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動物們要怎麼辨認出彼此、知道「你的名字」?——《你不知道我們有多聰明》

PanSci_96
・2017/12/20 ・3456字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 452 ・五年級

烏鴉經常被認為是特別聰明的鳥類之一。圖/Darryl W@Flickr

「以你的名字呼喚我」······若啞的叫喚

康拉德.勞倫茲是鴉科鳥類的大粉絲,在位於維也納附近阿爾滕貝格(Altenberg)的住所,總是馴養著一群寒鴉、烏鴉與渡鴉。不僅是馴養,勞倫茲認為牠們具有高度心靈發展。當我還是學生時,也以同樣的方式與馴養的寒鴉一起散步,寒鴉就飛在我頭上,勞倫茲也常陪伴老渡鴉摯友若啞(Roah)一起飛行。

與我的寒鴉一樣,這隻渡鴉會從天上朝勞倫茲飛下,並在他面前將尾巴擺到一邊,試圖要勞倫茲跟著尾巴所指的方向前進。這是一個很快速的動作,從遠方根本看不出來,但如果就在眼前,實在很難忽視。稀奇的是,若啞會用自己的名字叫喚勞倫茲,而渡鴉通常以響亮、發自喉嚨深處的鳴叫聲叫喚彼此,勞倫茲將此叫聲描述成金屬的「喀銳喀喀銳喀喀銳喀」(krackkrackkrack)聲。這是勞倫茲對若啞邀請的描述:

若啞從後面衝向我,然後飛到頭頂上,搖擺牠的尾巴後又向上掃過,同時向後看我是否有跟上牠。伴隨著這一系列的動作,若啞並非發出上述的鳴叫聲,而是用人類的聲調說出自己的名字。最奇怪的是,若啞只會對我說出人說的話。當面對自己的同類時,牠就會用正常的鳴叫聲。

勞倫茲認為烏鴉具有高度心靈發展。圖/kristy@Flickr

勞倫茲否認教過他的渡鴉要這樣叫,畢竟他從來沒有獎勵牠這樣做。他懷疑若啞應該是推測,由於「若啞」是勞倫茲呼叫牠的叫聲,所以反過來應該也可行。這類行為可能出現在其他動物身上,如發出模仿對方的叫聲當作聯絡方式。海豚也有這種以叫聲聯絡的方式。

黑猩猩的親密:知人知面,也知屁股

另一方面,靈長類動物的個體身分則是經由視覺辨認。臉部是身體最有特徵的部位,因此靈長類動物的臉部識別高度發達,這點也已針對猴類與猿類進行過多次證實。

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然而,牠們不僅會注意臉部,在研究過程中,我們發現關係親密的黑猩猩對於彼此的屁股也很熟悉。在某項實驗裡,黑猩猩會先看一張族群同伴之一的背影,接著再看兩張臉部照片,其中只有一張臉部照片是背影的主人。牠們會在觸控螢幕上選那一個呢?這是納迪亞.柯茲在電腦時代來臨之前,所發明具代表性的典型樣本配對測試。

我們發現猿類選擇了正確的肖像,也就是那個伴隨牠們身旁的屁股。儘管如此,牠們只能成功認出熟識的黑猩猩。牠們無法指認陌生同類的大頭照,原因並非是圖片本身的顏色或大小,而是牠們需要完整且熟悉的全身像。由於牠們十分熟悉這個身形,所以任何一部分的身體都能輕鬆與其他部分連結起來。

關係親密的黑猩猩對於彼此的屁股也很熟悉。圖/Tracey@Flickr

同樣的,當我們在人群中只看到朋友或親人的背影,仍能認得出他們。我們將研究結果用一個影射性的題目「臉和屁股」(Faces and Behinds)發表,大眾認為猿類有這種能力很有趣,所以我們因為這項研究受頒搞笑諾貝爾獎(IgNobel)。這是滑稽版諾貝爾獎,表彰那些「乍看很好笑,但又引人深思」的研究。

海豚天生自帶笑臉,怎麼辨認?

