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為什麼搞懂大象怎麼睡覺是件重要的事

活躍星系核_96
・2017/05/03 ・1901字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 416 ・四年級
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這算不算是世界最大的 Fitbit?

人類和動物得做幾件事以傳遞他們的基因:吃,避免被吃掉,繁殖和睡眠。缺少這些生物學上的必要條件導致死亡。但是當我們睡著了,就沒辦法執行其他的功能。因此現代科學的一個大謎題就是:為什麼我們得睡覺?

關於人類為何睡覺,科學家提出了許多答案。一個是廢物的清除,另一個是記憶整合。若想測試這些想法是否有效,有個方法是看這些想法如何適用於通常沒被研究的異國動物(如大型非洲哺乳動物)的睡眠。

過往研究表明,較大的哺乳動物睡眠往往少於較小的哺乳動物。所以體重在3000到5000公斤之間的非洲成年大象,不應該睡得太多。記錄腦電波是證明動物是否睡著的一種可接受的方法:大腦全腦活動的特徵在大腦清醒時,慢波睡眠或正在做夢(REM睡眠)時有所差異。但是,由於大部分顱骨為大額鼻竇組成,要在大象身上用外科手法幾乎是不可能的。

為了克服這一點,我們在威特沃特斯蘭德(Witwatersrand)大學的比較神經生物學小組,以及來自大象無國界加州大學洛杉磯分校的同事,改造了一種用於人類睡眠研究的活動計量儀。這使我們能夠監測兩隻野生大象母親的睡眠模式和習慣。

而研究團隊在 PLoS ONE 期刊上發表的結果之所以重要,有兩個原因。通過了解動物的睡眠,我們可以深入了解如何提高人類睡眠和生活品質。但同樣關鍵的是,理解像大象這樣的動物睡眠,有助於我們更了解它們,並提高我們的能力,發展出有益的保育和管理策略。

調查結果

我們使用的設備會輸出每分鐘的加速事件次數。它可以輕易植入皮膚下,以測量大象何時移動或不移動。在野外觀察大象之後,我們發現牠們身體最活躍的部位是象鼻。我們推斷,如果象鼻靜止五分鐘,代表大象很可能已經睡著 – 所以我們將活動計量儀植入在象鼻皮膚下。

將設備與 GPS 項圈、陀螺儀相結合,測量 x,y 和 z 平面上的身體運動,我們得到四個非常有趣的觀察結果:

  • 大象每天平均休息兩個小時;
  • 他們大部分的睡眠發生在站立的時候,但每三至四天會躺下來睡覺一次;
  • 有些晚上,他們沒有睡覺,而是行走了30公里
  • 他們睡覺和醒來的時間的環境條件與日升日落無關。

大象睡眠的秘密,告訴我們……

針對囚禁環境中的大象,現有研究發現,他們每天平均睡眠 4 至 6 小時。這是因為他們有足夠的時間睡覺。他們不必外出,尋覓食物來維繫身體所需,他們有更高品質的飲食,也沒有被捕獵的風險。

一隻大象需要每天吃約300公斤低品質的食物,因此也沒有太多時間留給睡覺。大象腦中的特點之一是下丘腦的食慾素神經元。這些神經元控制飽腹感和覺醒之間的平衡:如果你已經吃飽了,神經元就會沉默,讓你睡覺。如果沒有,他們會讓你醒來。

這種平衡和飲食品質解釋了為何越大型的哺乳動物睡眠越少,或草食動物睡眠少於肉食動物和雜食動物(如人類)。大象的數據支持此一睡眠研究中的新興理念,並幫助解釋為什麼大象睡得如此之少。

在被囚禁的環境中,大象大部分睡著的時候是躺著睡,但是他們有時也站著睡。通過陀螺儀和活動計量儀的組合數據,我們發現野生大象大多站著睡。每隔三天或四天才會躺下睡覺,為時大約一個小時。

