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犀鳥舌頭太短只能把食物甩進嘴裡,原來《獅子王》裡的沙祖這樣吃飯—《非凡物種》

新樂園_96
・2017/01/05 ・6125字 ・閱讀時間約 12 分鐘 ・SR值 495 ・六年級

  • 【科科愛看書】你還記得《金剛》裡拿上摩天大樓的猩猩、嚇得遊客魂飛魄散的《大白鯊》、《綠野仙蹤》裡膽小的獅子,還有《獅子王》電影裡愛碎碎念的犀鳥沙祖嗎?電影或許為我們刻劃了這些生物的形象,但他們卻仍然離我們很遙遠,因為我們不認識牠們,不知道牠們真正發出的聲音、喜歡吃的東西,或是牠們怎麼在野外生存下去?透過《非凡物種:型塑人類文化、改變世界的 25 個自然造物》,讓我們重新認識牠們。
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拜迪士尼動畫《獅子王》之賜,犀鳥的知名度在過去二十年來可是提高不少。圖/電影《獅子王》

世界上總共有兩百三十種以上的鳥類族群,但其中少有像犀鳥這樣外貌特出者。大部分的人從未見過野生犀鳥,但都在動物園或博物館展裡看過牠們;而且拜迪士尼動畫《獅子王》之賜,犀鳥的知名度在過去二十年來可是提高不少。動畫裡的犀鳥名叫「沙祖」(Zazu),服侍過前任獅子王木法沙與現任獅王辛巴,牠總是整天慌亂地飛來飛去,並用嘲諷語氣評論當前發生的事。

目前科學家已辨識出六十幾種犀鳥,都長著非常好認的大型鳥喙,正如犀鳥的英文名字「Hornbill」之意(像號角一般的鳥喙)。鳥喙上方還有獨特的角質盔突,有的很大,有的則只是一條窄小脊狀物。演化生物學的先驅亞爾弗德.羅素.華萊士在一八六三年曾試圖向維多利亞時代的英國人描述這種生物:

黃嘴犀鳥。圖/By Greg Hume - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=17259924
黃嘴犀鳥。圖/By Greg Hume – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

犀鳥是一種體型巨大而笨拙的鳥類,鮮少生有顏色亮麗的羽毛,但其中許多種都長著傲人的大鳥喙……每一種犀鳥的鳥喙形態都不同,同種犀鳥雌雄兩性的鳥喙形態也不同,甚至同一隻犀鳥從年輕到成鳥的鳥喙形態也不同,然而……牠們的鳥喙總是具有極大彎度……一般來講會在頂端形成一道龍骨脊。

犀鳥的鳥喙如此沉重,牠們的頸椎第二與第三節之間必須密合,才能讓身體撐起這種重量;沒有其它鳥類具有像牠們一樣的身體特徵。這些獨一無二的特質,加上科學家所找到的分子證據,使得犀鳥最近在生物學上被重新列為獨特的一科:「犀鳥科」(Bucerotiformes)(這個詞的來源是希臘文的「牛角」一詞)。

犀鳥體型差異很大,赤道西非的紅彎嘴犀鳥的體長有 30 公分,體重介於 84 到 122 公克之間,約和槲鶇鳥差不多大小。相比之下,來自撒哈拉沙漠以南非洲地區的紅臉地犀鳥(Southern ground-hornbill)可就是個大塊頭,牠的身長可達一公尺,體重約 4.5 公斤,差不多是一隻加拿大雁的重量,其中某些體型更大的個體,據估計可能重達 6 公斤。

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來自撒哈拉沙漠以南非洲地區的紅臉地犀鳥是個大塊頭,牠的身長可達一公尺,體重約四點五公斤,差不多是一隻加拿大雁的重量。圖/By Dave, CC BY 2.0, wikimedia commons

一般而言,犀鳥身上的顏色並不多,主要就是黑、白、灰、褐幾色;但牠們的個頭、體型和外貌,再加上頭上與鳥喙上被潑灑了一些色彩(通常是黃色或紅色),讓牠們與像是蜂虎鳥、翠鳥和佛法僧鳥這些既華又俗的熱帶鳥類並列時毫不失色(順帶一提,直到晚近人們都還以為犀鳥與這些鳥類是近親)。某些犀鳥還長著又長又有魅力的睫毛替雙眼遮陽,被某個鳥類學家稱之為「鳥用太陽眼鏡」。

