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想成為未來的保育戰士?就從「未來地球生態學程」開始吧!

Gene Ng_96
・2017/04/14 ・4850字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

人口爆炸、氣候變遷、經濟發展等人為因素,對地球生態造成前所未有的巨大壓力。這是大家耳熟能詳的,但究竟實際狀況有多嚴重呢?

生物多樣性正急速降低,物種滅絕速率遽增百倍以上;許多物種在生物學家還未有機會認識之前,就已遭遇滅絕的命運。生態系統環環相扣,失序的自然將直接威脅人類的健康和經濟。

高等教育的專門化和務實化,讓博物學家(naturalists)成為稀有學者,有能力認識地球各種生物的生物學家愈來愈少。面對前所未有的艱難保育挑戰,我們必須在傳統的高等教育課程中另闢蹊徑,整合跨領域的知識、教育及研究,讓學生有機會接觸更多元的資源,從博物館、動植物園、種源庫、課堂及田野實習,瞭解地球生物的多樣性、物種間的互動、動植物的照護、保育議題的多面向,培養紮實的研究能力基礎。

為此,國立清華大學生命科學院─生物資源保種研究中心辜嚴倬雲植物保種中心國立自然科學博物館國立中興大學《科學人》雜誌,規劃了「未來地球生態學程」,共同培育拯救未來地球的保育人才。

從 2016 年開始招募各大專院校的大學生參加,第一屆報名人數達近兩百人,經過篩選面談將近一半報名者,最後挑選出 25 位來自台大、台師大、海大、清大、興大、東海、東華、成大及明道等台灣各地的優秀學子,以及六位在NGO 和學術單位工作的社會人士,加上兩位新加坡國立大學以及兩位來自中國雲南的學生,一同在科博館、保種中心、清大上了第一個暑假紮實的生態保育課程。

課程除了學有專精的教授、研究員講授動植物及生態演化的課程,在科博館和保種中心早上上課,下午學員們在標本館和溫室中實際研究觀看不對外開放的標本和活體,在科博館不僅看到動物標本,也包括地質收藏,讓學員上知天文下知地理。在李家維教授辜成允前董事長成立的辜嚴倬雲植物保種中心,學員不僅學習辨識植物,也學到換盆、修剪、噴藥、澆水等植物的照料,保種中心也提供若干名額供學員八月的實習。今年第二屆的課程內容和講師群同去年一樣堅實和精彩可期。

圖/未來地球生態學程提供
圖/未來地球生態學程提供
圖/未來地球生態學程提供

第一屆清大的室內課邀了生態保育工作的學者講述了公民科學、疾病生態學、植物親緣地理學、馴養動物保種、野生動物貿易以及寄生蟲生態和基因體,給予學員們生態保育的紮實學術背景介紹。第二屆的課程將著重在 NGO 的保育工作,探討在進行生態保育工作時,實際上會面對的挑戰。

除了室內課,還安排了參訪農試所作物種原組、台北市立動物園和基隆的國立海洋科學館。農試所作物種原組是台灣舉足輕重的作物種原保存地點,隨著氣候變遷、生物多樣性下降,我們的糧食作物也面對病蟲害的危險,作物種原保存的精密技術和嚴謹管理對未來的糧食安全無比重要。台北市立動物園的參訪,會到遊客止步之處瞭解園方如何依不同動物的食性調配牠們的食物,以及討論野放和棲地破碎化等各種保育議題。在基隆海科館認識在地保育工作的實際面,瞭解海科館如何和當地居民溝通尋求居民皆認同的方案,還有讓潛水員、船長直接與民眾接觸以推廣海洋保育議題,以及讓藝術家發揮創意等。

學生學員在科博館、保種中心和清大上了近一個月的課之後,就一塊參加了溪頭吳大猷科學營〈氣候變遷-地球的未來和人類的命運〉,討論的議題涵蓋領域很廣,大師們從自然科學談到社會科學、自然到人為、學術到科技都有;第二屆學員也會有保障名額參加新竹北埔麻布山林吳大猷科學營〈人類的未來發展:從生命科學的觀點談起〉。除了聽不完的各種課程,學程也要求學員們在八月份到各大學和研究機構的實驗室裡實習,研究範圍可以是生態、保育、演化、分類、仿生、生物多樣性等等任一項領域。

圖/未來地球生態學程提供

寒假過春節前,學生們都不得閒,回到清大上了台大漁科所生科系柯佳吟老師規劃的生態大數據分析的系列課程,最具挑戰性之處是學生們需要提出分組的研究題目,利用一個學期的時間,把所學到的學識用在專題研究中,探討一個重要且有趣的科學問題,在接下來的暑假中完成在下學年開學前進行成果的口頭報告。屆時第二屆的學弟妹也會在現場耹聽觀看,期待來年能超越學長姐們的成就!

