特徵。雖然這隻動物的其他部分骨骼都只有碎片,但看起來是一件體型接近綿羊的四足動物。和頭骨及骨頭碎片一起被發現的,是又堅實、密度又高的肋骨碎片,這也是海牛類群動物具有決定性的特徵。肋骨提供壓艙的功能,讓海牛在水中不會漂浮得太高。這些骨頭的密度之高,就算只有單一根肋骨的碎片,都是獨一無二,並且能據此判斷為海牛的特徵。

歐文把這個化石頭骨命名為渡船首獸(Prorastomus sirenoides,屬名的意思是「寬前顎」,種名的意思是「像海牛的」)。因此,歐文清楚了解到,這些化石是和現代海牛有關係的、非常原始的型態。雖然歐文是真正的動物學家之中,堅持否定天擇說的一派,但他無法否認這件化石和現代海牛類群動物間的親緣關係。

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(圖 21.2)渡船首獸:(B)重建原生態圖像。圖 / 田村信道繪

隨著時間過去,在大西洋、太平洋沿岸,以及許多曾經被海水淹沒的當今大陸塊上,發現了愈來愈多海牛類化石。1904 年,奧地利古生物學家歐桑尼奧.亞伯(Othenio Abel)發表了一個比較進階的海牛類群動物頭骨,名為弗氏.原始鯨(Protosiren fraasi),發現地點是埃及蓋比爾蒙卡塔層(Gebel Mokattam Formation) 的下「建材石」段(lower Building Stone Member),年代為始新世中期(四千七百萬到四千萬年前)(圖 21.3;這種石灰岩就是用於是建造埃及金字塔的石塊來源)。

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(圖 21.3)弗氏.原始鯨的頭骨,這是比寬頜獸更進階的海牛目動物。圖 / 多明寧提供

這個頭骨比較像是現代的海牛類群動物頭骨,有強烈往下彎的口鼻部,特化的鼻孔開口位在頭骨更後方的位置,還有其他更進階的特徵。後來發掘到的標本則出現在許多更遙遠的地點──從北卡羅萊納州到法國、匈牙利,到巴基斯坦和印度──所以弗氏.原始鯨幾乎分布在全世界所有溫暖的熱帶與亞熱帶水域。當發現到其他部位殘餘保存的骨骼時,才知道原來弗氏.原始鯨有小小的後肢。

除此之外,牠的髖部和背椎體後方部位沒有很穩固的連結,所以幾乎是完全水棲的,不太能夠在陸地上行走。大部分比弗氏.原始鯨年輕的海牛類群動物化石都會表現出更內縮殘存的後肢,顯示這種動物的後代已經不能再行走,而成為完全水棲的動物。現代的海牛和儒艮,還有小小的殘存髖部與大腿,埋在下背部周圍的肌肉裡,已經沒有任何作用,只能證明牠們是從四足的陸生動物演化而來。

因此,最古老的海牛類群動物,寬頜獸(Prorastomus)顯示最初始海牛頭骨特徵以及高密度的粗肋骨等特徵開始發展,不過牠的肢體保存狀態不佳。第二年輕的海牛類群動物(弗氏.原始鯨)的後肢縮短,和脊椎的連結很鬆,所以大多數時候應該都是水棲。我們只需要一件化石──清楚具備海牛類群動物的頭骨和肋骨,還具備了四足行走的腿──的化石,就能作為海牛是從陸棲動物演化而來的最終證據。


1006-臉譜-25化石-提案

本文摘自《25種關鍵化石看生命的故事:化石獵人與35億年的演化奇蹟》,臉譜出版。

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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

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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恐龍時代的哺乳動物:爬獸居然會吃恐龍?!——《直立猿與牠的奇葩家人》
大塊文化_96
・2023/08/20 ・2616字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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爬獸是恐龍時代已知最大的哺乳動物。
這種健壯結實的動物與獾差不多大小生活在白堊紀早期的中國。
有件爬獸化石標本,出土時,還伴隨完好無損的胃部內容物:一隻小恐龍的遺骸。
這是顛覆人類對中生代哺乳動物演化認知的一件化石。

大約一億三千萬年前,有種名為爬獸(Repenomamus)的動物,在林下植物之間活動。牠看起來像獾,渾身是毛,體型壯實,有鋒利的牙齒,可以長到十四公斤(三十一磅),是中生代最大的哺乳動物。