在非洲、亞洲的熱帶與亞熱帶地區,以及美拉尼西亞(西太平洋)這些舊世界的大片地區,我們都能發現犀鳥蹤影,其中種類最豐富的地區有西非、中非、東非、馬來半島、印度、婆羅洲、蘇門答臘與菲律賓。更遠的地方,像是西北非洲的摩洛哥和東南歐的保加利亞,還曾有來自中新世晚期(距今大約五百萬年前)的犀鳥化石出土。

亞非兩洲的犀鳥生活形態可是大不同,亞洲所有犀鳥都住在樹林裡(只除了一種以外),但非洲約有一半的犀鳥都是開闊莽原的居民,某些還住在非常乾燥、幾乎已是沙漠氣候的地區。某些犀鳥分佈地區甚廣,例如:黑嘴彎嘴犀鳥;但也有某些犀鳥的狀況完全相反,例如:菲律賓有五種斑嘴犀鳥(Tarictic hornbill),牠們各自的生存空間被侷限在單獨島嶼上,目前都陷入了瀕臨絕種的危機之中。順帶一提,班嘴犀鳥英文名稱中的「Tarictic」就是一個描述牠們叫聲的狀聲詞,其鳴聲帶有斷奏節拍,在牠們棲息的叢林中能夠很清楚的傳送。

吃東西用甩的、把自己和小孩封在樹洞裡,你怎麼那麼怪?

犀鳥基本上不挑食,不過不同種類主要愛吃的食物也仍然有差異。某些犀鳥,特別是那些居住在森林中的種類,主要以水果為食,牠們從樹上摘果的動作之細緻常令人驚訝。其他的犀鳥,尤其是出身非洲莽原的種類,則會捕獵各種小型動物,包括昆蟲、軟體動物、鳥類和齧齒類。若是說到兩種地犀鳥,牠們狩獵的對象體型就更大,像是野兔或貓鼬,就連眼鏡蛇都是牠們的獵物。

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牠們吃東西的時候有個非常特殊的動作:由於舌頭太短無法直接吞嚥鳥喙尖端叼著的食物,因此牠們必須猛然仰頭把食物甩進喉嚨裡。犀鳥擁有雙眼視覺,這是牠們與許多鳥類不同之處,也讓牠們能以精確的動作進食。牠們還有個令人驚訝的特殊習性:大部分犀鳥從來不喝水,只從食物中直接取得水分。

  • 雙角犀鳥覓食精彩畫面

非洲有好幾種犀鳥以跟蹤其他動物的方式來覓食,牠們跟蹤的對象甚至包括行軍蟻。德氏彎嘴犀鳥和黃彎嘴犀鳥,則是與侏儒獴演化出互利共生的關係;犀鳥在這關係裡擔任哨兵角色,只要有掠食者接近就發出警報,而侏儒獴則負責尋找食物。一名科學家甚至觀察到如下景象:犀鳥把睡在白蟻塚中的獴給叫起來,大聲鳴叫著催促這些睡過頭的傢伙去上工。

在這許多不尋常的行為裡,最怪異也最廣為人知的大概就是牠們的特殊營巢習性;在下蛋到育兒的整段期間,雌犀鳥會把自己和巢一起封在樹洞裡,這段時間內牠會產下卵、孵化卵、餵養雛鳥,同時利用這段掠食者無法下手的時期來一回全盤換羽。許多人都以為是雄鳥築牆將雌鳥封起來,但這其實是錯誤的認知,事實上雌鳥通常得要親自動手,利用泥土和自己糞便的混合物來加工。最後,等到雌鳥進入自己蓋起來的狹小空間之後,雄鳥會將入口封閉起來,只留下一個小洞讓雌鳥可以伸出鳥喙接取食物。

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在這許多不尋常的行為裡,最怪異也最廣為人知的大概就是牠們的特殊營巢習性。雄鳥會將入口封閉起來,只留下一個小洞讓雌鳥可以伸出鳥喙接取食物。圖/By Tickell, Public Domain, wikimedia commons

