0

0
0

文字

分享

0
0
0

鳥:「這毛蟲是假的!」科學家:「但我們發在《Science》上的研究是真的。」

果殼網_96
・2017/09/24 ・2451字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 450 ・四年級

文/蛄螻|生態菜鳥

  • 恐蟲者注意:本文中所有的毛毛蟲都是假的,是假的、假的,覺得是真的一定是眼睛業障重(誤)。
一條放在野外的假毛蟲。攝影:Chung Yun Tak

捏紙黏土發《Science》?聽起來有點天方夜譚的感覺,可是今年5月一篇發表在《科學》雜誌(Science)上的文章的主要研究材料,就是紙黏土捏的[1],而且Science官方網站還在首頁報導[2]  (當然現在估計不在首頁了,不過還是能看到當時的報導)。

來自瑞典的科研人員托馬斯·羅斯林(Tomas Roslin)用製作黏土動畫的黏土製作了2900多個假的毛毛蟲,透過全世界40多個科研人員把這些毛毛蟲放到了從北極到澳大利亞之間不同緯度和海拔的自然環境下,最遠的兩個研究地點之間跨越 11635 m--這個項目還有一個高大上的名稱,叫做「全球假毛蟲計劃」(Global Dummy Caterpillar Project)。

我的老闆中村彰宏(Akihiro Nakamura)2015年被邀請加入這個研究計畫(因為和昆蟲生態學領域內的大老關係很好,所以被牽線),他當時覺得很好玩所以就加入了,於是我也就順帶著也加入實驗(其實我就是打醬油),不過我們當時絕沒有想過會發表在Science上。

我們的實驗是在西雙版納熱帶森林中進行的。實驗連續進行了4天,第一天佈置假毛蟲,隨後三天每天去檢查一遍它們。由於我們當時還有其他實驗要做,版納又是雨季,所以基本上連續一個月每天濕身回去,不過我很享受野外工作。

做實驗時的合影,右二是我,左二比v字手勢的是我的導師。供圖:蛄螻

猜猜看,誰吃了最多的毛蟲?

要問為什麼把這些假的毛毛蟲放在野外​​,主要是為了觀察它們是否「活著」。

這句話聽上去有些奇怪,它們本來就是「死的」,那還怎麼觀察它們是否「活著」呢?其實,雖然我們知道它們是假的,但是自然界的那些捕食者們在咬上一口之前,可不知道這些毛毛蟲是真是假。因為假毛蟲是黏土做的,如果它被咬了,它的體表就會留下咬痕,那麼我們就可以確定它真的「死了」,也就是說這隻毛蟲被捕食者辨認出來是假的。

一般來說捕食者發現被騙後就扭頭走了,所以不用擔心你的實驗材料「被盜」。通過這些咬痕,我們還能分析出是哪種捕食者留下的,比如是鳥,還是螞蟻、老鼠等。而通過觀察某一地區假毛蟲被咬的頻率,我們就知道了這一地區毛蟲的被捕食率,然後就可以比較不同地點毛蟲被捕食率的差異了。

螞蟻(a), 鳥類(b), 囓齒動物(c), 和蛞蝓/蝸牛(d)等在假毛蟲上留下的咬痕。供圖:Global Dummy Caterpillar Project

最終研究者們通過分析發現,從赤道到南北極,緯度每升高一度(或每 111 km)毛蟲的被捕食率下降 2.7 %,最靠近極地的研究地點(格陵蘭島,北緯74.3 度)的毛蟲被捕食率只有赤道地區的 1/8;同時海拔每升高 100 m,毛蟲被捕食率降低 6.6 %。

所以,要想不被吃就待在冷的地方(這好像和《權力遊戲》的劇情不太像呀)!

其實這個研究最主要的結果就是證明了從極地到赤道,物種間的相互作用增強了。當然這項研究也揭示了其他有趣的現象:通常人們想到吃蟲子最多的應該就是鳥兒了,可是在這項研究中發現其實節肢動物--尤其是螞蟻--才是吃蟲子的主力軍。正是這些小螞蟻的辛勤勞動,才使得植物的葉子不被毛蟲吃光,從而使地球保持了綠色呀!

獨實驗不如眾實驗!