我真希望它能使人們開始思考,因為個體的認同是任何複雜社會的基石。動物的這種能力往往被人類忽視。對人類來說,某些物種的所有成員看起來都一模一樣。然而,物種成員間通常沒有無法辨認彼此的問題。拿海豚為例,我們實在很難辨認牠們每張都有同樣笑臉的面孔。

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每隻海豚都在笑呢(誤),該怎麼好好的辨認同種不同個體的海豚呢?圖/veesees@Flickr

少了設備,我們便無法了解海豚的主要溝通管道,也就是水下聲音。研究人員通常會搭海面上的船跟隨海豚,我以前也會與學生安.韋佛(Ann Weaver)做一樣的事,她在佛羅里達州博卡謝加灣沿岸渠道(Boca Ciega Bay Intracoastal Waterway)的河口認識了三百隻瓶鼻海豚。安有一本相冊,裡面放著此區每隻海豚的背鰭特寫,她已經在此巡視了十五年,幾乎每天都會搭一艘小型水上摩托艇遊覽海灣,同時尋找浮出水面的海豚。背鰭是我們最容易看到的身體部位,每隻海豚的形狀略有不同。有些是高大堅實,有些則會彎到一邊,還有因打鬥或被鯊魚攻擊而缺一大塊的背鰭。

安知道部分的公海豚會形成聯盟,總是與盟友一起旅行。牠們同步游泳,一同浮出水面呼吸。有幾次牠們不在彼此身邊,對手嗅到有機可趁,牠們為此與對方起了衝突。母海豚與最多五、六歲的年幼海豚通常會一起伴游。另外,海豚社會「時分時聚」(fission-fusion),這表示個體會短暫聚在一起,可能以小時計或以天計。我們藉由觀察常常凸出海面的小部分身體,得知哪一隻海豚正在附近,這的確是一種很麻煩的技術。反觀海豚如何辨認彼此,就又是另一回事了。

海豚知道對方的叫聲。這行為本身與其他物種沒什麼不一樣,我們也能分辨不同人類的聲音。發聲器(口、舌、聲帶、肺容量)的形態差異很大,使我們能透過音調、響度和音色識別聲音。我們藉由聲音分辨演講者或歌手的性別、年齡與身分。就像當我坐在辦公室聽到同事在拐角處說話時,我不需要看到他們就能知道是誰。

然而,海豚這方面的能力更強。牠們會發出「有特徵的哨聲」(signature whistles),這是些經過調整、能代表不同個體的高聲調聲音。音調的結構改變了旋律的變化。它並未由很多聲音組成,但旋律標記了它們。一歲的年輕海豚就能發展出自己獨特的哨聲。母海豚會終其一生保有相同的哨聲,公海豚則會為好友調整哨聲,因此同一個公海豚聯盟中的哨聲就會很相似。

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海豚會發出特別的哨聲,尤其是當自己被孤立時(被單獨監禁的海豚會一直發出這樣的聲音),或是在加入一群海豚之前。此時,牠們會頻繁且廣泛地傳播自己的身分,這對棲身於幽暗水域又「時分時聚」的物種來說是合理的。我們就以水下揚聲器重播哨聲,證實了哨聲是牠們用來識別個體的方式。另外,海豚會比較注意與親屬相關的聲音。牠們識別的並非聲音的類型或音色,而是特有的旋律:當播放以電腦模仿相同旋律的合成音時,能引起與原聲相同的反應。

海豚:你是我心內的一首歌

海豚對朋友也有令人驚奇的記憶能力。圈養的海豚經常從一地移到另一地進行繁殖,美國動物行為學家傑森.布魯克(Jason Bruck)利用了這種移地特形。當他播放曾住在這個水族箱的夥伴的特色哨聲時,池中的海豚在聽到熟悉的叫聲後會變得活躍,牠們會靠近揚聲器並發出聲音回應。布魯克發現,無論牠們相處或離開的時間長短,每隻海豚都能認出老朋友。在測試中,最長的時間間隔是一隻名叫貝莉(Bailey)的母海豚能認出艾莉(Allie)的哨聲,艾莉是二十年前在其他地方與貝莉一起生活過的母海豚。