某些評論者會用犀鳥的封巢育雛的行為比喻人類之間的關係(例如:婚姻、交往),而其實牠們這種引人注目、看似詭異的作法其實頗為合理。犀鳥從來就不是動作敏捷的生物,這道牆能夠保護孵蛋的雌鳥和剛孵出的脆弱雛鳥,不受蛇類和樹居哺乳類這些掠食者侵害。況且,雄鳥為了找食物回來餵養雌鳥就已忙得昏頭轉向,根本沒心思去搞外遇;絕大多數的犀鳥都是一夫一妻制,其原因就在於此,雖然一點都不浪漫卻頗有約束力。

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雛鳥孵化後在巢中長大,透過牆上小洞向外排泄,所以到了牠們準備離巢時,這個洞口周圍與下方的環境大概已經髒亂不堪。等到時機成熟,雌鳥就會將周圍的硬土牆擊破——這項工作從頭到尾可能要花上好幾個小時——讓自己與小鳥離巢。

怪模怪樣、叫聲詭異的盔犀鳥

世界上各種犀鳥之中,大概就屬盔犀鳥(也就是特陵所收藏那顆鳥頭骨所屬的物種)外貌最為突出。當牠在婆羅洲或蘇門答臘故鄉的雨林深處放聲鳴叫,那聲音聽來比起鳥鳴更像是猿鳴,先是號角一般的聲響,然後緊接著是隆隆的響亮笑聲,在空氣中不斷迴盪直到消失。

若把那條又長又傲人的尾羽算進去,雄性盔犀鳥體長可達一點二公尺,只是儘管牠們體型不小卻很難被觀察到,因為牠們都在森林裡最高大的樹頂上覓食,在那裡狩獵蛇類、松鼠和其他鳥類,有時甚至還會抓體型比牠們小的其他犀鳥來果腹。

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盔犀鳥,最特別之處是牠們的頭頸處,除了盔突前部和鳥喙尖端呈現黃色,整顆頭其他地方都是明豔的紅色;牠們的頸子上面不長羽毛,可以清楚看見粗糙而毫無遮掩的皮膚。圖/By Doug Janson, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

如果你有幸一睹盔犀鳥的尊容,可別被嚇到了,因為牠們的長相就算在犀鳥當中都可稱作怪模怪樣。牠們的羽毛多是黑褐色,但卻有一條奇大的長白尾羽,上面有一道黑線由根部直通尖端。不過最令人一眼難忘的還是牠們的頭頸處,除了盔突前部和鳥喙尖端呈現黃色,整顆頭其他地方都是明豔的紅色;牠們的頸子上面不長羽毛,可以清楚看見粗糙而毫無遮掩的皮膚(雄鳥呈紅色,雌鳥呈淺藍色)。

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盔犀鳥的盔突形狀的確就像一頂頭盔,牠會像使用榔頭一樣,用沉重的盔突開爛木或拆下樹皮食用;此外,盔突也是牠們空中比武大會的武器,敵對的兩隻雄鳥(有時甚至可能是兩隻雌鳥)為了爭奪食物或築巢資源而打鬥。《亞洲犀鳥生態與保育》(The Ecology and Conservation of Asian Hornbills)是一本權威性的著作,作者瑪格麗特.F.齊內(Margaret F. Kinnaird)與提摩西.G.歐布萊恩(Timothy G. O’Brian)在書中如此描述這項精彩的表演:「雙方撞擊時發出的聲音─「碰」的一聲巨響─在距離牠們至少五百公尺遠的樹林底部都能聽見。大部分的撞擊都發生在滑翔過程中,力道之大能讓其中一方或雙方都被往後拋,在空中特技般誇張地翻個幾圈之後,才能讓自己回到原本的飛行高度。」

就算有這種不尋常的行為, 但盔犀鳥的盔突其實比雙角犀鳥(Great hornbill)和馬來犀鳥(Rhinoceros hornbill)這些親戚都要來得小。在犀鳥這個奇異的家族中,盔犀鳥盔突真正的特異之處,在於它的質地不僅沉重而且有部分為硬質,而其他犀鳥的盔突都呈中空海綿狀,也就是這個不同凡響的特質,害得盔犀鳥面臨浩劫。

