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吃芋頭吃到姑婆芋?你不知道的芋屬植物二三事

活躍星系核_96
・2017/01/05 ・4697字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 483 ・五年級

文/陳民峰|現職國小教師,關心生態、教育、動保議題,喜愛科學小知識。目前為國語日報科學版、聯合報鳴人堂,和人文主義工坊作家。

行政院發言人徐國勇於 2017 年 1 月 1 日早上誤食姑婆芋送醫,在網路上引發許多討論。姑婆芋和我們食用的芋頭,以及其他的芋屬植物們到底應該怎麼辨識,才不會誤食毒芋呢?

徐國勇是吃到野化種?

目前有高中教師於自己的 FB 上 PO 指出

徐國勇吃下去的應該是檳榔心芋而不是姑婆芋

這是因為市場賣的檳榔心芋是馴化種,如果是自己在花園的小規模種植時,只要附近有姑婆芋,果蠅或榕果小蜂就有可能將姑婆芋的花粉傳遞到檳榔心芋的雌花上,檳榔心芋就會逐漸野化而再也不能吃了。

個人覺得,這觀點有待商榷。

首先疑點一,新聞中的照片花圃裡,魚目混珠的姑婆芋早就被拿去當菜炒了,剩下的大概就是可食用的檳榔心芋。所以當然看起來也只會有檳榔心芋。

再來疑點二,芋頭(不論品系)都是屬於天南星科芋屬(或紫芋屬,Colocasia)底下的一個物種,姑婆芋則分類再天南星科的姑婆芋屬,兩者是不同屬的。

景天科植物在跨屬之間經常雜交存在,蘭花則有極少數野生或者多數人工跨屬雜交而成的新屬、仙人掌科也偶時發生。然而,天南星科在園藝上偶時有跨屬雜交(例如一些觀葉植物,還有陽明山竹子湖種的彩色海芋),但芋屬與姑婆芋屬雜交卻沒有紀錄。大抵上,要跨屬雜交並沒有那麼容易。

再來最重要的,芋頭更常利用子芽來進行無性繁殖。用種子比較慢,如果是自家用的做法應該是留一兩株分子芋,而不是使用種子慢慢種。該教師說,他種了以後好幾世代結果產生「野化」了,但我依然覺得是該老師或徐國勇誤食而不自知的可能性更高一些。

跨屬的種間雜交,自然狀況下很難產生的~(但天南星科並不是沒有這種狀況,只是芋屬目前沒傳聞過)

若是附近有姑婆芋的花粉,導致於芋頭野化,那麼芋頭中也剛好掉落附近的姑婆芋種子也不奇怪。另外一方面,這好像也不能稱為野化,而是稱為雜交。

什麼又是芋?

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什麼是芋?圖/By Swallowtail Garden Seeds @ flickr, CC BY 2.0

目前在台灣現存的芋屬植物,約有以下幾種

.芋 Colocasia esculenta

.檳榔心芋 Colocasia esculenta var. antiquorum
.水芋 Colocasia esculenta var. esculenta

.台灣青芋 Colocasia formosana
.大野芋 Colocasia gigantea
.紫芋 Colocasia tonoimo

請注意,「檳榔心芋」是「芋」的其中一個變種,然而在這個種類依然是可以交配的。

過去還有另一個變種,是 Colocasia esculenta var. esculenta,即是水芋,是蘭嶼達悟族的種植作物。然而後來被併入芋,沒有獨立成為變種。(其實現在分類學也不討論變種這件事)。目前草屯也有少量耕作。

另外,還有一類也算是可食芋頭,但分類上並非芋屬,而是千年芋屬,後面再詳細說明。

先從芋頭講起,據信是印尼人馴化後傳至埃及,而如今不可考。然而在台灣,是荷蘭佔據台灣的晚期時引進來的糧食作物。後來就非常順利的成為全台原住民都普遍種植的作物之一。以下圖片是採取網路。

芋頭的其他品系

芋頭( Colocasia esculenta )又因為特質不同而分兩類。一類是母株碩大的母芋類,主要利用的是中間主要的地下莖,而不太食用母莖旁邊的小子塊莖。另一類稱為子芋類,是原住民普遍種植的物種,反而是塊狀莖旁邊側芽會有許許多多的小子塊莖。

檳榔心芋 var. antiquorum(母芋)

又稱荔浦芋。如果有看過成熟的檳榔果實,不但外觀完全變黃,甚至裡頭的胚乳發育完全後會有許多棕色紋路。而檳榔心芋的芋肉內就有很明顯的紫色紋路。雖然其他芋頭底下的不同品系也偶有類似狀況,但也沒有如此明顯。另外一方面,葉片中心有紫紅點也是類似特徵。

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檳榔心芋。圖/By 張秋榮 @ Plant Illustrations 植物圖鑑

水芋

蘭嶼的耕作之一。

高雄 1 號(母芋)

從檳榔心芋再育種而出,高度略高檳榔心芋,重量與耐病都勝於檳榔心芋,分芽更少。可參考行政院農業委員會

麵芋(母芋)