寒假課程期間,學程也邀請了美國威斯康辛大學的演化生態學家李恩美教授給學員一場精彩的演講,探討生物的生理改變如何應對氣候變遷。她對學員積極的發問留下深刻印象,並表示未來學員要申請美國生態演化相關的研究所,將給予協助。為了充實學習,學程也贊助學員參加國立中山大學舉辦的 2017 年動物行為及生態研討會。下一屆 2018 年動物行為及生態研討會將由清大生科院主辦,屆時兩屆學員都有機會接觸台灣一流的動物行為及生態學研究。

我們現代人大多生活在城市水泥森林當中,可是真正生物多樣性之處是在深山密林之中,所以學程也安排了中部低海拔森林寶庫—南投林業試驗所蓮花池研究中心的三天參訪,認識台灣的森林資源及經濟,以及林中的動植物和壤等。寒假結束前再回到清大繼續參加國立東華大學環境學院自然資源與環境學系孫義方教授、陳毓昀副教授指導的熱帶生態學,同學分組收集資料並進行口頭報告,為暑假馬來西亞的田野實習打下紮實的學理基礎。

圖/未來地球生態學程提供
圖/未來地球生態學程提供

某些長輩愛批評年輕人太愛出國遊玩,其實出國也可以是很有教育意義的。暑期大部分學員將赴馬來西亞森美蘭州Pasoh 森林保留區,進行為期兩週的野外實習課程。馬來西亞研究人員將介紹 Pasoh 樣區的背景和各項跨領域合作之研究作為開場,以啟發參與學生的國際觀。孫義方教授、陳毓昀副教授將帶領學生逐步熟悉 Pasoh 雨林,並利用樣區內外的自然步道等進行各項觀察和課程活動;另一部分學員將由植物學家科博館楊宗愈研究員及一位昆蟲學家帶領在蘭嶼進行田野實習。

圖/未來地球生態學程提供

馬來西亞的實習活動,分成個人活動與團體研究計畫兩個部份。個人活動的部分為自然觀察和科學方法演練。這個練習要求學生們在森林中進行獨立的自然觀察,確認並找出自然的各種規律及變動。團體研究部分則是先經由老師上課說明主題、相關背景知識、及初步的實驗設計。各個主題均以小組合作的方式,進入森林進行調查、測量或採樣工作,或於實驗室完成樣品的測量。

除了在熱帶雨林中進行各樣實驗之外,實習中也穿插兩次戶外參訪,包括木板廠、藤廠與橡膠工廠的參觀。這些工廠的材料取自原始森林,或是材料來源正在大量取代原始森林。藉由這些戶外參訪,不只能學習到馬來西亞森林生態方面的知識,還體驗了東南亞的重要的經濟活動、民情與生活方式。

學程課程極具特色,從學期中的資料收集、報告到田野中的實習,均強調主動學習、深度思考及團隊合作。田野研究站的簡陋設備及基本生活方式與田野近距離的接觸,都讓學生體會到自然簡樸的生活,進而反省自己在台灣的生活方式對地球環境帶來的壓力。這些課程增長知識、培養科學態度、促進台灣和東南亞國家的交流及拓展國際觀。

學程課程的團體活動和集體住宿,讓學員們有機會有更多時間認識,讓有共同興趣與志向的年輕朋友齊聚一堂,未來將成為保育工作上不可或缺的好伙伴!

有志一同的年輕朋友,請趕快在 4/20(四)到報名網站報名吧!

精選第一屆學員推薦

台灣大學生化科技學系簡元琦

隨科技進步,先進的分析儀器讓我們能一路往生命的最基層研究探討,以微觀的角度解析生命,固然能讓我們了解各種生命運作的機制,但是總覺得缺少了些什麼,那些令我著迷的、五彩繽紛的、驚奇綺麗的生態似乎只在我的腦海中想像,沒辦法親眼觀察、實地研究。這個學程讓我們多識蟲魚鳥獸,透過科博館各專家的介紹,我們可以一瞥驚豔的生物多樣性;透過保種中心的實習,我們能一窺熱帶植物豐富的型態特徵;這個寒假,我們初識生態與大數據的關聯,計畫與組員合力完成一份與生態相關的專題研究;而在今年暑假,我們將帶著一個屬於自己的研究題目前往馬來西亞熱帶雨林,體會「放眼望去,看不到任一相同物種」的驚嘆。透過這些活動,我再次將眼睛望向近乎被忽略的生態系,還有好多好多直得探索的事情呢!

清華大學生命科學系林育輝

參加未來地球生態學程,是我所做過最正確、最有價值的選擇。在課堂上學習到了從未接觸過的知識,從老師們所分享的經驗中也讓我對於生態研究與未來發展有更多的想法。親自參與研究實習的過程中體驗到了辛苦,卻更堅信自己對於生態領域投入的決心。與來自各地的人們接觸更大大拓展了我的視野,同時也明白自己的不足,有很多需要學習的事。對我而言最重要的收穫是,我在這裡結識到了一群充滿熱情共同努力的夥伴們。真的非常慶幸自己能夠來參加未來地球生態學程!