人們對盔犀鳥的盔突為之瘋狂

不論是在西方世界或在亞洲,許多文明長久以來都將盔犀鳥的盔突視為珍品,稱之為「犀鳥牙質」或「金玉」;但盔犀鳥盔突的材質既非牙質也非玉,而是角質蛋白,也就是構成哺乳類身上毛髮、角、蹄和牙齒的原料。在馬來半島、蘇門答臘和婆羅洲這些盔犀鳥的原居地,當地原住民或許幾千年來都在使用牠的盔突來雕刻藝術品,但是要等到中國人以及稍後的歐洲探險家來到這裡,犀鳥盔突的貿易才開始興盛。

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不論是在西方世界或在亞洲,許多文明長久以來都將盔犀鳥的盔突視為珍品,稱之為「犀鳥牙質」或「金玉」。圖/@ bbc

既是人類學家也是鳥類學家的湯姆. 哈里森(Tom Harrisson), 也是 1930 年代「大眾觀察」(Mass Observation)這個社會研究運動的發起者。他晚年大多時間致力於研究東南亞的鳥類與原住民文化;1960 年出版的《婆羅洲鳥類》(Birds of Borneo)是一本集合諸多專家專文的重要學術書籍,哈里森在自己著作的部分裡寫到:

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這些盔突很可能直接以粗原料的型態出口,它們被施以加熱加壓處理⋯⋯來保存並強化新鮮牙質那美麗的深層金黃光澤與表面紅色光澤⋯⋯婆羅洲人使用犀鳥盔突的方式十分多樣,而且通常都很實際。然而,儘管婆羅洲人使用犀鳥盔突的習慣一直流傳到今天,中國工匠的巧藝卻似乎已完全消失,連一點痕跡都沒有留下。那些古老的瓶罐、碗盤、珠玉,妝點著婆羅洲這些有錢異教徒的長屋與妻妾,其中想必有不少都是他們祖先與中國人交易犀鳥盔突的利潤,但那些中國人的驚人手藝卻沒有多少能夠殘存下來。

明朝開國於十四世紀中期,結束於十七世紀中期,據說犀鳥盔突在這個朝代比象牙還要貴重。日本人也想要擁有這稀奇的東西,他們從十七世紀開始就使用犀鳥盔突作為原料,雕鏤名為「根付1」(Netsuke)的精緻迷你藝品。收集這些精美雕刻品的風潮迅速吹到西方,犀鳥盔突製的根付也成為維多利亞時代有錢人家為家中展示櫃增色的寶貝,其中呈紅色者─被犀鳥潤羽線2(Preen gland)染色的盔突─最為珍貴。

時間繼續流轉,人們開始從亞非兩洲直接進口活生生的犀鳥到英國,牠們那有如人一般的步伐、奇特的叫聲以及怪異的口喙都與歐洲人曾見過的任何鳥類大相逕庭,讓人們驚愕無比,再知道牠那奇異的育兒行為,眾人的好奇心又更加高漲。倫敦動物園曾豢養數隻犀鳥,牠們總是園中最受歡迎的動物之一,也時常登上例如《倫敦新聞畫報》(Illustrated London News)之類的出版刊物。不過也並非所有人都為牠們痴狂,諾里治主教愛德華.史坦利(Edward Stanley)曾寫出幾本人類史上最熱情洋溢卻錯誤百出的鳥類專著,他就認為犀鳥那「看起來巨大又畸形的鳥喙」毫無可觀之處。

到了 1901 年,當時維多利亞女王的統治已將近尾聲,人們對於犀鳥盔突的需索無度使得這種鳥兒數量銳減。令人難過的是,這個趨勢近年來甚至還更加嚴重。現在,犀鳥盔突的價格可以高達每公斤 4000 英鎊(約台幣 16 萬),比純正的象牙還要高出兩倍以上,因此這項貿易也成了犯罪集團口中的肥肉。據估計,光是在某一特定地區每年就有 6000 隻犀鳥慘遭屠殺。

這麼多的壞消息裡,或許還是有一線曙光:在印尼,當地人認為犀鳥是一種非常特別的生物,是阻隔生死那道薄幕的守護者,並負責在人世與天堂之間運送靈魂。現在,保育人士想要利用這個古老而神聖的信仰,徵募這些住在雨林中的部族人民做犀鳥以及其棲息地的守護者,維護這個以可怕速度不斷消失的物種。