旱作型芋,球莖大而且是短圓錐形,皮黑褐色,肉白,帶有更多黏性,煮起來香味比較少。分球更小而且容易和母株分離。個人吃過,把小分球莖直接拿水煮過後可以當零嘴吃,口感還不錯好吃,不過比較少見。

紅梗芋(母芋)

株型大、變異多。葉柄紫紅色,葉片深綠色,葉脈暗紫色,球莖是圓而漸細。肉白且耐濕,旱作水作都可,葉柄可以醃菜。東部山區與蘭嶼有種植。

  • 編按:檳榔心芋、高雄 1 號、麵芋和紅梗芋圖片,可參考行政院農業委員會〈母芋品種〉一文。

赤芽芋(子芋)

芽為桃紅色,南部山區的主要種植品種,聽說吃起來最美味,略帶粉質。比較特別的是葉柄深綠色帶褐色、子芋棒狀。日本也常常種植食用。

狗蹄芋(子芋)

母芋小很多,反而是旁邊有雜雜亂亂的子芋生長,很會長分株。生長晚期,母塊狀莖與子塊狀莖會連再一起,成為不規則疙瘩形狀。葉柄細、葉片薄,且吃起來滑而黏。通常是做食品加工用。可參考行政院農業委員會

高雄 2 號

是源於赤芽芋的選種育成,不但比赤芽芋還要更早熟成,而且味道更好、香氣更濃,然而產量略低於赤芽芋。相對於狗蹄芋更加整齊。可參考行政院農業委員會

  • 編按:赤芽芋、狗啼芋和高雄 2 號,可參考行政院農業委員會〈子芋品種〉一文。

芋屬/紫芋屬的其他物種

台灣青芋 Colocasia formosana

又稱台芋、山芋、山芋仔(客)、小西氏芋,個人還沒試過,不過客家人都拿來炒煮,也拿去餵豬,應該是安心無虞的。不過台芋是台灣原生種植物,也是台灣特有種,且看起來挺像芋頭。

不過跟芋頭比起來還是有兩個特色(1)高度小非常多(2)葉片粉綠色為主顯得更淺。

目前本人我(蜜蜂老師),有看過的地方有:台北七星山往苗圃方向、滿月圓入口步道周圍、花蓮鯉魚潭。

其葉片為淺裂,也就是葉柄到葉子的中間,且葉片會裂到靠近葉柄又沒碰到葉柄(約 1/3 處),近似心型。芋頭也有淺裂,但曲線變化比較劇烈一些。

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台灣青芋的葉片呈現愛心狀。圖/By Shihchuan, CC BY-SA 2.0, wikimedia commons

紫芋 Colocasia tonoimo

外來種,日據時期引入台灣,可食用,不過栽培不多。葉片有全紫的品系,也有略紫或葉柄深紫黑的品系。最容易看到的地方,就是在台大椰林步道旁邊的試驗稻田小水池。

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葉片有全紫的品系,也有略紫或葉柄深紫黑的品系。圖/By 張秋榮 @ Plant Illustrations 植物圖鑑

大野芋 Colocasia gigantea

算是這幾年來被引進的外來種,而且持續在擴張遷移中。原產中國東南部,主要隨著泰國、越南移工遷移到台灣來,目前南投埔里有出現。

這種芋也可食用,不過味道就真的差了一些,個人(蜜蜂老師)在 2015 年,曾和花蓮國小環教輔導團去踏查,曾在花蓮阿美族的加納納部落看過,他們還認為這長得很像姑婆芋不能吃,但也有人嘗試吃過,意外的感覺不會刺痛。另外一方面,聽說口感比較鬆。

因為這個訊息,其實我們要注意到這種外來種植物,入侵台灣生態而茁壯的可能性。

大野芋有幾個特徵:
(1)和姑婆芋一樣葉緣的波浪起伏明顯
(2)但葉子能聚集水珠,但感覺不像毛而是白粉,另外老舊葉片就沒有防水效果了
(3)葉脈是淺色的
(4)不靠近葉脈處的葉肉部分容易有深色而使葉片顏色不均勻

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大野芋算是這幾年來被引進的外來種,而且持續在擴張遷移中。原產中國東南部,主要隨著泰國、越南移工遷移到台灣來,目前南投埔里有出現。圖/By Megan Hansen @ flickr, CC BY-SA 2.0

其他文獻記載但我找不到的芋種

《唐本草》說:「芋有六種,有青芋、紫芋、真芋、白芋、連禪芋、野芋。」

其中,野芋是芋屬的大野芋 Colocasia gigantea,紫芋是 Colocasia tonoimo

千年芋屬的芋頭

千年芋

又稱五年芋 ,因為收成緩慢聞名,是日治時期日本由印度引來的植物。在人類的嘴巴前,也算是芋頭的一種。

論大小,逼近姑婆芋,甚至比人高;論葉片,如芋頭可以讓水珠成球,上面有白色細毛。

跟姑婆芋分類的最主要方法,除了看葉片以外,就是葉柄可能略帶紫色,而葉柄是非常非常誇張的深裂,葉子凹陷處直逼葉柄。

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葉柄是非常非常誇張的深裂,葉子凹陷處直逼葉柄。圖/By Tauʻolunga , 創用CC 姓名標示-相同方式分享 2.5, wikimedia commons

在台灣的千年芋又分為兩種

千年芋 Xanthosoma sagittifolium
紫柄千年芋 Xanthosoma violaceum

紫柄千年芋。圖/By Daderot - Daderot, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20011652
紫柄千年芋。圖/By Daderot – Daderot, CC0, wikimedia commons.