海洋大學養殖系黃姿樺

這真的是很難得的機會!能和其他學校的同學交流、能與不同領域的老師對話、能有個與眾不同的經驗、能一次又一次地沉浸於生態學的博大精深,這何嘗不是最為奢侈的際遇?即便安排的課程相較於本科系的學科陌生許多,仍有不少疑問、仍會遇到不少挫折,並時常發現自己的所學是如此的不足,但只要懷抱著熱忱及追根究柢的精神,這些挑戰必能一一克服。很高興能夠參加未來地球生態學程,讓我重新認識自己、認識台灣以及結識一群同為生態付出、關心環境議題的夥伴。

東華大學自然資源與環境學系許筑茵

「這個社會不缺乏口號和布條,缺的是捲起袖子行動的人。」這是李家維老師在某次交流中所說的一句話,我深深地記在心裏。謝謝未來地球生態學程,在過程中結交了一群好朋友,不同的年齡層、不同的背景,互相學習以及對話;多元的課程內容給予不同的刺激,每個人從中獲取各自所需的養份。

中國醫藥大學公衛系吳晴瑋

能夠在畢業之際,銜接未來地球生態學程,真的是一件非常幸運的事,公衛的宗旨為促進人們的健康,然而沒有一個健全而完整的生態系,人類的生活只會越來越難過。學程完整的課程規劃讓我有機會深入了解生態領域,而即將到來的馬來西亞熱帶雨林實習,更是令人期待,這些豐富的課程讓我更加堅定要在自然生態上貢獻一己之力!

中興大學生命科學系謝佩君

不敢相信自己值得這麼多的投資,因而懷著不安焦躁的心,學程期間每一節課都無比珍惜,用全心去學習、不倦怠地思考,但漸漸地膽怯與孤獨在一同切磋討論、觀察分享、相互挑戰的夥伴陪伴之下,好像有了自信迎接排山倒海而來的挑戰,不論是全球性的、生態上的、與人密切相關的,儘管我們來自不同學校、學系與年齡層,只因為我們有幸共同度過最獨特且豐富的日子。

東海大學生命科學系陳冠豪

未來地球生態學程的課程非常緊湊,再加上是在寒暑假的期間上課,所以我們幾乎整個放假的時間都投入到了這個課程,但如果是對生態非常有興趣的同學,應該可以在這個課程中有許多的收穫。不只是生物相關的知識、觀念,更能夠訓練自己用更廣的角度去看待事情,而對我來說最大的收穫,就是在課程中接觸到許多生態領域的老師,也因此讓我有機會能夠學習課程以外的知識及技術。

圖/未來地球生態學程提供
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Gene Ng_96
295 篇文章 ・ 24 位粉絲
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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福島核災十年後,當地的野生動物還健在嗎?
羅夏_96
・2021/11/09 ・3255字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

2011 年 3 月,一場大地震和隨之而來的海嘯,對日本東北部造成巨大的損害,但災難可遠遠不僅如此。地震與海嘯也侵襲了福島第一核電站,在各種天災與人禍下,最終發展成近年來最大的核事故。為了避免民眾受到核輻射的傷害,日本政府撤離了約 15 萬居民。雖然在後續幾年,部分地區因輻射量大幅降低,已陸續有民眾返回,但不少區域至今仍無人居住。人們撤離是要免受輻射的傷害,不過野生動物可無法撤離,因此這就讓科學家們好奇,這些核輻射究竟對牠們有怎樣的影響。由美國科羅拉多州立大學、喬治亞大學和日本的福島大學所組成的國際聯合團隊,近期發表在 Environment International 上的研究顯示,這些野生動物在核災後,長期暴露在輻射環境中,並沒有出現任何明顯的不良健康影響[1]

核電廠周邊地區的輻射影響和核廢料污染,是不少科學家和民眾長期關注的話題。圖/Pixabay

輻射究竟是什麼?

在福島核災之後,大眾普遍對「輻射」一詞充滿恐懼。但在我們害怕輻射以前,勢必得先了解輻射是甚麼,這樣才不會陷入不必要的恐懼之中。

輻射其實是很常見的現象。輻射是一種從中心點將能量向四面八方送出的方式,而這種方式可透過粒子或電磁波的形式。舉例來說,太陽所發出的太陽光是一種輻射、蠟燭的火光所發出的光與熱也是輻射,甚至手機與電腦螢幕發出的光也是輻射,因此講到這邊你應該就知道,輻射是稀鬆平常的事。

不是所有輻射都會造成危害

既然輻射很常見,那麼為何有些輻射對人體會有危害?這就與輻射的能量有關了。

前面提到,輻射是能量傳送的方式。若今天發出的輻射能量不高,那自然對人體不會有甚麼傷害。但如果發出的輻射能量極高,能改變甚至破壞如蛋白質和 DNA 等生物分子,這就會傷害人體了。在科學上,這種高能量且會傷害生物體的輻射被稱為「游離輻射」,而那些低能量也不會傷害生物體的輻射,則被稱為「非游離輻射」。因此輻射並非都是不好的,首先要明確知道所談的輻射種類為何,而我們在報章雜誌、社群媒體和科學文獻中看到,會傷害人體的輻射,指的都是游離輻射。在後面的文章中,我會用輻射一詞替代游離輻射,以方便閱讀。