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獵物一出現,阿比西尼亞地犀鳥表情瞬間改變

雖然所有犀鳥共有一些決不會錯認的外貌特徵,以及體內幾處形態學上的特性(例如牠們脖子上黏合在一起的兩節脊椎),但有兩種來自非洲的犀鳥卻被生物學家劃分為獨立的「地犀鳥亞科」(Bucorvinae)(其他犀鳥都屬於「犀鳥亞科」〔Bucerotinae〕),牠們是阿比西尼亞地犀鳥(Northern/Abyssinian ground-hornbill)和紅臉地犀鳥,這兩種犀鳥同樣也是奇特生物行為與文化上特殊意涵的有趣結合體。

在非洲莽原上,其他犀鳥大多都棲息在樹木或灌木等制高點上頭,偶爾才落到地上來抓獵物,但這兩種地犀鳥卻鳥如其名,長時間待在地面上。牠們又大又黑,約有一公尺高,喉部與眼睛周圍有彩色肉垂(阿比西尼亞地犀鳥的是藍紅兩色,紅臉地犀鳥則只有紅色),翅膀綴有白色,走起路來步子緩慢拖沓,像是一個出門散步的老紳士。

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阿比西尼亞地犀鳥,走起路來步子緩慢拖沓,像是一個出門散步的老紳士。圖/By Charlesjsharp, CC BY-SA 4.0, wikimedia commons

然而,只要獵物一出現在眼前,牠們的神情體態就會瞬間丕變;牠們會突然止步,然後像一隻準備伏擊的獅子般緩緩地、小心翼翼地向前移動,在獵物措不及防的時候,用那恐怖的巨大鳥喙像十字鎬一般揮擊地面攫取目標。接下來,這隻可憐的小動物就會遭到犀鳥典型的對待:倏地一仰頭迅速吞進肚子裡去。大部分犀鳥的鳥喙下方都有一個用來貯藏果實的袋狀構造,但地犀鳥的菜單清一色幾乎全是肉食,因此不需要這個設計。

 

  • 註 1:和服上沒有口袋,因此日本人會以袋子裝個人物品,再懸掛於腰帶上。「根付」是固定在容器繫帶頂端鈕扣或圓球狀的物品,用法為將繫帶穿過和服腰帶內側,以「根付」卡在腰帶上方,讓容器懸掛於腰際。
  • 註 2:潤羽腺又名尾腺(Uropygial gland),鳥類尾部囊狀的脂肪腺,鳥會以喙取脂肪腺分泌的油潤澤羽毛。

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本文摘自《非凡物種:型塑人類文化、改變世界的25個自然造物》

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科技普及,網路隨時隨地連接著,我們好像重新擁有了力量。這種力量,用來自我教育、尋找靈感、塑造環境,與任何同樣感興趣的人們,分享自己的冒險旅程。能促進這一過程的工具,就是新樂園尋找和推廣的,包含書而不限於書。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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塑膠瓶泡牛奶,竟讓寶寶吞下數百萬塑膠微粒?恐慌的爸媽們,請先冷靜!
羅夏_96
・2020/11/29 ・2169字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 532 ・七年級

寶寶快快喝奶,然後看著孩子健健康康的快樂長大,想必都能帶給父母莫大的喜悅。但發表在 Nature Food 的新研究指出,在用塑膠奶瓶沖泡配方奶的同時,也會產生大量的塑膠微粒,隨著配方奶一同被寶寶喝下肚。

寶寶喝奶的同時,可能也把塑膠微粒喝下肚!圖/Pixabay。

雖然有關塑膠微粒對人體影響的研究並不多,但讓寶寶喝下塑膠微粒這種讓人擔憂的情境,或許能增加人們對此的重視與研究。

什麼是塑膠微粒?從哪裡來?