這兩種都是外來種,前者從中國引進,後者從美洲熱帶引進。可食用但不常見。

不能吃的,不是芋頭:姑婆芋屬

姑婆芋屬的所有植物都不能吃,目前台灣有三種姑婆芋屬植物

姑婆芋 Alocasia odora
尖尾姑婆芋 Alocasia cucullata
蘭嶼姑婆芋 Alocasia macrorrhizos

這三種姑婆芋的共有特徵就是(1)葉子邊緣呈現不規則波浪狀(2)葉子深裂,但沒有碰到葉柄(3)無法防水。

其中,姑婆芋就是我們平常看到的姑婆芋。

姑婆芋 Alocasia odora

缺乏光照或礦物質時,泛黃集中於葉緣波浪處,而並非葉柄旁邊的葉肉,這也是可以和大野芋區隔的地方。其葉緣深裂,但沒有裂到葉柄。

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姑婆芋葉緣深裂,但沒有裂到葉柄。圖/By 張秋榮 @ Plant Illustrations 植物圖鑑

尖尾姑婆芋 Alocasia cucullata

又稱台灣姑婆芋,但不是台灣才有,反而中國長一大堆。跟姑婆芋差別在於葉片更加深綠色且有蠟質光澤(但不能防水),而且葉子尾端會變尖而拖長,如菩提樹一般,植株也比較小一點。在台灣僅出現在基隆、新北汐止。

蘭嶼姑婆芋 Alocasia macrorrhizos

也不是台灣特有種,在中國被稱為「海芋」,也分布在中國雲南與澳洲、東南亞、台灣蘭嶼。目前有園藝種植,稱為滴水觀音。蘭嶼姑婆芋是台灣三種姑婆芋中,唯一跟姑婆芋不同,為深裂,並且高度是三者中可以長得最高者。

由於葉子是深裂,所以很難跟千年芋區分,但可以從幾點看出來:開花時千年芋、姑婆芋是包起來,但蘭嶼姑婆芋是往外翻開。

由於蘭嶼島上,姑婆芋、蘭嶼姑婆芋、千年芋、大野芋,這四種全部都有,所以很難區分。

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蘭嶼姑婆芋是台灣三種姑婆芋中,唯一跟姑婆芋不同,為深裂,並且高度是三者中可以長得最高者。圖/By KENPEI, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

看完這篇文章後,先看看對照表,在看看文章封面裡那些葉片是姑婆芋

以下是我整理的對照表,雖然說這是我整理的表格,但只能做為參考而已,生物界有太多例外、型態上太多類似。

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本文轉載自作者臉書網誌〈關於吃芋頭吃到姑婆芋的兩三事〉。

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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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誰把牛奶倒進海裡?裏頭還有煮不熟的螃蟹!——龜山島牛奶海的成因
Mia_96
・2021/08/12 ・2486字 ・閱讀時間約 5 分鐘

近年,宜蘭外海龜山島旁口耳相傳的「牛奶海」成為民眾喜愛造訪的景點之一,乳白的顏色染上原本清澈的海洋,好似有誰不小心將大量的牛乳灑落海中,吸引著大眾目光。

在龜首前形成的特殊景觀,吸引著民眾紛至沓來。圖/東北角風景管理處

其實,在牛奶海的出現前,龜山島周邊的海域本身便可以看到陰陽海的景像,而近幾年因為龜山島較為頻繁的海底運動以及熱泉活動,才使得更加明顯的牛奶海出現,從過去到現在,龜山島一直都是學術研究的重點區域呢!

牛奶海的成因——海底熱泉活動!

龜山島因其地底下被中研院團隊確認具有岩漿庫的存在,在 2019 年正式被認定為一座活火山,而位於龜首的牛奶海,更是因為火山持續運動而造成的其一現象!

在 2019 年時,因龜山島海底的火山活動較為頻繁,在龜首部分出現接連幾次的坍塌與搖晃,而龜首海床底下的裂隙也相對加大,岩漿庫的岩漿沿著裂隙向上侵入海水,形成不斷冒泡泡的高溫海底熱泉。當冒出之海底熱泉夾帶著二氧化碳、硫化物質噴出海床並與較低溫海水相遇時,間接造成龜首前的海水呈現牛奶般的白色。

同時,也因為海底熱泉與海水混和成的海水溫度較高,溫泉與周圍的海水存在著一定的密度與溫度差異,造成較為明顯的分界帶,也因此無論是最初的陰陽海,或是現今的牛奶海,都能在龜首前明顯的看出這一片與眾不同的白色海洋。

五味雜陳的生態環境

從海床下噴發海底熱泉所形成的牛奶海,當中富含硫化物質,在觀測中發現牛奶海的 pH 值大約落在 6 點多左右,比正常海水的 pH 值偏酸(正常海水的 pH 值大約是 8 左右,偏鹼性。)而海底熱泉中央的 pH 值更是低到 1.52 左右,所以靠近牛奶海時,其實會聞到陣陣硫磺味撲鼻而來,又或者有些人聞到的也許像是壞掉雞蛋的味道呢!