輻射種類。圖/行政院原子能委員會

輻射會改變與破壞生物分子,若輻射強度夠高,是能直接讓細胞死亡的。就算輻射強度沒那麼高,也足以改變細胞內部的構造,使其突變與癌化的機率大幅提高。而人們所懼怕的輻射傷害,很大程度就是後者的狀況。

輻射傷害可分為污染和暴露兩種。輻射暴露指身體直接受到外在輻射線之照射,會傷害人體但不會傳染影響他人;輻射污染是指身體內外留有會發出輻射之物質(又稱放射性物質),不僅會持續危害自身健康,也會導致接觸者被輻射污染物所傷害。而在福島第一核電廠發生爆炸後,大量的放射性物質便隨著爆炸散佈到空氣中。這些在空氣中的放射性物質,會隨著重力沉降或降雨等方式回到地表,沉降累積在土壤、河川或海洋中,讓環境被放射性物質所污染。

當生物處在被放射性物質所污染的環境中,就會持續被輻射所傷害。這也是為什麼在福島第一核電廠爆炸後,日本政府會撤離大量的居民。人類雖然撤離了,但許多野生動物仍繼續在輻射污染區生活,而這就讓科學家們好奇,在這樣的環境中,持續接收輻射是否會對這些動物們產生不良的影響?

野豬與鼠蛇作為觀察指標

由美國科羅拉多州立大學、喬治亞大學和日本的福島大學所組成的國際聯合團隊,於 2016 年至 2018 年研究福島的野豬和鼠蛇在一系列輻射暴露中的生理情況。以往用來模擬輻射傷害的生物是小鼠,為何研究團隊會選擇這兩個物種做為觀察對象呢?

首先是在生理上,野豬比起小鼠更接近人類,因此是更適合研究輻射傷害的動物。選擇鼠蛇的原因在於,它們的生活型態是貼近地面的。而地面累積不少放射性物質,這使牠們會長期接觸到大量的輻射,受到輻射的傷害也更明顯。而研究團隊選定的觀察生理指標為端粒的長短壓力賀爾蒙的量

端粒是位於染色體兩側的保護性結構,當生物體的 DNA 有損傷或受到持續的壓力,端粒的長度會縮短。研究團隊本來猜測,這些長期生活在輻射污染區的野豬和鼠蛇,會因 DNA 損傷而有端粒縮短的現象。但研究結果顯示,這些生活在污染區的動物,其端粒長度與生活在非污染區的動物沒有區別,另外,端粒的長度與動物生存環境中的輻射量高低沒有關聯。研究團隊也檢測部分與 DNA 損傷相關的指標,但結果和端粒的長度類似。也就是說,環境中的輻射並不會對野生動物的 DNA 造成危害性損傷。

雖然輻射對野生動物所造成的 DNA 損傷影響不大,但在壓力賀爾蒙上卻有所影響。研究顯示,野豬體內的壓力賀爾蒙的量,會隨著環境中的輻射量升高而降低。研究團隊認為持續的輻射傷害,會干擾動物體內壓力賀爾蒙的分泌,進而使壓力賀爾蒙的量降低。

正常來說,若遇高壓環境(此研究中為輻射傷害),動物會分泌更多壓力賀爾蒙來維持體內平衡,然而壓力賀爾蒙對身體是種負擔,為了讓身體適應高壓環境,壓力荷爾蒙的分泌量反而會減少,這在生理學上稱為「負回饋機制」,當壓力賀爾蒙分泌量減少後,也可能會出現一系列不良的生理反應。(想想那些長期處在高壓環境且賀爾蒙失調的人)

不過雖然壓力賀爾蒙的量有下降,但動物們卻沒有出現任何不良的生理反應。而且野生動物群的數量在這些年來是越來越多。

綜合以上的結果,研究團隊認為目前在輻射污染區中的輻射量,不會對生活在此的野生動物群造成不良的健康影響。

動物沒事,代表人類也能沒事嗎?

看到這兒,想必一些讀者會想:既然野生動物們在輻射污染區中,不僅沒受到致命影響,還欣欣向榮,是否表示人在這些污染區中也沒事呢?答案是不知道。

首先,不同物種對於輻射的耐受度都不盡相同,例如人類能承受的最高輻射量,對於野豬而言,可能只是低劑量。另外,目前生活在污染區的動物們都受到輻射的長年洗禮,或許已發展出應對輻射的生理能力,而這些能力可能是人類不具有的。因此,野豬和鼠蛇在這樣的環境雖沒受到影響,但該環境對人體可能仍有一定的影響。

