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每隻螞蟻都有眼睛鼻子,有沒有差別又有何關係?臺灣新種「鍾氏原細蟻」,發現!

活躍星系核_96
・2017/10/14 ・1973字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 461 ・五年級

文/徐伯瑋

「每隻螞蟻,都有眼睛鼻子,它美不美麗?偏差有沒有一毫釐?有何關係?」

—《王菲‧開到荼蘼》

一般人往往覺得螞蟻的長相沒什麼差異,不過看在昆蟲分類學家的眼裡,可以「相差大過天地」。

2015 年秋季,我和森林遊憩課程的同學一同來到了南投縣進行兩天一夜的參訪。臨走之前,我從一處邊坡上挖了最後一袋土壤樣本之後便匆匆地回到小巴士上,準備返回台北。

落葉袋採集法(Winkler extraction)是一種採集底棲無脊椎動物的方法,也是目前調查螞蟻種類最有效的方法之一:將一處土壤帶回來之後,放入一個類似洗衣袋但網目較大的袋子裡,再將它掛入另一個底部裝有酒精收集瓶的大布袋之中。由於過程中的擾動以及隨後土壤緩慢地乾燥,裡頭各式各樣的生物便會開始往外跑,最後掉入酒精瓶中。

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(小蟲蟲:塊陶阿!)

落葉袋用具的示意圖。左邊是在採集時能先將較大的土塊與枝條篩掉的網袋,右邊則是土壤樣本帶回來之後所需要的落葉袋內外部構造。圖/作者提供

落葉袋懸掛了一周之後,我從那千里迢迢帶回來的樣本中找到了一隻小螞蟻。在用顯微鏡檢查之後我赫然發現,似乎這隻螞蟻與幾天前彰師大實驗室的許伯誠學長貼在臉書社團中的一種罕見的螞蟻有幾分神似。當時發現的是一整巢罕見的林氏原細蟻Protanilla lini),除了新種發表時的樣本之外,這種螞蟻已經有近二十年沒有採集紀錄。而我採集到的這隻螞蟻看外貌是種原細蟻,然而牠的腰節卻與林氏原細蟻有明顯的不同。

再更進一步與螞蟻資料庫比對之後,我發現這隻螞蟻果然與世界上其他的原細蟻(不到十種)也都有顯著的不同,因此更確信牠為一個未曾被描述過的種類。此時,我便開始著手進行收集更多的研究材料。

當時的 FB 頁面與照片。真的是天時地利人和,才有辦法在一個月裡面發現兩種原細蟻。圖/作者提供

模式標本是物種命名不可或缺的一部分。分類學家除了要選定唯一一隻標本作為正模式(Holotype)乘載該物種的名稱,也可以指定其它標本做為副模式(Paratype),用以代表物種內的型態差異。

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螞蟻屬於社會性昆蟲,除了不同隻工蟻本身就會有的差異之外,不同階級之間,像是蟻后與工蟻的差異甚至會更大(沒錯,這已經相差大過天地了)。因此若是能採集到更多的工蟻以及其它不同階級的螞蟻來比對,那對新種的描述以及未來的研究將會有非常大的幫助。

為此,隔年三月,我們在許伯誠學長的幫忙下,於同一地點採集到了一巢完整的新種螞蟻聚落,其中包含了珍貴的蟻后。綜合以上述材料,我們整理了臺灣原細蟻屬這兩個種類的分類及生態資料,提供工蟻和蟻后的型態描述與圖片、世界上已知工蟻的檢索表、以及生物學觀察,並將此研究發表在動物學分類《Zootaxa》中。

現今世界上共有 12 種已描述的原細蟻。和其它已知的細蟻亞科成員一樣,牠們的工蟻沒有眼睛,被認為長久居住於土壤之中,鮮少在地表活動,並專門以蜈蚣為食。除了和其它大多數螞蟻一樣擁有可癱瘓獵物的螫針,原細蟻還具有類似於顎針蟻 (Anochetus)或鋸針蟻(Odontomachus)的陷阱式大顎(trap-jaw),這種大顎就像捕獸夾一樣,會在獵捕或警戒時打開至180度,等遇到目標時再快速合起,緊抓住獵物或敵人。

臺灣目前的 2 種原細蟻,包含了 2009 年寺山先生所發表,以採集者林宗岐教授為名的林氏原細蟻,以及本研究首次描述的新種,鍾氏原細蟻(P. jongi)。這個名字紀念帶領我開始研究螞蟻的鍾兆晉老師,並且剛好能讓他與認識多年的好友林宗岐教授以特殊的方式一同留名。

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鍾氏原細蟻(上)和 林氏原細蟻(下)的工蟻。可以發現鍾氏原細蟻只有一個明顯分離的腰節,但是林氏原細蟻卻有兩個。圖/作者提供

除了新種之外,還記得剛才提到鍾氏原細蟻那個引起我注意的腰節特徵嗎?這個非典型的原細蟻特徵,其實與中國的叉齒細蟻屬 (Furcotanilla)極為相似。因此藉由我們在鍾氏原細蟻這個新種所發現到的,介於原細蟻與叉齒細蟻的形態資訊,我們便能理解到原細蟻屬內特徵的變異範圍。

幾經考慮,我們最後認為叉齒細蟻屬應該定位成原細蟻屬內的一個特化支系,最後將其視為原細蟻屬的同物異名(synonym)。我想這樣一個簡單的研究案例,也彰顯出了現代基礎分類學的重要性。因為每一個演化支系的發現,都能幫助我們對整個類群有進一步的了解。

故事自此,相信客倌您已經知道王菲是錯的。螞蟻的眼睛鼻子真的真的很重要,而且你還會發現不是每隻螞蟻都有眼睛的。不過話又說回來,「螞蟻的鼻子」這個東西,到底該怎麼定義呢?

參考資料

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  1. Hsu PW., Hsu FC., Hsiao Y., Lin CC. 2017. Taxonomic notes on the genus Protanilla (Hymenoptera: Formicidae: Leptanillinae) from Taiwan. Zootaxa 4268 (1): 117–130
  2. Agosti D., Majer JD., Alonso LE., Schultz TR. 2000. Ants – Standard methods for measuring and monitoring biodiversity. Smithsonian Institution Press, Washington, D.C.
  • 此文由徐伯瑋撰寫,響應 PanSci 「自己的研究自己寫」,以增進眾人對基礎科學研究的了解。
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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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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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