爬獸是一種肉食性哺乳動物,體型與獾相當,會吃小恐龍。圖/大塊文化

爬獸屬於一個名為戈壁尖齒獸的已滅絕群體,是第一批專門吃肉的哺乳動物。儘管牠們主要以較小型的脊椎動物如蜥蜴和小型哺乳動物為食,來自中國的驚人證據顯示,這些飢餓的機會主義者也會吃恐龍幼仔,顛覆我們對古代食物網的成見。

儘管人們把侏羅紀和白堊紀跟恐龍聯繫在一起,哺乳動物在這個時期也在一旁蓬勃發展。牠們屬於合弓綱這個與爬蟲類有共同祖先的龐大群體,合弓綱動物在三億年前與爬蟲類分道揚鑣。

到了三疊紀晚期,大多數合弓綱演化分支已經滅絕,只剩下哺乳動物。一直到最近,人們依舊以為哺乳動物在侏羅紀與白堊紀仍維持老鼠的大小,因為牠們的世界被一同生活的大型爬蟲類所支配。

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會吃小恐龍的爬獸

我們現在知道,由於有爬獸之類的化石存在,前述想法並不成立。這隻爬獸的胃裡有一隻鸚鵡嘴龍(Psittacosaurus)幼仔,是當時常見的一種植食恐龍。

雖然無法確知爬獸到底是主動獵捕,還是單純吃下這頓令人印象深刻的腐肉大餐,這件化石證實,哺乳類在這個時期的生態多樣性,比人們之前懷疑的還要高。

成功捕捉到鸚鵡嘴龍幼體的巨爬獸。圖/wikipedia

現存的哺乳動物群體主要有三:胎盤哺乳類、有袋類與單孔目(鴨嘴獸與針鼴)。這些動物的共同祖先可以回溯到三疊紀。

所有哺乳類都是溫血動物,會分泌乳汁,身上有毛髮覆蓋。牠們的牙齒形狀複雜,而且與其他脊椎動物不同,通常只更換一次,換成恆齒以後得用一輩子。

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現今世界充滿各種形貌與大小的哺乳動物,但所有這些都源於白堊紀末期大滅絕事件的少數倖存者。在該次大滅絕之前,許許多多的家族分享著恐龍世界,包括爬獸在內。

大多數家族都隨著牠們的爬蟲類共居者一起消失了―把地球留給現代哺乳動物的祖先來接管。

三疊紀的哺乳動物留下生物感官上的遺產

在三疊紀,最早的哺乳動物體型非常小,而且可能是夜行動物。成為小型夜行性的狹適應動物,在哺乳動物生物學中留下永久的遺產。體型較小的動物比體型較大的動物更容易失去熱能,因為表面積與體積比更高,身體熱能會透過皮膚表面流失。

早期的哺乳動物藉由長出一層絕緣的皮毛來補償,同時新陳代謝加快了―這也是今日哺乳動物是溫血動物的部分原因。

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早期的哺乳動物藉由長出一層絕緣的皮毛來保存熱能。圖/envato

根據現存哺乳動物的眼睛結構與基因,我們得知早期哺乳動物屬於夜行性。如今的哺乳動物眼睛裡,只有為數不多、稱為視錐的感光結構,這些視錐的作用是日間視覺和顏色感知。牠們的夜行性祖先並不需要這些結構,因此視錐及與之相關的基因已經佚失。

如此一來,大多數哺乳動物現在都是色盲,只有少數演化分支(包括我們人類在內)演化出偵測顏色的替代方法。

夜行性可能導致感官的發展,包括敏銳的聽覺與氣味偵測。哺乳動物可以聽到很大範圍的聲音,包括蝙蝠能偵測到的超高頻率,以及大象對話的最低頻震動。哺乳動物也倚賴氣味來溝通,牠們的鬍鬚與皮毛對觸感很靈敏,適合在光線較暗的情況下導航。

哺乳動物可以聽到很大範圍的聲音,包括大象對話的最低頻震動。圖/envato

這些變化導致哺乳動物的大腦尺寸從侏羅紀就開始逐漸增大,因為牠們需要適應,想辦法解讀來自周圍環境愈形增加的感官資訊。沒有這樣的發展,就不可能出現今天這麼大範圍的物種―從體型小又好動的鼩鼱到藍鯨這類深海巨獸。