其二是在測量環境輻射量上的困難。目前我們對於輻射對生物體的傷害,絕大多數是在實驗以定量的放射性物質進行的研究。在實驗環境中,我們能清楚地控制與計算動物究竟會接受到多少的輻射。但在自然環境中,輻射量會隨著環境的改變而有所變動,因此我們無法知道野生動物所接受的確切輻射量。事實上,我們對於放射性物質在自然環境中會如何改變,是不清楚的。因此,在實驗室中會對動物產生不良影響的輻射劑量,在自然環境中可能不會產生問題。

雖然這篇研究的結果顯示在福島核災後,野生動物在污染區內沒有產生不良影響。但這個結果,長期來看是否仍是如此,仍有待持續觀察(雖然車諾比核災的案例已告訴我們:野生動物長期在污染區內生活,反而欣欣向榮)。當然,我不認為這個研究是要說輻射污染已不是問題,而是提出一個較為客觀的觀察。福島核災後,社會對於輻射的恐懼已到不理性的地步。輻射使用不當確實很可怕,但我們生活中的很多方面,其實都受益於輻射。與其一股腦地恐懼輻射,不如好好地認識輻射,或許才是面對輻射更好的態度。

車諾比核災於 1986 年發生於烏克蘭境內,是人類史上最嚴重的核電廠事故。圖/Pexels

參考資料

  1. Cunningham K et al. Evaluation of DNA damage and stress in wildlife chronically exposed to low-dose, low-dose rate radiation from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Environ Int. 2021 Oct; 155:106675. 
  2. Radiation: Effects and Sources
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羅夏_96
52 篇文章 ・ 614 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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過去「滅絕」歷史的見證者:化石——《地球深歷史》書摘
左岸文化_96
・2021/04/25 ・4665字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 557 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
  • 作者 / 馬丁.魯維克 (Martin J.S. Rudwick)
  • 譯者 / 馮奕達

滅絕,確有其事

截至十八世紀晚期,對於相關證據有第一手經驗的博物學家們,已經有了心照不宣的共識──地球歷史的整體時間跨度,必然大幅超越前幾代人信以為真、當作常識的區區幾千年。不過,在這一段剛拓展開來的深時間跨度中究竟發生什麼事,始終五里霧中。學者們探勘、描述了歐洲好幾個地方的岩層堆疊,顯示在一段起初並無任何生命存在的期間(以第一紀岩層為代表)之後,是另一段海中充滿大量生物的時期(以第二紀岩層為代表,其中經常有豐富的化石),而人類一直到最後一刻才出現在舞台上(顯然完全沒有任何化石代表他們)。可是,就連這種粗略的地球深歷史輪廓,都帶有不確定與爭議。就說布豐吧,他把這段歷史擴張成《創世紀》中創世敘事的世俗版本,但他的說法建立在薄弱的證據上,很容易被人當成純屬想像的科幻小說。德呂克根據大量的證據,主張在相對晚近的過去曾發生一場獨一無二、斷裂性的「鉅變」;但是,由於他把這場「鉅變」跟挪亞洪水的故事畫上等號,像赫頓等拒絕採用任何宗教文獻、不接受自然常態發展會有這種例外偏差的人,便會強烈否認他。赫頓等於同時拒斥布豐以截然不同的「紀元」構成的序列,以及德呂克的戲劇性晚近「鉅變」;他反而主張地球是一架平順運轉的自然「機器」,類似的「世界」不斷重複循環,始於永恆,終於永恆。

過去基督教鴻儒把自然史上的「鉅變」跟挪亞洪水的故事畫上等號。圖/Pixabay

即便因為所有這類整體觀太自不量力、太不成熟而姑且不論,但其他博物學家的研究──在尺度上沒那麼宏大,但在田野調查方面通常做的比較透徹──在重建更可靠的地球深歷史時,成果也相當有限。尤其是,他們的圖像對於生命本身是否真有任何發展的歷程(除了姍姍來遲的人類以外),仍莫衷一是。深海發現的「活化石」意味著任何顯而易見的早期生命歷史序列,或許都只是根據對現今世界不夠充分的知識所推導的假象。例如較深、較古老的第二紀岩層中有豐富的菊石與箭石,較年輕的地層則無,但這或許只是跟牠們在當時與現在的深海棲息地位置有關。說不定,牠們並未完全滅絕。除非生物滅絕確實是自然世界經常發生的情況,否則就不能把化石當成大自然可靠的「錢幣」或「遺跡」,作為地球深歷史早期階段的可信證據。偏偏人們對滅絕一事完全無法確定:所有紀錄詳實的滅絕案例,都能歸結於人類近期的所作所為,知名案例如印度洋模里西斯島(Mauritius)上面不會飛的渡渡鳥。何況人類的本能會強烈懷疑這類大自然中生物滅絕的真實情況,無論是猶太──基督教有神論中慈愛應人的神,或是啟蒙自然神論中幾乎非位格性的至高存在,既不會也不能允許任何受造的物種走向滅絕,除非是因為罪惡的行為,或者是因為人類粗心之過。