如果我們還想從這篇 Science 的文章裡學到什麼的話,那就是要合作。

這項研究在全世界 6 大洲的 31 個地點展開實驗,共有來自 21 個國家的 40 位科研人員參與。透過分發給每個參與人統一的假毛蟲、遵循標準化的實驗流程,使得在較短的時間內獲得了分佈全球的 31 個試驗點的數據。想想如果是你自己做這個實驗,要花多少路費和時間呀!

現在越來越多的生態學家開始研究大尺度上的生態格局和過程,然而單個研究人員或是團隊卻沒有精力去開展相關實驗來回答這些問題。透過設計能被分成許多個小實驗的研究,我們能讓全世界的科研人員參與進來,一起合作闡釋更大格局的問題,發大文章!

蟲一定要做得很逼真嗎?

其實用假毛毛蟲來做實驗並不新鮮,相似的方法已經發表過多篇論文,通過假毛蟲的被捕食率來描述物種間的相互作用,從而闡述更為複雜的生態學問題。

如果你也有一個好的點子需要用黏土來做實驗,你甚至都不用做得像這篇文章中的蟲子那麼惟妙惟肖,哪怕隨便扯一段都行。

做成這樣也算是假毛蟲……真的太敷衍了。圖片來源:參考文獻[3]
請問你還可以再隨便一點嗎?當然可以,請看下面這張圖。

夠隨便了吧,那個三角形的片片是翅膀,身體是被壓在下面的那一條,麵粉捏的。圖片來源:參考文獻[4]
這篇文章中的蟲子身體都不是紙黏土捏的,是麵粉!就這樣一個用麵粉做身體、塑料片做翅膀的獵物,竟然在 96 小時後平均 77 % 都被「吃」了[4]。獵人們,你們捕獵的時候用點心行嗎?

而且請不要侷限於做蟲子,做什麼青蛙[5]呀、蛇[6]呀都可以嘛!當然你也可以用真的活的蟲子[7],只是要想辦法不要讓他們跑掉!

研究者們用來進行研究的黏土青蛙。圖片來源:參考文獻[5]
所以你看,紙黏土是多麼好的實驗材料呀,非常適合那些想法滿天飛,有精力又沒錢的科研工作者。當然,紙黏土作為小朋友們的最愛之一,讓孩子們用它去設計小實驗肯定是樂趣無窮又可以傳播科學知識。

改變顏色、改變氣味、改變形狀,發揮你的想像力,放手去做吧!

(果殼網編輯:婉珺)

參考資料:

  • Roslin et al., 2017 Higher predation risk for insect prey at low latitudes and elevations. Science 356, 742–744.
  • Fake caterpillars reveal the worst places in the world to be prey
  • Katerina Tvardikova,Vojtech Novotny. 2012Predation on exposed and leaf-rolling artificial caterpillars in tropical forests of Papua New Guinea, Journal of Tropical Ecology, doi:10.1017/S0266467412000235
  • J. Carroll & TN Sherratt, 2013 A direct comparison of the effectiveness of two anti-predator strategies under field conditions, Journal of Zoology, 291 (2013) 279–285
  • Stuart YE, Dappen N, Losin N (2012) Inferring Predator Behavior from Attack Rates on Prey-Replicas That Differ in Conspicuousness. PLoS ONE 7(10): e48497. doi:10.1371/journal.pone.0048497
  • Wolfgang Wuster et al., 2004 Do aposematism and Batesian mimicry require bright colours? A test, using European viper markings, Proc.R.Soc.Lond.B 271, 2495–2499
  • Robert L. Jeanne,1979 A Latitudinal Gradient in Rates of Ant Predation,Ecology, 60( 6 ),1211-1224

本文版權屬於果殼網(guokr.com),原文為〈鸟:我可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science〉,禁止轉載。如有需要,請聯繫 sns@guokr.com

文章難易度
果殼網_96
108 篇文章 ・ 7 位粉絲
果殼傳媒是一家致力於面向公眾倡導科技理念、傳播科技內容的企業。2010年11月,公司推出果殼網(Guokr.com) 。在創始人兼CEO姬十三帶領的專業團隊努力下,果殼傳媒已成為中國領先的科技傳媒機構,還致力於為企業量身打造面向公眾的科技品牌傳播方案。

0

7
1

文字

分享

0
7
1
看見蟑螂就害怕?為什麼我們總特別怕牠?
PanSci_96
・2023/08/26 ・3929字 ・閱讀時間約 8 分鐘

***溫馨提醒,本文有小強畫面,請斟酌觀看***

唐伯虎點秋香讓小強成為蟑螂的代名詞。圖/經典放映

周星馳的唐伯虎點秋香上映後,讓小強成為蟑螂的代名詞,但你看到小強的瞬間,是順手將它解決,還是尖叫著逃跑呢?