對於我們聞似五味雜陳的環境,對微生物來說卻成為一種獨一無二的生態系!

當海底噴泉的硫化物噴出後,遇到較為低溫的海水會產生沉澱並且堆積在噴發口周圍,隨著時間的流逝,堆積的硫化物逐漸形成突出海床的另類生態系,不斷噴出的硫化物成為海水細菌中的養分,而細菌吸引著浮游生物,浮游生物再吸引著更大型的掠食者,海底熱泉生態系逐漸穩固!

在龜山島的海底熱泉中,科學家便發現了一種居住在這特別環境的生物——烏龜怪方蟹。烏龜怪方蟹繼耐得住酸,同時也耐得住熱,但當然,他們並不是直接居住在熱泉直接的噴發口(這樣就變成煮螃蟹了!)烏龜怪方蟹會躲在熱泉旁的裂隙中生活,同時也因為他們所居住的熱泉富含許多硫化物質,所以又有人稱他們為硫磺怪方蟹。

烏龜怪方蟹時常被笑稱為「煮不熟的螃蟹」,但其實他們才不會真的乖乖地待在超高溫的熱泉口呢!圖/行政院農業委員會林務局

會不會打卡到一半,遇到火山爆發?

龜山島是臺灣最年輕的火山島,因為近幾年較為頻繁的火山運動,所以原本偶爾出現的陰陽海才會成為較為長時間出現的牛奶海,牛奶海的出現不僅成為大家出遊景點的選擇之一,更再度證明了龜山島是一座持續活動的火山!

海底熱泉噴發的頻繁程度或是熱流的變化其實也是監測海底岩漿活動的方式之一呢!

「那…會不會我打卡到一半,火山突然爆發呀?!」

監測龜山島的地質變化與火山活動一直是科學家的重要議題,島下的火山運動也始終備受關注,但,大家也不用過度擔心龜山島火山會不會無預警噴發!

中研院團隊所負責的大屯火山觀測站在龜山島上設立了幾處的火山觀測站,透過地震的觀測、火山氣體釋放的多寡、地表變形等因素其實都可以提前推測火山可能噴發的時間!而且,中研院林正洪研究員指出,如果如果,真的偵測到火山有可能要噴發了,也都大約還有一個星期的時間可以因應!

在龜山島上有三座火山觀測站,可以即是進行微震監測。圖/科技部災害管理資訊研發應用平台

打卡聖地的潛在議題

不過,想要一觀美麗的牛奶海其實也需要看看運氣的!炎熱的夏季或許是海上海況最好、且最適合出海觀賞牛奶海的時節,但不定的海浪、海流強弱或是天氣狀況也都會影響著牛奶海的景色,例如風浪較大時有可能會將牛奶海沖淡、陰天時牛奶海與周圍海域顏色較為接近而不明顯等。同時,當天海底熱泉噴發頻率賞不賞臉,也都是運氣之一!

雖然有可能一次兩次的跟牛奶海擦身而過,但只要海底熱泉持續噴發,我們便能繼續欣賞到這特殊的海洋景色!

雖然如此特殊的景象令人嚮往,間接也為當地帶來更多商機,但近幾年因牛奶海的爆紅,過多的海上活動遊憩造成遊憩、民生與環境議題的衝突產生,有些遊客被美景吸引而無心注意賞鯨船的航線,使賞鯨業者差點將浮沉在海上的遊客誤認為鯨豚,險象環生;又或者過於沉溺於海上活動而影響著龜山島周圍漁民賴以維生的重要漁場等事件層出不窮。

如何在海洋遊憩活動、民生需求的漁場甚至是海洋教育中達成共贏局面,是面對自然美景是必要的思考議題,唯有適當評估,才能在美景與生活中達成平衡,我們也才能以更不一樣的心態去面對這一片乳白色的美景!