每隻個體獨特的哨聲有助於海豚辨認彼此。圖/Jay Ebberly@Flickr

研究者愈來愈傾向將有特色的哨聲視為「名字」。哨聲不僅能讓個體標識自己,有時還會被模仿。海豚能藉由發出同伴的特色哨聲呼喚牠們,就像喊牠們的名字,也如同渡鴉若啞用自己的名字叫喚主人勞倫茲。海豚有時也會模仿同伴叫聲中的特徵來吸引對方的注意。這種行為很難藉由觀察證明,為了證實此行為,只能再次用上重播錄音的方式。斯蒂芬妮.金(Stephanie King)和文森.詹尼克(Vincent Janik)在蘇格蘭海岸的聖安德魯斯大學(University of St. Andrews)附近記錄了附近自由海豚的特徵哨聲。然後,他們藉由水下揚聲器播放海豚的叫聲,聲音的主人此時仍在附近海域游泳,牠開始用叫聲答覆,有時會多次發出自己的特色哨聲,就好像回覆對方自己聽到了被呼喚的聲音。

為研究的動物命名曾經是科學家非常忌諱的事,現在我們知道動物會以名字呼喚彼此似乎更顯諷刺。當今西和他的追隨者進行類似研究時,他們遭到嘲笑,就像當珍.古德給她的黑猩猩命名為灰鬍子大衛(David Greybeard)和芙洛時受到的遭遇一樣。這些視命名為禁忌的人認為使用名字的行為會將研究對象擬人化,科學家必須保持距離與客觀,並且永遠不能忘記只有人類才有名字。

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在這方面,許多動物的確比我們開明許多。

 

 

 

 

本文摘自《你不知道我們有多聰明:動物思考的時候,人類能學到什麼?》,馬可孛羅出版。

 

 

 

 

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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海洋綠洲——花紋海豚棲地利用分析
黑潮海洋文教基金會_96
・2024/02/15 ・3694字 ・閱讀時間約 7 分鐘

圖一、花蓮海域的老鄰居花紋海豚

編按:海洋綠洲棲地利用調查截至 2023/10/19 共出航 56 趟調查、共計 435 小時,追蹤時間少於 30 分鐘的花紋海豚航跡將不會被納入此分析。

國際自然保護聯盟在 2016 年開始推動「海洋哺乳動物重要棲息地」( Important Marine Mammal Areas, 下文將簡稱為 IMMAs ),以跨國界的尺度整合瀕危海洋哺乳動物的棲地分佈、移動路線與生存威脅等資料。截至 2022 年,世界上一共劃設了 200 多個 IMMAs(圖二),並且每年持續增加中!隨著能源轉型、貴金屬日益匱乏,新能源、採礦也漸漸由陸地發展到海洋,加上目前海上充斥著各式各樣的船隻、漁具、海洋廢棄物與各式汙染等。秉持「預防勝於治療」的精神,海洋綠洲第二階段的目標即是將東部海域的鯨豚生態資料彙整申請 IMMAs ,透過國際的認證,我們期望能喚起臺灣民眾、政府對鯨豚保育的重視。

圖二、 2016 年至 2022 年,位於世界各地的 IMMAs (黃色為已劃設的 IMMAs 、紅色為候選場址、藍色為潛址、灰色尚未評估,圖片來源 IUCN

要申請 IMMAs ,其中一項重要指標便是要瞭解鯨豚對於花蓮近海這片棲地是否具有休息、覓食與繁殖哺育的重要性,在這項指標下,我們鎖定了花蓮海域最常出現的老鄰居:花紋海豚(Grampus griseus)與飛旋海豚(Stenella longirostris),透過一年四季共 20 趟的調查,我們期望能瞭解長年在花蓮外海走跳的牠們,究竟在哪些區域哺育、繁殖、休息、覓食或社交,同時也希望藉由調查瞭解牠們的行為狀態是否會受到賞鯨、漁業活動的影響?在 2021 年 4 月的試航之後,我們正式展開了為期三年的調查,持續在海上蒐集資料;今年秋天的第一篇電子報,我們將要跟讀者分享這三年來在花紋海豚身上的新發現。

身為稱職的「護花使者」,不打擾的默默跟隨著!