台灣曾做過調查——不做調查也知道,蟑螂絕對是大家最討厭的害蟲第一名。美國甚至做過大規模調查,有超過四分之一的美國人表示自己最討厭的害蟲就是蟑螂,是第二名蜘蛛的兩倍之多!

所以,若要幫全人類找一個共同的敵人,蟑螂肯定算得上是一個。

但過去的日本節目中,卻發現北海道人竟然不怕蟑螂,難道他們都是勇者嗎?或是我們能從他們身上找到克服蟑螂恐懼的方法?

北海道人好像沒看過蟑螂?!圖/Hituzi Chang

恐懼源自於未知?北海道人為什麼不怕蟑螂

你是不是光想到蟑螂的外表,就覺得全身起雞皮疙瘩?

面對蟑螂還能如此淡定,甚至能覺得牠們可愛的北海道人,別說你不敢相信,一群演化心理學家也是覺得匪夷所思,開始針對這些人做起了研究。

演化心理學就如字面上的意思,是將達爾文演化論套用到現代人的心理特質上,試圖以天擇的角度解釋許多無法解釋的人類心理現象。

例如近年來被診斷率越來越高的注意力不集中與過動症,也就是所謂的 ADHD,在演化心理學看來其實不是需要治療的「病」,而是環境變化太大導致的適應不良。想像一下,如果你是上萬年前生活在野外的人類,每天都必須在山林裡一邊躲避猛獸、一邊想辦法靠打獵與採集獲取食物。

在這種環境下,眼觀四面、耳聽八方,且隨時保持能戰能跑的機動性,反而都是生存必須的特質,自然會成為演化過程中被保留下來的心理特質。隨著人類社會在近幾百年快速進步,我們不需要再去當高風險的獵人,但那些經年累月刻印在基因裡的特質還來不及被汰換掉,反而讓這些天生的獵人無法適應現代生活。

獵人的基因反倒讓人無法適應現代生活。圖/Giphy

同樣的道理,演化心理學認為人類對蟑螂的莫名恐懼,其實是來自於大腦主動識別並排斥潛在威脅的生存機制。在醫療資源匱乏的過去,隨便受個傷、生個病都有可能是致命的,人類只能戰戰兢兢,想辦法避開任何可能會傷害到自己的東西。這讓我們在無法辨別敵友時,會本能地戒備未知的東西。

即使從生態系的角度出發,同時兼具環境清道夫與許多動物主要食物來源的蟑螂,是維持自然平衡不可或缺的益蟲。但在無法感受到牠們好處的普通人眼裡,經常出沒於被我們視為髒亂、有害健康的垃圾與廚餘堆的蟑螂身上,只會被貼滿很髒,甚至是有害的負面標籤,當然不可能有好印象。

我猜這時有些觀眾心中閃過了「那又如何」、「我就討厭蟑螂啊」的念頭,但千萬別小看這份理所當然。雖說蟑螂因為生存與繁衍力強,被人類刻意撲殺這麼多年都還沒有要絕跡的意思,但其他昆蟲就沒那麼幸運了。由於人類對昆蟲,特別是只占大約10%的害蟲抱有負面觀感,使得這些小生物常在生態保育的討論中被冷落,甚至就這樣默默絕種,在地球生態系中留下無法彌補的缺口。久而久之,嘗到苦果的還是人類自己。

話說回來,既然演化心理學表明恐懼來自於未知,那只要我們學到關於這些昆蟲的正確知識,就能扭轉刻板印象了,對吧!那麼看完泛科學,想必你就能擺脫對小強的恐懼!