目前科學上對塑膠微粒(Microplastics)沒有有明確的標準定義,但依據各界(如美國國家海洋暨大氣總署,NOAA)的普遍定義,塑膠微粒是直徑或長度少於 5 毫米(5 mm)的塊狀、細絲或球體的塑膠碎片。

其來源可分為三種,第一種是塑膠原料為了特定目的而生產的塑膠顆粒,一開始就製成小尺寸(如:洗面乳的柔珠),其融化後可製成更大的塑膠物、塑膠片;第二種是大塊塑膠經過風吹日曬、高溫等影響導致其脆化和分解後產生的小分子;第三種則是纖維,來自石油提煉產品所生產的布料、人造纖維(如:聚酯纖維、尼龍纖維等)清洗過程中產生的碎屑顆粒。

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隨著時間,大塊的、大片的塑膠也會逐漸變成小小的微粒塑膠。圖/Pixabay

愛爾蘭的三一學院的團隊近期發表了研究報告,他們依照國際衛生組織 (World Health Organization, WHO)建議的消毒方式與嬰兒配方奶沖泡指示測試了十種從 Amazon 買來的嬰兒用奶瓶,發現皆會產生大量的塑膠微粒。

聚丙烯 (polypropylene, PP)是一種常用於食品製造和存放的塑膠,而這些嬰兒用奶瓶不是全都由 PP、就是部分由 PP 而製成。

溫度增加,塑膠微粒也增加

他們發現,在奶瓶消毒的過程中,會產生 130 萬到 1620 萬的塑膠微粒。

尤其用滾燙的水直接沖洗奶瓶來消毒的方式,是讓塑膠微粒大量產生的關鍵。當消毒用水的溫度由 25℃ 上升到 77℃ 後,塑膠微粒的數量也由 60 萬上升到 550 萬。而且對單一奶瓶重複試驗 21 天,其產生的塑膠微粒數量並沒有降低。

該團隊根據這項初步研究,進一步分析世界不同地區對奶瓶種類的使用、每日平均配方奶攝取量、哺乳率等因素,來統計 12 個月大的嬰兒暴露在塑膠微粒的機會有多少。

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他們總結:亞洲和非洲地區的嬰兒暴露的機會最少;北美、歐洲與大洋洲的嬰兒暴露機會最大。

降低微粒釋放,可以怎麼做?

根據研究結果,他們有以下幾點建議來降低塑膠微粒釋放到奶瓶中。

不要讓沸水接觸奶瓶是首要原則。圖/Wikimedia 。

第一也是最重要的:不要重複用沸水消毒塑膠奶瓶,也不要直接在塑膠奶瓶中用沸水沖泡配方奶,更不要在使用塑膠奶瓶沖泡時使用微波爐!

他們建議應該使用非塑膠容器和至少 70℃ 的水來沖泡配方奶,待配方奶的溫度降到常溫後,再將其移到高品質的嬰兒餵食用塑膠容器中。

至於消毒方面,他們建議沖泡配方奶的容器應用玻璃或不鏽鋼等材質,用沸水沖洗後以常溫滅菌後的水至少再潤洗三次較佳。

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等等,塑膠微粒真的那麼可怕嗎?

在你開始焦慮、恐慌之前,也千萬別忽略以下幾個重點!

首先,關於塑膠微粒對於人體健康的影響,目前並沒有太多研究,同樣地,塑膠微粒在食品中是否有毒性,也沒有足夠和確切的證據與研究。

誒等等!我們確定塑膠微粒真的有害嗎?圖/Giphy。

近期 WHO 發出聲明:「沒有證據指出塑膠微粒在飲用水中會造成健康影響」,但也別因此又疏忽大意、每天用熱水重複沖洗奶瓶了,畢竟這項聲明也是從當前有限資料中得出的結論。

另外,這篇研究的團隊也表示,他們並不想提出任何有關嬰兒飲食安全的建議,也沒有想對家長們大聲疾呼這個議題,只是希望這篇研究能拋磚引玉,讓更多研究團隊和組織能重視塑膠微粒對人體和健康的影響,進而加速此領域的研究。

墨爾本皇家理工大學的 Oliver Jones 教授也分享了自己的看法:

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當他第一眼看到這個研究的標題和結論時,感到很驚恐,但細想之後,他才發現我們目前對於塑膠微粒之於人體的影響所知甚少,遑論其毒性。

這篇研究確實成功引起不少學者的注意,包括他自己。「這篇研究是拼圖的一小塊,讓我們意識到或許塑膠微粒的問題比我們想像的更大。這個議題是需要跨領域的研究和整合,而且越快越好!」Oliver Jones 教授如此說道。