圖三、海洋綠洲北、中、南重點調查區域圖

棲地利用調查的範圍以鹽寮港為南界、和平溪口為北界,之間共劃設北、中、南三個重點調查區域(圖三),觀察花蓮近海最常見的飛旋海豚與花紋海豚的族群樣貌與行為狀態,為了要長時間追蹤鯨豚,一趟海上調查大約會落在 8 – 10 小時。

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圖四、焦點群體採樣,以 5 分鐘為間隔紀錄鯨豚行為

棲地利用的調查方法為「焦點群體採樣 Focal animal sampling 」,跟以往賞鯨點狀的紀錄不同,在海上我們的工作就像是「狗仔」,當我們在預計的重點調查區域範圍遇見飛旋海豚或花紋海豚時,我們會鎖定狀態較穩定的主要群體,以不影響鯨豚行為狀態的前提下,能跟同一群鯨豚多久就跟多久,最久甚至高達 7 小時呢!在調查過程中,辛苦的調查員們會記錄下牠們每 5 分鐘做了些什麼,同時海豚當下的泳向、下潛時間跟角度、個體間距與泳速等都會被詳盡地記錄下來,並搭配錄影、拍照作為判斷狀態的依據(表一)。為了要盡可能記錄鯨豚未受人為干擾的狀態,我們會盡量與鯨豚保持 200 公尺以上距離,用望遠鏡遠遠地觀察,只有最後蒐集水下聲音、拍攝特寫時才會靠近牠們。

表一、花紋海豚的行為狀態列表
備註:賞鯨船靠近鯨豚群體,或是主群體的鯨豚主動跑到我船的航段不會納入分析。

下潛方式可以判斷花紋海豚準備要覓食?

在調查過程中我們有發現花紋海豚出現幾次嘗試覓食的行為——「魚雷式下潛」(圖五),這種下潛方式初次被描述於亞速爾群島(Azores)的研究,當地學者在花紋海豚身上裝置吸盤式資料蒐集器(Data TAG),發現花紋海豚魚雷式下潛時,能在短時間內更快地潛入深海,並且在下潛後,吸盤式資料蒐集器也有錄到花紋海豚搜尋獵物的喀答聲(Clicks)以及滋滋聲(Buzz),由於滋滋聲是齒鯨在最後嘗試覓食時會發出的,證明在魚雷式下潛過後,牠們有在水下嘗試覓食。而讓我們覺得振奮人心的是,我們居然也在花蓮近海紀錄到花紋海豚的魚雷式下潛,說明花紋海豚很有可能在這片海域覓食!

圖五、左-花紋海豚魚雷式下潛、右-一般下潛(Visser et al. 2021
圖六、攝於花蓮近海的花紋海豚魚雷式下潛

來點翻譯蒟蒻吧——看看花紋海豚都在做些什麼?

本次分析採用了 38 群花紋海豚,總共約 84 小時的調查航跡,並使用 3×3 km² 的網格1 分析各個行為狀態的使用區域。透過過去三年的資料來看,我們發現花紋海豚最常在花蓮近海游走,範圍主要在立霧溪以南至芭崎離岸約 15 公里的範圍內,並且在北邊也有少量高比例區域;至於第二常見的社交行為狀態,大略可以分為三個核心區域,由北至南分別是大濁水溪、崇德以及芭崎的外海離岸約 5 公里的範圍內;花紋海豚休息的位置主要位於立霧溪出海口約 7 公里以內的範圍;繞圈徘徊主要在七星潭外海、鹽寮外海約 7 公里以內的範圍;覓食則位在花蓮溪出海口至鹽寮外海約 10 公里以內的範圍。同時我們也發現目擊的花紋海豚群次,有 45.8 % 有出現母子對,而這也代表我們調查的範圍內是花紋海豚育幼的重要區域。

圖七、花蓮近海,花紋海豚各項狀態所佔比例(比例以觀察時間計算)
圖八、花紋海豚各項行為狀態比例分布圖(百分比:狀態持續時間/網格內總觀察時間,網格大小為 3×3 km² )