只要學到正確知識,就能對蟑螂的恐懼了嗎?圖/Giphy

——雖然我很想這樣說,但很可惜,事情沒這麼簡單。還記得北海道人的訪問嗎?按照演化心理學,這些從來見過蟑螂本螂的北海道人,既然對蟑螂完全陌生,那麼應該不會有這麼正向的反應。就算不覺得被威脅,至少也該有點基本的戒備才是啊?

一篇發表於 2021 年的日本研究,正是想探討這個落差。研究團隊分析過往研究,發現「增加昆蟲相關知識」與「減輕恐懼」之間似乎沒有必然的關聯。而且,與出身郊區的人相比,從小生活在都市的人對於昆蟲竟然普遍有著較強、也較難改變的昆蟲嫌惡。

深入研究後,才發現,原來連怕不怕蟑螂這種事都得要看出身的。

都市化—嫌惡假說

在針對13,000名日本人進行調查後,研究團隊提出了「都市化—嫌惡假說」。此假說以都市化為起點,拆解出兩條人類培養對昆蟲嫌惡感的路徑。

你不該出現在我家!由破壞安全感引發的厭惡

首先,由於都市化導致自然環境縮減,無法適應都市環境的昆蟲大量減少,相對的,像蟑螂、蒼蠅、蜘蛛等適應良好的昆蟲,數量不可避免地會增加,也更容易出現在室內環境裡。對我們來說,穩固的牆壁與天花板會帶來與外界隔絕的安全感。因此,當有不請自來、侵門踏戶的東西出現,除了對昆蟲本身的厭惡,我們對所處環境原有的信任也跟著崩塌了。

回想一下,上次在家裡或辦公室茶水間看到蟑螂,就算當下就把它消滅了,在接下來的一段時間內,是不是會到處疑神疑鬼,總覺得某些角落或通風管裡藏著一支蓄勢待發的蟑螂大軍,準備趁你不注意時再出來嚇你一跳?

對蟑螂的厭惡可能源自於牠破壞了你對環境的信任感。圖/Giphy

同樣的,就算不是在你家,而是外出用餐時在餐廳裡看見蟑螂,基於恨烏及屋的情感連結,你對於餐廳的信任感也跟著下降,甚至激動一點當場走人也有可能。但換個場景,假如你今天是在馬路上看見蟑螂,或許還是會覺得害怕、覺得噁心,但反應很可能不會像在家裡這麼大。

這便是都市化—嫌惡假說第一條路徑強調的重點。在都市化程度高的環境裡「室內」跟「室外」的界線變得分明,因此當有不該存在的東西出現,我們的反應也會更強烈。

因為不熟,所以討厭?

至於都市化—嫌惡假說的第二條路徑,是延續演化心理學裡,人們對於不了解的事物會產生恐懼的觀點。但比起針對單一種昆蟲,都市化—嫌惡假說發現,都市化環境會普遍降低其居民接觸大自然的頻率。就算是出生於郊區環境的人,在都市生活久了也會喪失這股熟悉感,甚至開始對大自然出現排斥心理。

同樣的,今天即便你是個都市小孩,只要到郊外生活夠久,而且自發地去接觸自然環境,那份對昆蟲的恐懼便會在洪水療法下逐漸被減敏感。說不定某天你會跟北海道人一樣,開始欣賞蟑螂的可愛之處喔!

說不定某天你會跟北海道人一樣,開始欣賞蟑螂的可愛之處!圖/Hituzi Chang

從「害怕蟑螂」看見早期教育

除了解釋了我們對蟑螂的厭惡,都市化—嫌惡假說其實也點出了現代社會一個很重要的議題,那就是在現代科技的干擾下,我們接觸真實世界的頻率正在下降,無形中也失去不少珍貴的「經驗」。

我們的大腦仰賴經驗法則才能運轉,想學習新技能、建立穩固的知識結構,都需要持續且頻繁地暴露在特定刺激下。讀書、背講義是一種刺激,與人社交締結關係是一種刺激,走出戶外接觸山林也是一種刺激,任何一種刺激少了,我們就會錯過發展相應能力的機會。

