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心電感應不夠看,魚蝦用尿溝通94狂!

Peggy Sha
・2017/03/11 ・1837字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

藉由文字和口語的使用,人類得以彼此溝通,進而發展出獨特的文明。而除了人類的語言之外,動物也會各自用獨特的方式溝通:蜜蜂舞蹈、獅子吼叫、海豚吹口哨……。而在這些千奇百怪的溝通方法裡,科學家更發現,原來尿液也可以成為溝通工具,不管是談情說愛或是打架鬧事,只要有「尿」,一切盡在不言中。

眼前的黑不是黑,尿是我的眼

為了研究通訊螯蝦(Pacifastacus leniusculus)如何利用尿液進行溝通,科學家遮起了螯蝦的眼睛,想看看在黑暗之中,螯蝦們如何談情說愛。

只要有尿,我在黑暗中也會愛上你(尿液經螢光染色)。   圖/實驗圖片

在一連串的實驗後,研究者發現,如果將雌螯蝦的腎臟堵住,使之無法排尿,那麼,雄螯蝦會對牠視而不見、甚至大打出手。而一旦雌螯蝦透過尿液傳達出可以交配的訊息,雄螯蝦立刻會變得「性」致勃勃,想要一把捉住雌螯蝦,跟愛人來一場驚天動地的雲雨之歡。

不過,想跟雌螯蝦交配可不是件簡單的事情。在繁衍後代時,雌螯蝦不只擔負生殖之責、更需要進行育幼,反觀雄螯蝦只需提供精子,就可以揮揮衣袖不帶走一片雲彩。而正因對於不同性別的螯蝦來說,繁衍的成本差距太大,雌螯蝦絕對不隨便接受路上的野男人。

螯蝦的五十道陰影

想要贏得女士的芳心,雄螯蝦首先得通過「比武招親」:唯有先打敗了雌螯蝦,才能獲得交配的資格。

真是刺激又火辣的愛情啊! 圖/IMDb

戰鬥守則第一條:尿尿時機要抓好!

雄螯蝦和雌螯蝦的尿液各自有著不同的訊息:雄螯蝦會在戰鬥中用尿液表示敵意,而雌螯蝦的尿液則同時代表了邀請和挑戰之意。所以,在戰鬥過程中,雄螯蝦會盡量避免排尿,以免激發愛人的敵意;相反地,雌螯蝦這位傲嬌的妹妹則會不斷用尿去刺激男伴,一邊誘惑牠、一邊抵抗牠。

雌螯蝦之所以會在尿液中表達出如此矛盾的訊息,就是希望能確定對方到底是不是自己的如意郎君,藉由雙方交手的過程,雌螯蝦可以判斷出對方的體格、能力,如果對方足夠強壯,雌蝦才會考慮和牠交配以產下優秀的後代。

想打架嗎?先撒泡尿再說啦

如果你以為只有螯蝦會在打架的時候尿尿,那就太小看其他水中生物了。最近,科學家發現有種慈鯛會在敵對行為中用尿液釋放化學訊息,好決定自己要採取什麼樣的戰鬥策略。(你問我他們是怎麼看到尿的?科學家在魚的身體裡注射紫色染劑,小魚就會排出藍色的尿呦~)

實驗團隊利用隔板將魚分開,這些板子中,有一半具有小孔可以讓兩邊的水互通,另一半則是實心無孔的隔板;另外,團隊也分別使用透明和不透明的板子做為隔板實驗者觀察了魚兒在各種情況下的排尿情形,各式情境包括:只有一隻魚、有兩隻魚但看不見彼此、彼此可見但不能用尿溝通、彼此可見也可以用尿溝通等等。同時,科學家也嘗試用不同體型的魚來做實驗。

科學家用隔板分開兩隻魚,左為無孔隔板,右方有孔 圖/實驗圖片

在結果中,科學家發現:當兩隻魚可以看見對方,牠們會豎起魚鰭、充滿敵意地靠近對方,而後進行排尿。這些尿液會對兩隻魚的對峙產生關鍵的影響──如果接收到大魚的尿液,體型較小的魚就會減少敵意、舉起白旗向大魚投降,進而避免一場戰爭;相反地,如果小魚沒有收到尿液中的化學物質,就會不知死活地想要攻擊大魚。而當兩隻魚可以看到對方,卻沒辦法接收對方的尿液時,牠們都會更加努力地尿尿。

這些有趣的花式尿尿法除了讓我們更深入了解部分動物的溝通方法,同時也表示,科學家越來越注重那些除視覺之外的訊息。而在動物世界中,除了尿液中的化學訊息,動物也會利用震動、電和紫外線等方式進行溝通,未來我們還會知道什麼特別的溝通方法呢?真是令人期待!

 

  • 如果你對動物間的溝通很有興趣,歡迎看看這部來自 TED-Ed 的影片:

 

參考資料:

  1. Matt Blois, “Fish communicate through their urine“, Science, [2017.01.27]
  2. Bob Yirka, “Fish found to communicate with one another using urine“, Phys.org, [2017.02.02]
  3.  Ed Yong, “Crayfish females lure males with urine, but then play hard to get“, Discover, [2010.03.30]
  4. Charles Q. Choi, “Urine Signals Sex, Violence to Crayfish“, Live Science, [2010.03.29]
  5. Bayani, DM., Taborsky, M. & Frommen, J.G., “To pee or not to pee: urine signals mediate aggressive interactions in the cooperatively breeding cichlid Neolamprologus pulcher“, Behav Ecol Sociobiol (2017) 71: 37. doi:10.1007/s00265-016-2260-6
  6. Berry FC, Breithaupt T., “To signal or not to signal? Chemical communication by urine-borne signals mirrors sexual conflict in crayfish.“, BMC Biol. 2010 Mar 30;8:25. doi: 10.1186/1741-7007-8-25.

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Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。


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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)


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胡中行_96
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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。