由於調查船追蹤鯨豚時,是平行地跟隨在鯨豚側邊,透過分析船隻追蹤期間的速度,我們也可以概略得知鯨豚的平均泳速。在分析追蹤群體的泳速後,我們發現花紋海豚整體泳速介於 0.5 – 4 節2 ,繞圈徘徊的速度較快,介於 2 – 4 節;而在五種狀態中最慢的為休息,介於 1.2 – 3 節間;覓食跟游走的速度範圍廣,介於 0.5 – 4 節。我們也希望可以了解花蓮近海頻繁的賞鯨活動是否對花紋海豚會造成影響?透過獨立出賞鯨船靠近的航跡,我們發現泳速並無太多變化,但在少數賞鯨船靠近的經驗中,我們發現群體的行為狀態會有些變化,例如群體泳向變得不一致、或賞鯨船離開後群體變得更加分散,甚至也有最後下潛離開的案例。

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圖九、花蓮近海,花紋海豚各狀態泳速

透過棲地利用分析,我們初步瞭解了花蓮近海花紋海豚的關鍵生命週期活動,同時也發現到部分花紋海豚群體有受到賞鯨船的影響,未來我們將會彙整這些分析的數據,並對於保育策略提供更實際的經營管理建議,同時根據本次分析成果,我們也呼籲讀者支持提倡友善賞鯨的商家,讓花蓮近海的老鄰居們持續優游於此。海洋綠洲棲地利用調查需要長時間且耐心的觀察,能累積到今日的成果,我們要向所有參與調查的調查員、合作的船家以及船長表示最誠摯的感謝,同時我們也感謝捐款支持黑潮的企業、民眾、和政府單位,讓海洋綠洲計畫能夠順利執行。

註解

  1. 我們在分析前將花蓮近海切成棋盤方格狀的「網格」,分析每一格中各個狀態所佔的百分比。 ↩︎
  2. 「節(Knot)」為速度單位, 1 節等於 1 海里/小時、或 1.852 公里/小時。 ↩︎
  1. Baker, Isabel & O’Brien, Joanne & McHugh, Katherine & Berrow, Simon. (2017). An Ethogram for Bottlenose Dolphins (Tursiops truncatus) in the Shannon Estuary, Ireland. Aquatic Mammals. 43. 594-613. 10.1578/AM.43.6.2017.594.
  2. Visser, Fleur & Hartman, Karin & Rood, Ente & Hendriks, Arthur & Zult, Daan & Wolff, Wim & Huisman, Jef & Pierce, Graham. (2010). Risso’s dolphins alter daily resting pattern in response to whale watching at the Azores. Marine Mammal Science. 27. 366 – 381. 10.1111/j.1748-7692.2010.00398.x.
  3. Affinito, F., Olaya Meza, C., Akkaya Bas, A., Brill, D., Whittaker, G., & Capel, L. (2019). On the behaviour of an under-studied population of bottlenose dolphins in the Southern Adriatic Sea. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 99(4), 1017-1023. doi:10.1017/S0025315418000772
  4. Visser, F., Keller, O. A., Oudejans, M. G., Nowacek, D. P., Kok, A. C. M., Huisman, J., & Sterck, E. H. M. (2021) Risso’s dolphins perform spin dives to target deep-dwelling prey. Royal Society.  https://doi.org/10.1098/rsos.202320
  5. Mann, J. (1999). Behavioral sampling methods for cetaceans: A review and critique. Marine Mammal Science, 15(1), 102–122. https://doi.org/10.1111/j.1748-7692.1999.tb00784.x
  6. 游文志. 2000. 花蓮縣石梯海域賞鯨船對鯨豚行為之影響。國立東華大學自然 資源管理研究所 碩士論文。59pp。
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黑潮海洋文教基金會_96
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  黑潮海洋文教基金會,1998年於花蓮成立,是臺灣第一個為「鯨豚與海洋」發聲的民間非營利組織。最初以鯨豚調查為開端,多年來深耕於海洋議題、環境教育與科學調查,如同一股陸地上的黑潮洋流溫暖而堅定,期許每個臺灣人的心中都有一片海洋。

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揭開鯨豚傷疤的秘密——花紋海豚體表傷疤分析
黑潮海洋文教基金會_96
・2023/11/04 ・3078字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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圖一、玉子日記繪製之花紋海豚(Grampus griseus)傷疤圖鑑