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恐龍時代的哺乳動物有出乎意料的多樣性

在過去二十年間,新化石的出土,顛覆我們對恐龍時代哺乳動物的看法。這些動物從迴紋針大小的啃食動物到鬥牛犬大小的肉食動物都有。

適應攀爬的動物,用長長的手指在樹梢之間穿梭;擅泳的動物,潛水捕食水生昆蟲與魚類;鼴鼠般的挖掘動物,則以蠕蟲為食。有些動物也擅長滑行,就如今日的飛鼠,利用張開的皮瓣在樹間穿梭。

這些化石大多來自中國,細節保存得相當完整,揭露中生代哺乳動物的生態多樣性幾乎和現今類似大小的動物差可比擬。

展示於中國古動物館爬獸模式標本。圖/wikipedia

雖然這些驚人的多樣性,發生在侏羅紀與白堊紀的許多哺乳動物群體中,現代哺乳動物的祖先在當時並不特別顯著。隨著地球大陸的解體,這些動物被分開了,而在大滅絕事件之後,每個群體都在世界的不同地區建立起獨特的演化分支。

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比如說,包括大象、金毛鼴、海牛與蹄兔等在內的非洲獸總目,其祖先可追溯到非洲阿拉伯大陸。包括刺蝟、鯨、有蹄類、肉食動物與蝙蝠的勞亞獸總目,有共同的祖先在北半球。

有袋類哺乳動物存在於澳洲與南美洲。這個例子正說明了地球地質情況與生物之間的密切關係,創造出地球上獨特的生命模式。

——本文摘自《直立猿與牠的奇葩家人:47種影響地球生命史的關鍵生物》,2023 年 7 月,大塊文化,未經同意請勿轉載。

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由郝明義先生創辦於1996年,旗下擁有大辣出版、網路與書、image3 等品牌。出版領域除了涵括文學(fiction)與非文學(non-fiction)多重領域,尤其在圖像語言的領域長期耕耘不同類別出版品,不但出版幾米、蔡志忠、鄭問、李瑾倫、小莊、張妙如、徐玫怡等作品豐富的作品,得到讀者熱切的回應,更把這些作家的出版品推廣到國際市場,以及銷售影視版權、周邊產品的能力與經驗。

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浣熊喜歡洗手,不是因為愛乾淨?大角羊的角,可以跟全身骨頭一樣重?5 個你意想不到的動物冷知識——《天生就是超級咖》
遠流出版_96
・2022/12/29 ・1190字 ・閱讀時間約 2 分鐘

1. 愛情召喚陣:雄性白斑河豚會藉由沙畫來吸引雌性產卵

在日本奄美大島有一種白斑河豚,會花一周的時間,在海底打造直徑為自己身長20 倍的巨大圓形沙畫,像是海底的麥田圈!但河豚這麼做的原因不是為了藝術,而是為了吸引雌性。沙畫特殊的沙丘構造使得中央留下了細緻的沙,雌性便在此產卵。

2. 非賣品:青蛙利用液壓的原理將舌頭快速射出

青蛙的舌頭上層有黏質蛋白可以用來沾附獵物,舌頭肌肉間空隙充滿了水,當發現獵物時,可以利用液壓的原理讓平時捲起的舌頭快速而精準地射出。不但如此,舌頭可以觸及的角度還十分廣闊多變喔!

3. 交叉:雄性大角羊的角重量可達身體其他骨頭的總重

大角羊的角是永久性的,不會脫落,雄性的角可重達14 公斤,跟全身的骨頭一樣重,用來對抗捕食者和爭奪交配權。但若是長的角度不正確,有可能會影響進食,導致餓死,或甚至插入自己的頭部而導致死亡。

4. 本末倒置:浣熊喜歡洗手或洗食物不是因為愛乾淨

牠們十分依靠手部觸覺來辨識物體,浣熊前爪的觸覺神經數量高出大部分的哺乳動物四到五倍。並且前爪浸泡在水裡時觸覺會變得更為敏銳,所以就產生了浣熊什麼東西都要放入水中感覺一下的習性。

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5. 旋轉馬殺雞:鱷魚和成年的海牛可以和平共存

在美國的佛羅里達州的水域,可以看到海牛與鱷魚和平相處在同個環境的情況,儘管鱷魚看似兇猛,但牠們鮮少會去攻擊成年的海牛,有時甚至可以看到鱷魚和海牛共游的情況,鱷魚有時還會攀附在海牛身上搭便車。

——本文摘自《天生就是超級咖》,2022 年 10 月,遠流出版,未經同意請勿轉載

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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。