哺乳動物在快速眼動期(REM)睡眠期間無法控制骨骼肌張力。所以對於一隻大象來說,要進入REM睡眠,就得躺下,因為沒有任何肌肉張力將非常難以保持站立,除非他們靠在一棵樹或一塊大石頭旁。

有想法認為 REM 睡眠的功能是記憶整合 – 白天的經歷會在 REM 睡眠期間被轉化為長期記憶。大象具有良好的長期記憶,但卻只在每三至四天才進入一次短短的 REM 睡眠。這意味著記憶鞏固理論可能不是 REM 睡眠功能存在的答案。

環境線索

有些夜晚,大象沒有入睡。一頭象有三個晚上都沒睡,另一頭則是兩個晚上沒睡。在這些無法入睡的日子,日落後不久,大象就遭遇打擾,也許是遇上出來狩獵的獅群,盜獵者,或是進入情緒暴烈期(Musth)的公象。在一夜之間,大象遠行約 30 公里。這種大象的行為未曾被記錄。這表明大象確實需要很大的空間,這在大象保育方面是很重要的 – 似乎小規模的保育地無法提供他們足夠的空間。

最後,大象睡覺(睡眠開始)和醒來(睡眠結束)的時間與日落和日出無關。然而,兩者都與環境的「真實感受」密切相關:像是溫度,濕度,風速和太陽輻射的混合。看來,要在對的時間入睡和醒來,環境線索是很重要的。如果我們更仔細研究,我們或許可以調整人類的睡眠環境,讓自己有更好的睡眠。

作者:威特沃特斯蘭大學比較和演化神經生物學教授保羅·馬格爾(Paul Manger)
本文最初發表在 The Conversation 上。 閱讀原文

 

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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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不曉得家中蟲蟲的身分嗎?或許你可以翻翻這本《台灣常見室內節肢動物圖鑑》

聯經出版_96
・2022/01/24 ・2222字 ・閱讀時間約 4 分鐘
  • 文、圖 / 李鍾旻

「請問一下,有人知道這是什麼蟲嗎?」、「家裡出現這些蟲,有誰知道牠們是哪來的?」網路討論區冒出了這類疑問句,並附上若干手機拍下的影像。這樣的貼文,你應該也見過吧?

只不過,通常這類貼文不是很少有回應,就是底下出現答非所問的回覆。像是某戶人家廚房的地瓜周圍冒出了幾隻「甘藷蟻象」,可是一些網友把牠誤認為是「隱翅蟲」;某人在廚房放了一陣子的糙米突然生出一群「粉斑螟蛾」,然而卻有人認為那是「衣蛾」。

「甘藷蟻象」在室內出現時通常與地瓜有關,因為牠們的卵或幼蟲偶爾會隨著市售地瓜被攜入家庭中。
「粉斑螟蛾」是近年來在穀物中常發生的昆蟲,其幼蟲能取食多種乾燥食品,且相當適應乾燥環境。

我們所處的居家環境中,蘊藏著一個微觀的小小世界,有許多節肢動物原本就住在我們的屋子裡,或者是隨著人類活動而悄悄被帶進家庭環境。儘管生活周遭有各式各樣的動物,但大家對於這些在室內出現的小生命,向來認知很少,或是一知半解。

某些情況下,一些人可能會出於興趣或好奇而想認識牠們,但通常一般人會開始想去知道家裡出現的蟲「是誰」,不外乎是想弄清楚這些事情:「牠對人有沒有害?」、「牠為什麼會出現在家裡?」、「牠會不會干擾生活?」

「菸甲蟲」與其所啃食過的紅豆。菸甲蟲能取食許多植物製品,常隨著袋裝食品被攜入家庭中。

現今這個時代,「網際網路」幾乎可說是現代人獲取資訊最方便的管道。當家裡出現了不認識的、來路不明的蟲,大部分人除了在網路討論區發問,大概就是直接利用 Google 等網路搜尋引擎試圖找出答案了。然而網路上的一切影像、言論卻不盡然可靠正確,甚至有些資訊是出自內容品質普遍不良的「內容農場」網站。而把網路文章複製又轉貼給親友的你,甚至還可能直接或間接的助長了謠言的散播。