夏天或許是海上海況最好,且最適合出海觀賞牛奶海的時節。圖/李先泰提供

參考資料

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Mia_96
15 篇文章 ・ 20 位粉絲
喜歡教育又喜歡地科,最後變成文理科混雜出生的地科老師

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世界最小微型電腦,揭開蝸牛躲過大屠殺的可能原因!
羅夏_96
・2021/07/05 ・3890字 ・閱讀時間約 8 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

生物滅絕是我們所不樂見的,當我們在新聞報導上看到某些物種滅絕,或者瀕臨滅絕,總會感到痛心疾首。不過你知道在過去 50 年間,有一群生物經歷了近乎完全滅絕的慘案,但卻不太為人所知嗎?接下來讓我們一起了解這個悲劇的始末,與殘留的生物究竟是怎樣躲過滅絕的。

太平洋島嶼的蝸牛多樣性世界第一

一般大眾可能對蝸牛的興趣不大,不過在太平洋的眾多島嶼上 (從法屬玻利維亞群島到夏威夷群島),當地原住民就對蝸牛非常感興趣。這是因為這些島上的原生種蝸牛,許多都有著鮮豔的外殼。像大溪地和夏威夷的原住民會收集並加工這些漂亮的蝸牛殼,做為展示地位象徵的首飾與裝飾品。

根據研究,太平洋群島上的蝸牛多樣性是世界上最高的,因此這些蝸牛不只吸引原住民,也吸引不少研究生物多樣性的專家前來朝聖。

而一場戰爭的到來,不僅打亂了島上居民的生活,也為這些在島上平穩生活的蝸牛們帶來意想不到的腥風血雨。

夏威夷蝸牛- 维基百科,自由的百科全书
被當作裝飾品賣的夏威夷蝸牛殼。圖/Wikipedia

外來種大亂鬥,原生種蝸牛遭池魚之殃

二次大戰期間,非洲大蝸牛 (Lissachatina fulica) 作為戰備糧食,被大量引進到這些太平洋島嶼1。而在戰爭後,這些非洲大蝸牛很快就成為當地島嶼的隱患。

非洲大蝸牛是對農業有嚴重危害的外來種,牠們的食量大且食性雜,從農作物、花卉到林木都是牠們的食物,而且牠們的繁殖速度極快,這讓島上很快就遍布非洲大蝸牛。雖然非洲大蝸牛沒有威脅到原生種蝸牛的生存,但數量龐大且食量巨大的非洲大蝸牛,很快就威脅到島上的農作物生產。為了對抗非洲大蝸牛,人類決定用「生物防治法」除掉牠們。而這個決定,敲醒了島上原生種蝸牛滅絕的喪鐘。

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非洲大蝸牛。圖/Wikipedia

生物防治法簡單來說就是利用自然界生物間的平衡力量,也就是利用各種天敵如捕食性昆蟲以及殺蟲微生物等生物性方法消滅外來種。而人類為了對抗非洲大蝸牛,所使用的生物防治法是引進另一外來種——玫瑰蝸牛 (Euglandina rosea)。

玫瑰蝸牛是一種原產於北美南部森林的中等體型蝸牛。和一般蝸牛的草食性不同,玫瑰蝸牛是專吃其他蝸牛的肉食性蝸牛!因此人們想靠玫瑰蝸牛來吃光島上的非洲大蝸牛。1955 年,美國政府開始將玫瑰蝸牛引進夏威夷群島,而其他太平洋島嶼也於 1958 年開始陸續跟進這個做法2。但玫瑰蝸牛引進後,人們很快就發現事情大條了。

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玫瑰蝸牛。圖/Wikipedia

首先,非洲大蝸牛的數量並沒有減少,牠們還是大肆地破壞農作物。接著,島上原生種蝸牛的數量越來越少了。後來研究發現,比起來非洲大蝸牛,玫瑰蝸牛更愛吃原生種蝸牛。而原生種蝸牛面對玫瑰蝸牛這種兇猛的外來殺手,根本毫無抵抗力,只能等著被宰。

當人們終於意識到問題的嚴重性並準備做出干預手段時,卻為時已晚。根據研究,夏威夷群島本來有 81 種原生蝸牛。但在引進玫瑰蝸牛的十年後,島上 90% 的原生種蝸牛都被玫瑰蝸牛屠戮殆盡,而夏威夷政府和科學界根本無力阻止這場恐怖的屠殺,最後只能將剩餘的原生種蝸牛移到動物園或保護區做保護。2019 年,世上最後一隻金頂夏威夷樹蝸 (Achatinella apexfulva) — 「喬治」逝世,這標示著又一夏威夷原生種蝸牛滅絕3。而其他太平洋群島狀況也好不到哪去,以大溪地為例,島上本來有 61 種原生蝸牛。在玫瑰蝸牛引進的十年內,56 種原生蝸牛就被消滅殆盡4

這個引進玫瑰蝸牛的決策,可謂是生物防治法上的重大「失敗」案例,不僅消滅不了非洲大蝸牛,還對原生種蝸牛造成毀滅性的打擊。這個案例也告誡人們,未來想要再使用生物防治法時,務必要審慎思考。

不過在這種絕望的情況下,至今仍有少數的原生種蝸牛堅強地在野外生存。這就引起不少科學家的好奇心,想了解這些原生種蝸牛究竟是怎麼逃過玫瑰蝸牛的毒手。而來自密西根大學的生物學家和工程學家,就組成一個跨領域的研究團隊,一起攜手研究出可能的原因5

蝸牛怎麼逃離致命殺手,難道是靠反光?