就好像最近幾年特別被重視的語言教育、科學教育、情感教育,甚至是平權與美感教育,其實都是在努力把握小孩子學習的黃金期,讓他們盡早接觸到足夠的相關刺激,打下扎實基礎。這在教育心理學叫做「早期暴露」(early exposure),這個理論反對只把重心放在學齡後與學校教育的傳統觀念,認為父母在學齡前給予孩子多元化刺激同樣重要。

不需要花大錢上才藝班,平時多帶孩子出門走走,或是準備不同的課外讀物與嗜好,都是很好的新奇刺激,不單能增進大腦發展,還可以培養認知彈性,讓他們在未來遇到未知事物時能保持好奇心、積極自發地去吸收新知,而非縮在固有觀念裡。

早期暴露對兒童發展學習尤為重要。圖/Pexels

這個乍看很冷門、沒什麼了不起的研究,其實衍生出來的意義可是與我們息息相關。就好像我們常說在家裡看到一隻蟑螂,代表看不見的地方還有十隻。怕不怕蟑螂事小,因為享受現代科技的便利而錯失與真實世界互動的經驗,才是最得不償失的。

要在都市中增加對昆蟲的好感不容易,但也有像是中山女中蔡任圃老師,成功透過一系列的觀察、研究等課程活動,讓許多學生愛上了蟑螂這個小生物。那麼你呢,你覺得你還有機會跟小強達成和解嗎?

  1. 這還用說嗎?馬上當成寵物養起來!每天一起睡
  2. 先不要,我們彼此人蟑殊途不犯河水
  3. 絕對不可能,只要看到蟑螂,這個房子我就不要了!

歡迎訂閱 Pansci Youtube 頻道 獲取更多深入淺出的科學知識!

PanSci_96
1189 篇文章 ・ 1739 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
【成語科學】蜻蜓點水:所有蜻蜓都會點水產卵嗎?蜻蜓和豆娘怎麼分?
張之傑_96
・2023/08/04 ・1367字 ・閱讀時間約 2 分鐘

蜻蜓的幼蟲稱為水蠆,是環境指標生物之一。如果水中可以找到水蠆和蜉蝣幼蟲,表示水質沒有受到污染。如果只找到水蠆,沒找到蜉蝣幼蟲,表示水質輕度污染。如果找不到水蠆,那就表示中度或重度污染。

藍晏蜓 Aeshna cyanea (歐洲一種晏蜓科蜻蜓)的水蠆。圖/wikimedia

如今平地的河川或湖泊大多遭到中度或重度污染,難怪蜻蜓已難得一見。章老師小時候可不是這樣,那時溪流大多水質清澈,連最不耐受污染的蜉蝣幼蟲也到處都是,孩子們稱蜉蝣幼蟲為「水蟲」,還抓來當魚餌呢。

姬蜉蝣幼蟲。圖/嘎嘎昆蟲網

那時候,到了夏季,白天蜻蜓和豆娘在居家附近出沒。到了夜晚,拖著兩根長尾鬚的蜉蝣,因趨光性飛到紗窗上,有時飛進屋裡。這些昆蟲隨處可見,一點兒也不稀奇。

蜉蝣的幼蟲在水中約生活一年,羽化為成蟲,只能再活幾小時到幾天。成語「朝生暮死」,指的就是蜉蝣。其實,如果連同連牠們的幼蟲期,在昆蟲中壽命並不算短。

話題拉回蜻蜓。到了夏季,蜻蜓在水面上飛行時,常用尾部輕觸水面,古人不明白其用意,於是產生了「蜻蜓點水」這個成語,用來比喻做事膚淺或不深入。讓我們試著造兩個句吧。

讀書要多溫習多思考,不能只是蜻蜓點水。

學習要踏踏實實,不能蜻蜓點水敷衍了事。

蜻蜓點水產卵,使得水面激起漣漪。圖/嘎嘎昆蟲網

其實對蜻蜓來說,點水是為了產卵。蜻蜓的幼蟲水蠆,在水裡生活 1-2 年,長大後爬出水面,羽化成蜻蜓。蜻蜓和豆娘的產卵方式大致分為兩類,一類產在水生植物上,一類邊飛邊把卵產在水裡。古人所觀察到的蜻蜓點水,指的就是後者。