倘若你也是那個正苦惱於該怎麼辨認家中小生物的民眾之一,那麼建議你可以考慮閱讀這本書:《台灣常見室內節肢動物圖鑑》。它就是一本專門介紹居家性節肢動物的實用圖鑑,書中介紹了 101 種台灣室內環境常見的物種,可以幫助大家認識生活中常見的昆蟲、蜘蛛、馬陸等節肢動物。

巧克力中所發現的「粉斑螟蛾」幼蟲,周圍可見其糞便及取食所造成的缺口。

你說「自己很怕蟲,家人也不喜歡蟲!」、「我就是不喜歡牠們,為什麼我要去認識這些蟲?」這樣啊,你的心聲其實也是很多人的心聲。事實上,對節肢動物沒什麼好感的你,更應該入手一本,或者到圖書館借這本書來翻一翻。我是說真的!

為什麼呢?因為誤解與偏見,往往是出自於對牠們的不了解。比如說,常有人誤以為家庭中所出現的,大多是有害或骯髒的物種;然而事實卻正好相反,在居家室內常見的節肢動物中,真正對人有害的種類所占比例甚少。若正確的認識牠們後,也許你會對這些小生物們改觀,明白牠們其實並沒有想像中的可怕,進而讓你的日子過得更安穩愉快。

況且,假如你正苦惱於家中節肢動物橫行,想抑制蟲子們的數量,但在不曉得牠們確切身分的情況下,你很可能使用錯誤的方法與態度,越弄越沒有頭緒。試著去了解你煩惱的蟲的一切,才能夠知道怎麼去處理、應對,才能曉得該如何透過整理環境,減少牠們出現的機會,不是嗎?

從閱讀與出版的角度來看,儘管出版市場琳瑯滿目,然而市面上的自然科普類書籍比例偏低。絕大多數的自然科普類出版品,又都是翻譯自日本或其他國家,國內兒童、青少年從閱讀的過程裡認識到的節肢動物種類,往往便是國外的物種,或者一些商業化販售的寵物昆蟲。因此,不只是成年人,對於想認識我們生活周遭常見生物的中小學生,《台灣常見室內節肢動物圖鑑》也會是個很好的選擇。

「擬穀盜」常見於麵粉及麩皮中,偶爾也會隨著穀物製品來到家庭環境。

雖然,我很希望你能明白「家裡有許多種類的節肢動物很有趣」這件事,然而畢竟每個人都有各自的觀點,我也不可能強迫正在讀此篇文章的你,去接納家裡的每一種節肢動物、要求你一定要懂得欣賞牠們。

但是至少,請你務必記得,當家中有任何節肢動物活動的跡象時,這本《台灣常見室內節肢動物圖鑑》,應該可以滿足大部分你想知道的「室內蟲蟲」種類,解答你心中的一些辨識疑惑。或許,它還能夠引導你對自身所處的這片環境、自己所生長的這塊土地,有更深刻的體認。


想認識居家室內節肢動物的讀者,可參考本文作者所著《台灣常見室內節肢動物圖鑑:居家常見101種蟲蟲大集合,教你如何分辨與防治》(聯經出版)。

——本文摘自《 台灣常見室內節肢動物圖鑑:居家常見101種蟲蟲大集合,教你如何分辨與防治 》/ 李鍾旻, 詹美鈴,2021 年 11 月,聯經出版

 

聯經出版_96
141 篇文章 ・ 21 位粉絲
聯經出版公司創立於1974年5月4日,是一個綜合性的出版公司,為聯合報系關係企業之一。 三十多年來已經累積了近六千餘種圖書, 範圍包括人文、社會科學、科技以及小說、藝術、傳記、商業、工具書、保健、旅遊、兒童讀物等。