Partula hyaline (P. hyalina) 是少數仍存活在大溪地森林中的原生種蝸牛,牠們有著白色的外殼,並且大多生活在樹林邊緣。而這兩條線索,讓密西根大學生態學系的兩個專門研究太平洋群島蝸牛滅絕的科學家 —— Cindy Bick 博士和其指導教授Diarmaid Ó Foighil 博士,有了一個 P. hyalina 逃過玫瑰蝸牛追殺的假設。

A Partula hyalina snail resting on a wild red ginger leaf next to a Michigan Micro Mote computer system in a forest edge habitat in Tahiti. Image credit: Inhee Lee
睡覺的P. hyaline (左)和 M3 微型電腦 (右)。圖/news.umich.edu

蝸牛一般生活在比較潮濕,躲避太陽直曬的地方,這是因為蝸牛要維持其皮膚上的黏液。如果在太熱的地方,會讓其皮膚失去黏液,而這對蝸牛來說是致命的。P. hyalina 生活在樹林邊緣,這表示牠生活的環境會比生活在樹林中的玫瑰蝸牛,接受到更多的日照,溫度也更高。而這樣的環境會讓玫瑰蝸牛因過熱而失去黏液,讓玫瑰蝸牛不想接近。

但這樣的環境,對 P. hyalina 而言不會太熱嗎?由於 P. hyalina 的殼是白色的,讓牠能反射更多日光,這樣就能降低日照對牠的影響。因此 Bick 和 Foighil 認為,P. hyalina 因有著白色外殼而能生活在高日照地區,藉此躲避玫瑰蝸牛的追殺。

要驗證這個想法,只需要在蝸牛身上裝上光照感測器,測量並比較 P. hyalina 和玫瑰蝸牛生活環境的光照數值就行了。恩,講得容易,但做起來不簡單。

因為現有的光照感測器都必須裝上鈕扣型電池,這導致感測器的大小 (12*5*4 mm) 會嚴重影響蝸牛的行動。如果會影響蝸牛的行動,就很難還原牠們真實的生活模式,這樣得到光照數值就不會準確。

微型電腦的神助攻

正當 Bick 和 Foighil 苦惱於沒有好的光照感測器時,Bick 得知了一個消息:密西根大學開發出目前公認最小的微型電腦 —— Michigan Micro Mote ( M3 )6,大小只有 2*5*2 mm,而這個大小放在蝸牛身上,非常合適。於是她立刻與 M3 的研發團隊聯繫,希望他們能提供協助。而 M3 的研發團隊在深入了解 Bick 和 Foighil 的需求後,決定與 Bick 和 Foighil 組成聯合研究團隊。他們修改了 M3 的程序,並將其改造成能以太陽能發電的微型光照感測器。

研究團隊先在密西根野外測試 M3 安裝在玫瑰蝸牛身上後,並不會影響玫瑰蝸牛的行動,同時 M3 也能長時間的偵測光照數值。確認一切妥當後,他們便前往大溪地進行實驗。

研究團隊成功在野外測試將 M3 安裝在玫瑰蝸牛身上。影片來源:參考資料 5

到了大溪地後,他們遇到一個問題,那就是不能在 P. hyalina 身上安裝 M3 。因為P. hyalina 是受保護的瀕危物種,不允許任何可能傷害牠們的行為,於是研究團隊採用間接的方法。由於 P. hyalina 是夜行動物,白天牠們會附在樹葉的背面睡覺,因此研究團隊就將 M3 安裝在 P. hyalina 休息的葉片頂端和底部,來觀察其生活環境的光照數值。研究團隊另外將 M3 安裝在玫瑰蝸牛身上,藉此比較兩者生活環境的光照數值。

(b) M3 安裝在 P. hyalina 附近。(c) M3 直接安裝在玫瑰蝸牛身上。圖/參考資料 5

結果顯示,白天 P. hyalina 所休息的環境中,其照度註1 ( 7674-9072 lux )遠超玫瑰蝸牛所能容忍的 ( 540-772 lux )。而這個結果符合 Bick 和 Foighil 的假設,即 P. hyalina 能生活在高日照地區,以此躲避玫瑰蝸牛的追殺。

不過可能會有人好奇,玫瑰蝸牛難道不會在清晨光照較弱的時候,去捕食 P. hyalina 嗎? 

研究團隊在野外觀察發現,P. hyalina 大約在上午 9 點左右就寢。此時的光照量雖然仍在玫瑰蝸牛的忍受範圍內,但等牠們捕食完再移動回到陰暗處,時間會到上午10 點,而此時的光照量就遠超玫瑰蝸牛的最高容忍值了。因此玫瑰蝸牛若要去捕食 P. hyalina,很可能吃飽後就死在半路上了。

雖然藉著 M3 的協助,證實了 P. hyalina 能生存在光照量較高的環境,但是否光照量是決定 P. hyalina 不被玫瑰蝸牛所捕食的原因,仍需要很多實驗驗證。不過研究團隊表示,這個實驗開啟了研究無脊椎動物的新世界,因為 M3 這種微型電腦的發明,讓隨時監控這些無脊椎動物的生態與行為變成可能。

或許未來隨著 M3 對玫瑰蝸牛與原生種蝸牛的有更多認識的同時,也能找出拯救這些瀕危蝸牛的新方法。甚至隨著微型電腦的廣泛應用,能讓我們看到小型動物更多的生態與行為,大大開啟科學研究的新視野!