因此,對於任何想了解久遠過去的嘗試,滅絕問題都是關鍵。正因為如此,骨頭化石才會在一八○○年前後成為博物學家注意力的焦點。「俄亥俄動物」的化石對這件事沒有決定性的影響,因為就算實際上跟任何已知哺乳類完全不同,但這種動物說不定仍然以「活化石」的樣貌,生活在北美洲或中亞未經充分探索的內陸。不過,要是能證明還有其他化石骨頭跟任何現存物種截然不同,完全滅絕的說法就會更為有力。所以,化解這種不確定性的最大希望,就在於比較化石與現今動物的骨頭,而且要調查得更細緻,檢視的物種範圍也要更大。

有一位博物學家在恰到好處的地點與時間做了這件事,事實證明他也有這一行需要的絕佳天分。法國大革命最血腥的階段恐怖統治結束後不久,年輕的喬治.居維葉(Georges Cuvier)獲得任命,成為自然歷史博物館的下級職員。自然歷史博物館才剛經歷「民主化」,從君主制舊政權底下由布豐專斷管理的巴黎學會中脫胎換骨。人在館中的居維葉得以接觸世界上最好的動物學標本蒐藏,這對於比較化石與現今物種來說,可能是最好的資料庫了。他抵達巴黎後不久,法蘭西學會(此機構取代了舊有的皇家科學院,就像自然歷史博物館的情況)便收到了若干版畫,畫的是西屬美洲出土、不久前在馬德里拼成的化石骨頭。居維葉把這些骨頭跟世界各地現存的哺乳類相比較。他提出驚人的主張:最接近這種動物的是現存的樹懶與食蟻獸,而這些他後來分類為「貧齒類」(edentates)的哺乳類動物,可是比化石骨頭小得太多了。這暗示著他稱之為「大懶獸」(Megatherium,意即「巨獸」)的動物恐怕已經滅絕了,畢竟牠體型這麼巨大,如果現今尚存,人在南美洲生活或工作的歐洲人必然會聽到消息。就像「俄亥俄動物」,「大懶獸」是自然史研究逐漸使用全球資源的絕佳實例,只是實際上仍幾乎都侷限在歐洲式的解讀。

這具巨大的化石骷髏(將近四公尺長,兩公尺高),是西班牙博物學家胡安──保蒂斯塔.弗盧.德.拉蒙(Juan-Bautista Bru de Ramon)在馬德里的皇家博物館中,用西屬南美洲布宜諾斯艾利斯附近的沖積物中找到的一套骨頭化石拼出來的。一七九六年,館方把這張當時仍未發表的版畫副本寄給巴黎的法蘭西學會,年輕的喬治.居維葉認出這動物是隻巨大的樹懶,將之命名為大懶獸(Megatherium),並斷定牠可能已經絕種了(現代的研究則以兩腳站姿呈現之,讓牠用後腳站立)。圖/《地球深歷史:一段被忽略的地質學革命,一部地球萬物的歷史》

幾乎在同一時間,居維葉仔細分析了猛獁象的化石骨頭與牙齒,跟現存的大象比較,從而強化了自己的論證。他很幸運,館方恰好獲取了相關的新標本,那是從荷蘭掠奪來的文物(法國在不久前的革命戰爭中征服了荷蘭)。居維葉證實印度象、非洲象是截然不同的物種。更有甚者,他還宣稱猛獁象與兩者完全不同。他主張其間的差異之大之徹底,就跟(打個比方)山羊跟綿羊一樣;這些差異無法只歸諸於年齡、性別或環境的影響。布豐主張在西伯利亞發現熱帶哺乳類動物遺骸一事,證明全球正逐漸冷卻,但居維葉的發現卻嚴重打擊了他的說法。此外,動物屍體是被巨大海嘯型態的大洪水從熱帶掃到西伯利亞的另一種說法,可信度也大受影響。假如猛獁象確實是不同的物種,說不定找到骨頭的地方就是牠生存的地方,意即非常能適應當地至今依舊的嚴寒氣候。這一點不久後便得到證實,有人在西伯利亞凍土中發現猛獁象骨架,連厚重的皮毛一起保存了下來。居維葉相信,這種比較解剖學的事實「就我看來,證明在我們的世界之前,還存在一個被某種災難摧毀的世界。」他來到巴黎之前就讀過德呂克的著作,這位老鴻儒的看法──「過去世界」因為猛烈的自然「革命」而與現今世界斷裂──仍清清楚楚迴盪在他心裡。

居維葉隨後研究「俄亥俄動物」,斷定牠其實跟大象或猛獁象完全不同,應該另立一個新的屬,他命名為「乳齒象」(mastodon,暗指其巨齒上乳房狀的突起物)。他進而主張在西伯利亞隨猛獁象一同發現的犀牛骨化石、巴伐利亞洞穴中找到的大型熊化石,以及從世界各地沖積層中找到的其他許多哺乳類化石,全都跟目前現存的相應物種不同(用今天的術語來說,他研究的是更新世巨型動物〔Pleistocene megafauna〕)。法蘭西學會意識到這項研究無與倫比的重要性,幫居維葉發表了一份聲明,呼籲博物學家與化石蒐藏家能把進一步的標本,或者至少是精確的素描寄來給他。縱使當時正值世界上第一場全球戰爭(編按:指十九世紀初的拿破崙戰爭),國際間仍慷慨響應,讓他得以大幅擴充相關標本的資料庫,他也穩定發表科學論文,分析一個接著一個的哺乳類化石,各自與現存最接近的相應物種做比較。