參考資料

  1. Li, D., Shi, Y., Yang, L., Xiao, L., Kehoe, D. K., Gun’ko, Y. K., … & Wang, J. J. (2020). Microplastic release from the degradation of polypropylene feeding bottles during infant formula preparation. Nature Food, 1-9.
  2. World Health Organization《Microplastics in drinking-water》
  3. EXPERT REACTION: Babies exposed to huge amounts of microplastics from their bottles
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羅夏_96
52 篇文章 ・ 965 位粉絲
同樣的墨跡,每個人都看到不同的意象,也都呈現不同心理狀態。人生也是如此,沒有一人會體驗和看到一樣的事物。因此分享我認為有趣、有價值的科學文章也許能給他人新的靈感和體悟

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《獅子王》電影中的植物(下):彭彭與丁滿的花草樂園
活躍星系核_96
・2019/11/20 ・1222字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 481 ・五年級

  • 文/鄭仲良(辜嚴倬雲植物保種中心蒐藏經理)
    圖/江勻楷

在上一篇(《獅子王》電影中的植物(上):辛巴家鄉的稀樹草原)中,介紹了辛巴居住的稀樹草原外。除此之外,電影中還有另一個主要場景,就是疣豬彭彭和狐獴丁滿居住的山谷樂園。在這裡可以看到幾種奇特的非洲植物,比如下面登場的巨山梗菜就是其中之一。

一期一會 巨山梗菜

巨山梗菜。圖/江勻楷

巨山梗菜 (Lobelia deckenii) 是東非高海拔山區的桔梗科植物,生長在潮濕涼爽的山谷或是多岩石的荒地,如非洲第一高峰吉力馬札羅山就是它的主要分布區域。

巨山梗菜頂端巨大壯觀的圓柱型結構,是許多小花集合而成的花序:它一生中只開花結果一次,產生種子後就枯萎。不過也不必為它們擔心,棲地中的巨山梗菜會彼此錯開開花時間,這樣即使某棵植株沒有順利結出果實,還有其他棵植株可以開花結果,降低族群後繼無「菜」的風險。

牛步增高 吉力馬札羅千里木

吉力馬札羅千里木。圖/江勻楷

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山谷樂園中出現的另一種樹木是吉力馬札羅千里木 (Dendrosenecio kilimanjari),可別看它動輒兩三樓高,分類學上可與觀賞用的菊花是近親呢!

吉力馬札羅千里木生長在東非高海拔山區雲霧繚繞的山谷中,粗壯且分支眾多的木質莖,配上頂端茂盛的葉叢,讓它看起來就像個大燭臺似的。

不過蠟燭燒得快,吉力馬札羅千里木卻是長得非常緩慢,每年僅能增加數公分的高度。所以我們看到聳立在非洲野地中的吉力馬札羅千里木,每一株的年紀可能都超過數百年以上了。

園藝好物 紅花夕鳶尾

紅花夕鳶尾 。圖/江勻楷

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電影中有一幕是丁滿握著一朵盛開的紅花,它正是紅花夕鳶尾 (Hesperantha coccinea)。外形與百合花相似的紅花夕鳶尾,與我們常見的鳶尾花同樣都是鳶尾科的植物。

紅花夕鳶尾花色鮮紅、花形美觀,又不難栽培,因此被園藝家引介為庭園植物,可說是小有名氣。

葉花相襯 彩色木百合

彩色木百合。圖/江勻楷

在彭彭和丁滿向辛巴介紹山谷樂園時,可以在懸崖邊看到一種閃著銀光的灌木,它是彩色木百合 (Leucadendron tinctum)。彩色木百合和經常當作零食的澳洲堅果,都是山龍眼科家族的成員。

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當彩色木百合開花時,枝條頂端會發育出像松果一樣的花序,此時花序附近的葉片會轉變成黃色或紅色,十分賞心悅目。

將彩色木百合切下來帶有花的枝條插在水裡後,還能維持一段時間不凋謝,也因此彩色木百合成為非常受歡迎的切花植物呵!

植物雖然不會發出聲響,也沒有引人注目的動作表現,但卻是生活中不可或缺的元素之一。在許多電影中,用心的製作組都會考據眼前的場景,在大自然中對應到什麼棲地,進而搭配上合適的植物,為畫面增添幾分寫實感。下次看電影時不妨也細心留意,也是另一種趣味呵!

本文授權轉載自2019 年 10 月 12 日 「國語日報科學版」

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia
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