現今海洋中存在許多船舶與漁業活動,每年在世界各地造成許多鯨豚受傷與死亡,而臺灣也不外乎如此,根據 2019-2022 年海保救援網(MARN)的擱淺報告,扣除掉無法辨識原因的擱淺鯨豚個體,疑似因為誤捕死亡的鯨豚比例均在第一、第二名之間徘徊,也有少比例個體可能是因為受到船隻撞擊事件致死,海洋中的人為威脅確實是我們需要持續追蹤且改善的。

除了透過擱淺的個體瞭解人類對鯨豚的影響程度外,我們能否有機會能從活體鯨豚身上獲得相關的資訊呢?事實上,國外已有研究者透過 Photo-ID 方法,進一步推測造成鯨豚身體上傷疤的原因,部分研究發現,鯨豚身上出現的傷疤可能跟人們在海上的漁業、船舶活動,或海洋廢棄物有關。藉由體表傷疤分析,我們能更瞭解鯨豚可能遭受到的環境威脅為何,與受威脅的個體比例有多少,也能更深入思考,未來劃設鯨類保護區後要如何制訂合適的經營管理規範。

圖二、蒐集花紋海豚同一隻個體的各個角度照片

黑潮的解說員們時常提到:「花紋海豚會用身體寫日記」,這是因為牠們在受傷癒合之後容易留下淺色的傷疤,因此年紀越大的花紋海豚身上通常也會有越多疤痕,而這些傷疤對我們來說是相當重要的線索,能讓我們瞭解在牠們生命歷程中曾有哪些遭遇,包含自然的與人為的。為了完成後續的傷疤分析,我們從黑潮資料庫中選擇長期追蹤的 50 隻花紋海豚,以亞成年與成年的個體為對象,在長年由江文龍船長所提供的照片當中蒐集其身體左右兩側、從頭至尾幹出水面的清楚照片。

透過花紋海豚體表傷疤,揭示人類對鯨豚所造成的威脅

傷疤分析的第一步,我們希望能先瞭解小型齒鯨身上可能會出現哪些人為傷疤,在蒐集了數篇國外對小型鯨豚的傷疤研究後,我們從中彙整了 11 種可能因為人為因素所造成的傷疤(表一),包含了 8 種背鰭上的傷疤、 2 種位在體幹上的傷疤與 1 種出現在嘴角的傷疤,除了位置與外觀之外,我們也將文獻中所推測的致傷原因與各類型傷疤結合。在上述工作完成了之後,接下來就是要仔細地從每隻花紋海豚的各個角度找出這些傷疤,並將辨識結果詳盡地記錄下來。

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表一、人為傷疤種類與示意圖
圖三、人為傷疤辨識示意圖

在分析的 50 隻花紋海豚中,我們發現其中有 19 隻(38%)身上有出現疑似人為活動所留下的傷疤,而這些傷疤主要出現在鯨豚身體中後段的背側,包含背鰭。為了更進一步瞭解哪些人為傷疤在花紋海豚身上較常見,我們將本次發現到的 7 種疑似受到人為因素產生之傷疤計算盛行率(表二),發現花紋海豚有兩種傷疤是較常見的:[1] 背鰭前端切口(Fc)、[2] 身體上的線狀勒痕(Gn),而根據文獻所描述,這兩種傷疤成因與漁業網線纏繞或是船舶螺旋槳可能有密切關聯。

表二、花紋海豚人為傷疤盛行率
盛行率 = 出現特定傷疤的花紋海豚個體隻數 ÷ 50 隻花紋海豚

「大目流刺網」與「延繩釣」是花蓮海域需要持續關注的漁法

圖四、擱淺之花紋海豚多處有疑似因遭到漁具纏繞或被割斷的切口(傷口經灰階處理)