棋紋鼓蟌將卵產在腐敗的枯葉或枯枝上。圖/嘎嘎昆蟲網

昆蟲綱的蜻蛉目,包含蜻蜓和豆娘兩類,兩者的形態和習性相近。那麼蜻蜓和豆娘怎麼區分?蜻蜓的身體較為粗壯,兩個複眼距離較近,停棲時翅膀平展。豆娘的身體較為纖細,頭部似啞鈴狀,兩側為明顯的複眼,停棲時上下翅疊合在一起。兩者的幼蟲都稱作水蠆,以捕捉孑孓、小魚、蝌蚪或其他水生昆蟲為食。
蜻蜓和豆娘的幼蟲屬於肉食性,成蟲也是。蜻蜓體型粗壯,除了捕食小型的昆蟲,也捕食蒼蠅、蜜蜂、蝴蝶、蛾、蟬等較大型的昆蟲,部分甚至捕食魚類。豆娘體型較小,飛行速度較慢,以捕食體型小的蚊、蠅和蚜蟲、介殼蟲、木蝨、飛蝨等為主。

由圖可見豆娘的啞鈴狀頭部(上)與蜻蜓距離較近的複眼(下)。圖/台北市立動物園
張之傑_96
96 篇文章 ・ 221 位粉絲
張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。

0

2
1

文字

分享

0
2
1
【成語科學】飛蛾撲火:一直以為自己走的是直線,卻沒發現其實在繞圈
張之傑_96
・2023/06/28 ・1028字 ・閱讀時間約 2 分鐘

飛蛾撲火是個自然現象。

古書上首次提到這個自然現象的是南朝《梁書.到溉傳》:

「如飛蛾之赴火,豈焚身之可吝。」

經過後人修飾,而成為成語飛蛾投火,或飛蛾撲火,比喻自取滅亡,或自討苦吃。讓我們造幾個句吧。

  • 酒駕猶如飛蛾撲火,小李明知酒後不能開車,仍因酒駕受了重傷。
  • 他明明不喜歡你,你卻飛蛾撲火,讓自己陷入痛苦深淵,何苦呢!

好了,造完句,該談談飛蛾為什麼撲火了。有人說,是趨光性所致。那麼飛蛾為什麼趨光?還是沒說明白。

其實飛蛾之所以撲火,和飛蛾等夜行性昆蟲的導航系統有關。幾億年以來,夜行性昆蟲一直利用月光導航。月球距離地球約 38 萬公里,月光可說是平行光。當月光從一個角度(如 45 度)射到夜行性昆蟲的眼睛,只要保持這個角度,就可以作直線飛行。

只要光線保持這個角度(45度),蛾就可以直線飛行。 圖/作者資料提供;泛科學製作。

自從人類開始使用火,就為飛蛾等夜行性昆蟲帶來厄運。

火光或其他人造光的距離近,不是平行光。牠們要保持固定的角度(如 45 度),只好不斷的改變方向,飛行軌跡呈螺旋形。牠們幾乎轉了 180 度的大彎,仍以為作直線飛行呢!結果愈飛愈靠近光(火)源,終至撲到火上。

當因太靠近光源,導致光線因行進出現不同角度,蛾就會不斷調整方向,就算我們看起像在繞圈,牠們仍會覺得自己在走直線。 圖/作者資料提供;泛科學製圖。

蚊子就是一種夜行性昆蟲,捕蚊燈就是利用蚊子的趨光性設計的。捕蚊燈散發著微光,當蚊子因導航系統紊亂,而飛近光源,只要觸及外圍的電網,啪的一聲,就會瞬間燒焦。

農業上用的捕蟲燈,原理和捕蚊燈類似。昆蟲對我們看不到的紫外線特別敏感,因而設計了紫外線捕蟲燈,又叫做黑光燈。

紫外線擾亂了螟蛾等的導航系統,使牠們圍繞著捕蟲燈盤旋,最後落入下方的大漏斗中,被底部容器中的農藥毒死。用捕蟲燈捕蟲,據說一盞燈可以誘捕上萬隻害蟲,真是省時、省力又環保的好辦法。

昆蟲為保持固定的角度,只好不斷的改變方向,使飛行軌跡呈螺旋形。圖/Envato Elements
張之傑_96
96 篇文章 ・ 221 位粉絲
張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。