一七九九年,一具完整的猛瑪象骨骸在西伯利亞凍土中出土,送往聖彼得堡重建,重建結果在一八一五年發表。骨頭上堪堪留下了些原本包裹著整隻動物的厚毛皮。這暗示該物種已經充分適應西伯利亞北部的極地氣候,而非居住在今天印度象與非洲象所生活的熱帶氣候(居維葉早已如此主張):人們再也不能把猛瑪象當成地球漸冷,或是猛烈大洪水、超級海嘯等的證據了。(猛瑪象的巨大大腿骨〔股骨〕約一公尺長,這張圖也擺了大腿股的兩張放大圖,以充分利用印製這張版畫的昂貴銅版。)圖/《地球深歷史:一段被忽略的地質學革命,一部地球萬物的歷史》

居維葉採取精準的科學研究策略,把研究焦點擺在大型陸生動物遺骸上,因為這些物種的後代(要是有任何「活化石」存在的話)很難視而不見。就算牠們生活在各大洲未經探索的偏遠地帶,大型動物就是不太可能躲過注意;即便博物學家還沒有親眼見到活體,牠們也很可能出現在獵人的報告,甚或是原住民口耳相傳的傳說中。居維葉體認到,自己支持生物滅絕屬實的論點,只能靠機率加以證明。他能證明這些化石與現存任何物種之間有別,只要這樣的化石數量愈多,該物種就愈有可能真已滅絕(居維葉的研究在一八一二年完整發表,同年還有一部同等重要的數學機率巨作出自他的老同事皮耶──西蒙.拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace,他讓機率的概念廣為人知,影響深遠)。他的論據要靠累積,隨著他對各種化石骨頭的細緻分析發表得愈來愈多,其主張也更形穩固。

居維葉讓一頭從蒙馬特(Montmartre,當時是巴黎城郊)的石膏層出土的絕種哺乳類動物之一(無防獸〔Anoplotherium medium〕)「復活」了。對於各式各樣的現存哺乳類,居維葉擁有無與倫比的比較解剖學知識與認知。藉此,他不僅能用許多四散的化石骨頭重組出整副骨架,更能重建動物的外貌與可能的姿勢,甚至加上眼睛與耳朵。不過,他從來沒有發表過這張與其他類似的圖畫,或許是因為擔心科學界的同儕會認為這些圖案純屬臆測,不能接受。圖/《地球深歷史:一段被忽略的地質學革命,一部地球萬物的歷史》

居維葉在博物館的一位同事誇獎他,說他在科學舞台上就像「雨後春筍」。年輕歸年輕,他還是很快就成了巴黎首屈一指的鴻儒之一;雖然連年戰亂,但巴黎仍然是科學世界無庸置疑的中心。他在比較解剖學上有著無與倫比的知識,讓他得以重建哺乳類化石的骨架,即使手邊有的只不過是一大堆分散的化石骨頭也難不倒他(他並未如後來的傳說那樣,宣稱自己有能力只靠一根骨頭就能重建整隻動物的樣貌,他只有說自己在情況不錯時,能辨認出這骨頭屬於哪種動物)。他對於動物身體結構與功能間關係的深度認識,更是讓他有能力推斷(幾乎跟辨識骨頭時一樣信心滿滿)這些已成化石的哺乳類動物過去如何生活、移動,以及長什麼樣子。聖經中有個段落,先知以西結在異象中見到滿是枯乾骸骨的平原。居維葉暗自援引這個典故,宣稱自己能讓化石骨頭復生,至少是在腦海中;他還用打趣的口吻說,自己可沒有神奇號角之助。他「復活」這些動物,就跟他家隔壁、博物館園區中動物園的動物一樣有生命力。居維葉等於豐富了德呂克「過去世界」的概念,讓裡頭多了一間迅速拓展的動物園,住著此前未知的各種哺乳動物,其中許多有著驚人的大小,而且全數都已滅絕。即便有更多的「活化石」現身(有是有,但情況稀少),也愈來愈難用牠們為化石和現有物種之間的差異做出全面的解釋。至此,人們已經把滅絕當成自然世界確實會發生的事情。化石因此可以當成「過去」的可靠見證,而過去與現在截然不同。深歷史確實是個陌生的國度。

——本文摘自泛科學 2021 年 4 月選書《地球深歷史:一段被忽略的地質學革命,一部地球萬物的歷史》,2021 年 3 月,左岸文化
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野生動物捕食不會造成物種滅絕,人類才會——《滅絕生物學》
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・2021/02/04 ・2064字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 499 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
  • 作者/池田清彥,本文摘自《滅絕生物學》,世茂出版,2020 年 11 月 04 日