為了進一步確認花蓮本地漁業對鯨豚的潛在威脅,我們訪談了幾位花蓮海域目前或是過去曾操作相關漁法的討海人。過程中討海人有提到,花紋海豚時常被抓旗魚、曼波魚的「大目流刺網」纏繞或割傷,在表二傷疤當中除了嘴角缺角(Hs)外,其他傷疤均有被指認可能與大目流刺網有關,在本次分析的 50 隻花紋海豚中就有 18 隻(36%)身上出現疑似刺網留下的傷疤。而在訪談中,討海人也有提到過去曾有目擊刺網誤捕飛旋海豚(Stenella longirostris)、偽虎鯨(Pseudorca crassidens)、弗氏海豚(Lagenodelphis hosei)與吐血鯃──小抹香鯨屬(genus: Kogia)的鯨豚,而多數遭誤捕的鯨豚最後都因無法至水面上換氣死亡。

除大目流刺網之外「延繩釣」也頻繁地被討海人提及,他們提到有兩種傷疤可能與延繩釣有關,分別是:嘴角缺角(Hs)與背鰭後深切口(Dc),包含上述兩種傷疤的個體共有 2 隻(4%)。因早期魷魚、透抽價格較便宜,時常被漁民當作延繩釣的餌料,吸引中大型鮪魚、鬼頭刀上鉤,而花紋海豚以頭足類動物如魷魚、花枝與章魚為主要獵物,也可能因捕食餌料而中鉤,在掙脫後會在嘴角或唇邊留下缺角的傷疤。同時也有討海人提到,曾目擊鯨豚尾部纏繞到延繩釣的主繩,因主繩堅固不易斷裂,有可能會纏繞在鯨豚尾幹,留下較深的纏勒痕跡。就現階段瞭解,鯨豚身上出現人為傷疤可能與漁業、船舶活動、海洋廢棄物等有密切關係,而漁業行為又以延繩釣和大目流刺網有較高的關連性,但目前探究僅能說明東海岸相關的漁業活動對鯨豚有潛在影響,至於影響的程度和確切成因仍需進一步探討,也需擴大追蹤更多不同年齡層的花紋海豚個體,是我們未來需要持續關注的。

線上瀏覽圖鑑

本次 50 隻花紋海豚的體表傷疤分析分析成果,已委由人氣圖文作家「玉子日記」的巧手,繪製成花紋海豚傷疤圖鑑,接下來就讓我們一同探索花紋海豚傷疤的秘密吧!

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致敬多年來提供黑潮影像資料的多羅滿賞鯨船長 江文龍、鯨豚顧問 余欣怡、作家 玉子日記與協助傷疤辨識的夥伴 江彥瑩。
致謝多年來贊助與補助海洋綠洲計畫的各單位,與捐款者。

  1. 【中華鯨豚協會】鯨豚保育的沈苛難題-漁業混獲
  2. 【海委會海洋保育署】台灣鯨豚及海龜擱淺報告及統計資料
  3. Ashe, E., Williams, R., Morton, A., & Hammond, P. S. (2021). Disentangling natural and anthropogenic forms of mortality and serious injury in a poorly studied pelagic dolphin. Frontiers in Marine Science, 8.
  4. Kiszka, J., Pelourdeau, D., & Ridoux, V. (2009). Body scars and dorsal fin disfigurements as indicators interaction between small cetaceans and fisheries around the Mozambique Channel Island of Mayotte. Western Indian Ocean Journal of Marine Science, 7(2).
  5. Luksenburg, J. A. (2014). Prevalence of external injuries in small cetaceans in Aruban Waters, Southern Caribbean. PLoS ONE, 9(2).
  6. Mariani, M., Miragliuolo, A., Mussi, B., Russo, G. F., Ardizzone, G., & Pace, D. S. (2016). Analysis of the natural markings of Risso’s dolphins (Grampus griseus) in the central Mediterranean Sea. Journal of Mammalogy, 97(6), 1512–1524.
  7. Mark Carwardine (2020). Handbook of Whales, Dolphins, and Porpoises of the World.
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  黑潮海洋文教基金會,1998年於花蓮成立,是臺灣第一個為「鯨豚與海洋」發聲的民間非營利組織。最初以鯨豚調查為開端,多年來深耕於海洋議題、環境教育與科學調查,如同一股陸地上的黑潮洋流溫暖而堅定,期許每個臺灣人的心中都有一片海洋。