註釋

  1. 照度:是每單位面積所接收到的光通量,SI 制單位是勒克斯 (lux)。居家的照度一般在 300-500 勒克斯之間。

參考資料

  1. 非洲大蝸牛
  2. 玫瑰蝸牛
  3. 世上最後一隻金頂夏威夷樹蝸「孤獨喬治」逝世,終年14歲
  4. Régnier C, Fontaine B, Bouchet P. Not knowing, not recording, not listing: numerous unnoticed mollusk extinctions. Conserv Biol. 2009 Oct;23(5):1214-21. doi: 10.1111/j.1523-1739.2009
  5. Bick CS, Lee I, Coote T, Haponski AE, Blaauw D, Foighil DÓ. Millimeter-sized smart sensors reveal that a solar refuge protects tree snail Partula hyalina from extirpation. Commun Biol. 2021 Jun 15;4(1):744.
  6. Michigan Micro Mote (M3) makes history as the world’s smallest computer
  7. Snails carrying the world’s smallest computer help solve mass extinction survivor mystery
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羅夏_96
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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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當科學家也懂斗內,帶乾爹露營、登上 Science!通通不是問題!
羅夏_96
・2021/05/21 ・3320字 ・閱讀時間約 6 分鐘

你能想像嗎?科學家透過一篇「斗內」來的研究發現,驢子不僅會自己在沙漠中挖水井,甚至會「無私分享」給大家飲用,並增加當地環境的生態多樣性1!這個讓人驚艷不已的研究近期已發表在 Science 期刊上,研究過程也非常的戲劇性,接下來,讓我們一起看看這個研究是怎麼開始的吧!

露營的意外發現——挖水井的驢子

這一切,都得從九年前開始說起。

Erick Lundgren 是亞利桑那州立大學的博士生,專門研究鳥類、哺乳動物以及河流生態系統,他經常在亞利桑那州的索諾拉沙漠附近紮營,觀測該地區的生態。

陡峭的峽谷、巨型仙人掌和胡楊,和棲息在此處的許多動物構成了索諾拉沙漠的生態景象。圖/維基百科

在一次露營中,Lundgren 在沙漠中發現了一些不尋常的「洞」,而這些洞的周圍堆滿了被挖出來的沙,就好像是有誰在刻意在此處挖洞一樣,這引起他的好奇心,於是他在洞口附近放置了幾個拍攝動物的錄影機。

幾天後,他從影像中找到這些洞的始作俑者 —— Burro。在美國,Burro 可以代表任何小型的驢子,包括居住在亞利桑那州和加利福尼亞州的一些野生驢子。

只要靠近洞口就可以發現,這些洞附近的沙子都很「濕潤」,有些的洞表面甚至會有一層乾淨的水。

正在挖洞的驢子。圖/ The Unseen Ecology of the Wild Burro

這些「洞」到底是什麼呢?在此之前,其實科學家早就知道有許多動物會自己「挖水井」,例如北美的野馬和非洲的大象,因此 Lundgren 也認為,驢子不是為了好玩而挖洞,而是為了喝水才創造出這些坑洞。

後續的影像證實了 Lundgren 的想法,在影片中,這些驢子確實會從挖好的洞中喝水。

野馬(左)和大象(右)也會自己挖水井。圖/參考資料1

不過令他意外的是,不只是驢子會來此喝水,連野馬、野豬、水牛、山羊、鹿和郊狼,都會跑來水井喝水!此外,這些「驢井」也是不少植物如木棉和柳樹喜愛的生長地。

這些發現,讓 Lundgren 想出了一個新計畫。

Wild burros digging wells,來自 Erick Lundgren 的 Youtube 頻道。

事實上,驢子(Equus asinus)長期以來普遍被美國科學界認為是「有害」的外來種,因此科學家大多關注並且研究驢子對當地植被的危害、驢子與原生物種的競爭關係。

然而,在 Lundgren 眼中,驢子所挖的驢井卻能夠讓當地不少動、植物都受惠,也就是說,驢子其實不像大家所認為的只會對環境帶來破壞,因此,Lundgren 決定開始深入了解驢井對當地生態系的貢獻。

你斗內,我研究!

2015 年,Lundgren 向亞利桑那州立大學提出研究計畫,得到研究經費後,他用這些經費買了幾台狩獵用跟蹤攝影機,並觀察到了 13 種動物到驢井飲水的畫面。

但無奈的是,這個研究計畫要觀察的區域非常的廣,也需要花費一定的時間才能看出驢井對當地生態的影響,相比起來,大學給的經費實在是杯水車薪,無法負荷如此龐大又耗時的計畫。

在申請不到更多經費的情況下,Lundgren 決定另闢蹊徑!