物種間捕食的「滅絕壓力」,最大來源就是人類

人類遷移至北美洲時,北美洲的大型哺乳類出現了大量滅絕的現象。這是更新世(約二五八萬年前~一萬年前)末期時發生的事。也就是說,這些哺乳類的滅絕很可能是人類造成的。

就連哥倫比亞猛瑪這個世界最大的猛瑪象,也在人類遷入北美的二千年後滅絕。雖然這段時期曾出現過大規模的氣候變遷,但人類的狩獵應該才是猛瑪象滅絕的主因。

復原的哥倫比亞猛瑪。圖/Wikipedia

乳齒象出現於四千萬年前,這些原始的象類曾在歐洲大陸、亞洲大陸、非洲大陸、北美大陸、南美大陸棲息了很長一段時間,卻在約一萬一千年前時滅絕。

地棲型的巨大樹懶大地懶的體長為六~八公尺,體重可達到三公噸。曾棲息於南美洲,一直到一萬年前。或許是因為牠們的生態地位與人類相近,當人類進入南美洲,大地懶便滅絕了。原本北美洲亦棲息著同科、大小幾乎相同的泛美地懶(Eremotherium)。一般認為,這些生物也是因為人類的狩獵而滅絕。

綜上所述,有些物種是因為其他物種的因素而滅絕,而人類便具有這種壓倒性的「滅絕壓力」。在許多例子中,野生生物之間確實會因為競爭、捕食、被捕食等關係,使個體數量減少。但大多數的野生生物並不會因為競爭或被捕食而滅絕。

野生生物間會因為捕食與被捕食等關係,使個體數量減少,但大多數的野生生物並不會因此而滅絕。圖/pixabay

舉例來說,獅子與獵豹會捕食斑馬與羚羊,但如果做為食物的斑馬與羚羊全被捕食光、滅絕,獅子與獵豹也會因為缺乏食物而無法生存,進而滅絕。為不致演變成這樣的情況,自然界的捕食成功率多僅為三成左右。

當然,也是有某些動物在非人類動物的捕獵下滅絕,但若說到藉由捕獵滅絕其他物種的能力,毫無疑問地,人類遠勝過任何動物。

為什麼尼安德塔人會在競爭中輸給智人?

不同種的人類之間也會競爭。一般認為,尼安德塔人(Homo neanderthalensis)之所以會滅絕,就是因為他們曾與智人競爭,卻輸給了智人。

那麼,為什麼尼安德塔人會輸給智人?其實直到現在仍沒有一個確定的答案。但最近有人提出一種說法,認為原因出在尼安德塔人與智人的社會性有很大的不同。簡單來說,智人個體間容易建立起密切的人際關係,傾向於互相協助,使智人勝過了尼安德塔人。

智人個體間容易建立起密切的人際關係,傾向於互相協助,使其勝過了尼安德塔人。圖/pixabay

比較兩種人類的腦,會發現尼安德塔人的腦容量比智人還要大。智人的腦容量平均約為一三五○ CC,尼安德塔人則是一四五○ CC。換言之,尼安德塔人比智人大了一百 CC。不過,智人的額葉比較大一些。

過去認為,尼安德塔人沒有語言能力,也就是不會說話。不過尼安德塔人具有 FOXP2 這個和語言有關的基因,鹼基序列也與智人完全相同。所以現在學界傾向於認為尼安德塔人具有語言能力。

不過,尼安德塔人的喉嚨構造與智人不同,喉嚨位置比較高,可能沒辦法大聲說話。將空氣從肺部送至口部再送出體外時,較低的喉嚨較容易使聲帶震動,發出聲音。喉嚨偏高,空氣會從鼻子漏出,所以有人認為,尼安德塔人沒辦法順暢地發出聲音。不過,尼安德塔人的舌骨(人體在頸部以上的骨頭中,唯一固定在肌肉上,不與其他骨頭連接的骨頭。其他骨頭皆會與別的骨頭連接形成關節)與智人相同,所以尼安德塔人應該也能夠靈活地控制舌頭。

或許,尼安德塔人可以用很小的聲音說悄悄話。若尼安德塔人只能發出這種聲量的聲音,那麼在他們與智人競爭時,這顯然會成為很大的不利因素。例如,遠方有敵人衝過來時,若能發出很大的聲音,便可迅速通知族群裡的其他個體。尼安德塔人的說話方式或許有利於傾訴愛意,卻不利於傳達訊息給其他夥伴。

尼安德塔人的喉嚨位置比較高,可能只能說悄悄話。圖/pixabay

現代人的 DNA 中,帶有百分之幾的尼安德塔人 DNA。換言之,尼安德塔人曾與現代人的智人祖先雜交。而智人與尼安德塔人雜交後獲得的基因中,可能有耐寒基因,這或許幫助了智人撐過末次冰期。另外,近年來也有人提出,智人可能從尼安德塔人那裡獲得了抵抗流感的基因。

——本文摘自《滅絕生物學》,世茂出版,2020 年 11 月 04 日
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