2016年,Lundgren 將自己的研究計畫放到美國最大的募資平臺 Indiegogo 上,希望大家能「斗內」自己的驢井生態學研究。

當然,斗內不是白給的:

  • 捐贈 150 美元,可以獲得團隊贈予的 8*10 英寸的驢子照片一張
  • 捐贈 500 美元,則能獲得 16*20 英寸的驢子照片一張
  • 如果捐贈 1500 美元,就能和研究團隊一起到野外露營,和驢井近距離接觸,而且包吃、包住、包交通!

Lundgren 在 Indiegogo 上設定的募資目標為 1000 美元(雖然他表示 8000 美元較為理想),最終成功募到了 4790 美元。

Lundgren 當時在 Indiegogo 上的募資計畫,現在上網仍能看到。圖/The Unseen Ecology of the Wild Burro

他用募資的錢購買了數十台狩獵用跟蹤攝影機,並帶著斗內的乾爹們一起去各個地點布置攝影機,而這一拍就是數年,順利蒐集了珍貴的研究資料。

只是多了幾口井,真的有那麼重要嗎?

「水資源」是沙漠生態系統內,影響生物間相互作用的重要因素,當動物沒有足夠的飲水時,牠們只能選擇直接通過食物來解決水的攝取,例如狼群會捕捉更多的獵物、食草動物會食用更多的植物。

對水的激烈爭奪會讓該地區只剩少數物種能存活,最終使該地區的生物多樣性降低。

根據 Lundgren 的研究顯示,驢井確實對沙漠地區的生態系統有很大的幫助,主要體現在幾點上:

  1. 驢井能為環境提供額外 74% 的水資源
  2. 驢子頻繁的挖井,讓動物為了獲得水資源所移動的距離減少 65%
  3. 除了驢子外,有 59 種脊椎動物會來到水井附近,其中 57 種會飲水。這些動物從鳥類到大型哺乳類都有。
  4. 比起有洪水侵襲的河岸邊,驢井更適合樹木幼苗的發芽與生長,而這些幼苗的生長未來很可能會形成小型林地,讓該區域更有能力保住水資源
驢井也是不少植物喜愛的生長地。圖/ The Unseen Ecology of the Wild Burro

Lundgren 認為,隨著驢井的出現,某些區域生物們會減少因水資源而發生的鬥爭,並讓生物多樣性上升。

為了再次確定他的假設,他觀察並比較了「有驢井」、「沒有驢井」的區域,研究結果和他的假設一致:比起沒有有驢井的區域,有驢井區域的生物多樣性多出 64%!

這代表著,動物們不僅會主動地前往有驢井的地方,驢井也會降低了生物間為了爭奪水資源所產生的矛盾,並讓生物多樣性上升,可謂「驢子挖水井,眾生物受惠。」

感恩乾爹、讚嘆乾爹!

2017 年,也就是 Lundgren 收到斗內一年後,他回到 Indiegogo 平台上發文感謝大家,他在文中表示,借助大家斗內的資金,他所收集來的資訊已經寫成四篇科學文章,其中一篇甚至被頂尖期刊 Ecography 接受、刊登。

而在這之後的四年,Lundgren 陸續補充更多資料,最終就連 Science 也刊登了這項「斗內來的」驢井綜合性生態研究。

Lundgren在Indiegogo上感謝大家的貼文。圖/The Unseen Ecology of the Wild Burro

一起為驢子正名!

在索諾拉沙漠中,這種會挖驢井的驢子其實屬於外來物種,因此當地居民和政府單位都認為牠們會破壞植被與環境,多年來,大家都一直想除掉牠們,美國土地管理局甚至會採取獵殺的方式來消滅當地的驢子。

此外,由於主流的生態學研究對外來種大多是持負面態度,因此就連科學界也不待見這些驢子。

但 Lundgren 的研究顯示,外來種並非只會對當地環境帶來破壞,這些驢子所挖的驢井不但能提供更多的水資源,更有助於穩定該地區的生態系統。若把牠們都除掉,恐怕該地區的動物們又會陷入水資源的爭奪戰,讓生態系統再次不穩定。

收斗內的作者 Erick Lundgren。圖/University of Technology Sydney

不知道看到這邊,你對這篇研究有甚麼想法?

對筆者來說,除了知道驢子會挖水井、外來種也可能對當地生態系統有正面幫助的新知識外,最讓筆者印象深刻的其實是 Lundgren 為了研究經費而想出的「奇招」。

一般研究人員面對經費不足的情況時,往往只會忍痛放棄計畫,但俗話說:「山不轉路轉,路不轉人轉。」,Lundgren 為了繼續研究而想出「收斗內」的辦法,真的讓筆者大開眼界!

很多人都以為科學家是沉悶、沒有創意的,但許多科學研究往往是研究人員一時的靈感與創意造就的,而這篇研究就是很好的體現。其實不只科學研究,在生活中有時只要我們多花點心思,也許就能開創新的道路!

參考資料

  1. Lundgren EJ, Ramp D, Stromberg JC, Wu J, Nieto NC, Sluk M, Moeller KT, Wallach AD. Equids engineer desert water availability. Science. 2021 Apr 30;372(6541):491-495.
  2. https://www.indiegogo.com/projects/the-unseen-ecology-of-the-wild-burro#/
羅夏_96
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