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蜘蛛抱蛋的吸引力法則:讓花長得像、聞起來也像蕈類?

活躍星系核_96
・2018/07/30 ・2431字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 500 ・六年級

  • 文/陳子蓉|清華大學醫科系
生活在森林底層的葉蘭。圖/Kobe University

葉蘭(Aspidistra elatior,蜘蛛抱蛋屬)1,為原生於日本南部黑島(Kuroshima)的森林底層、常作為室內盆栽植物的神秘植物。葉蘭的授粉生態相當特別,過去曾被認為是藉由蛞蝓及端腳目動物(Amphipod)2來協助傳粉。近年新發現,戶大學的植物學家直接觀察其生態系統,竟才證實這種花朵主要是由蕈蚋(Fungus gnat)3來協助傳粉,而這可能得歸功於它神似菇類的外型。

葉蘭的花。圖/wiki

 

端腳目動物(Amphipod)示意圖。本研究推翻了過去葉蘭透過蛞蝓及端腳目動物授粉的認定。 圖/本文作者繪製

此研究是由神戶大學(Kobe University)理學研究所的末次健司副教授(Kenji SUETSUGU),與九州研究中心森林動物組的昌宏末吉研究員(SUEYOSHI Masahiro)共同執行。此一發現線上刊登於在 2017 年 11 月 14 日《生態學(Journal of Ecology)》期刊。

盛開的葉蘭。 圖/Kobe University

葉蘭(亦稱蜘蛛抱蛋)是種受歡迎的室內植物,在種植者冷落之下還具有生生不息的能力,因而被讚為「鐵打的植物(Cast iron plant)」。它的蹤跡遍布於世界各地,原生地為日本南部島嶼。葉蘭紫色的肉質花匍匐於地表綻放,幾乎是埋入土裡,並時常為枯枝層所遮掩;它的花朵和菇類的外型常被相提並論。葉蘭長出這種奇形怪狀的花朵,偽裝成菇類以誘騙蕈蚋前來協助傳粉,可能是種聰明的策略。

雖然蜜蜂或熊蜂等會飛的昆蟲是許多植物重要的傳粉者,但也有植物利用其它動物協助授粉。例如:某些種類的香蕉會利用蝙蝠傳粉;班克木屬(Banksia)植物會利用負鼠傳粉4。葉蘭利用蛞蝓傳粉的說法來自 100 多年前,在歐洲觀察到蛞蝓造訪葉蘭植株。這項理論仍被奉為圭臬,甚至被寫進教科書中。然而,這項理論有個缺陷——它並非在該植株的自然棲地所觀測到。況且,造訪某個植株的動物並不代表就是傳粉者。相反的,我們已知蛞蝓會食用植物的葉片和花朵,可能粉沒傳成,反而造成植物傷害。

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原生於澳洲的班克木屬(Banksia)植物會利用負鼠傳粉。 圖/By sandid @Pixabay

在 2009 年,有報導指出蕈蚋會造訪葉蘭花朵,但是這項觀測同樣不是在原生棲息地進行的。而且僅此一例——不足以作為蕈蚋傳粉的關鍵證據。

這回,研究小組採取了不同策略。「兩年來,我們日以繼夜地在葉蘭的原生地觀察來訪的動物。」結果呢?「我們發現連半隻蛞蝓都沒出現,也幾乎沒有沙蚤(Beach flea)。最後脫穎而出的有效傳粉者竟是蕈蚋。蕈蚋一抵達植株,立刻鑽入花朵中央,渾身沾滿了大量花粉然後飛走。」研究團隊也觀察到已夾帶花粉的蕈蚋降落在葉蘭植株的花朵上,之後這些葉蘭結出果實。由此可證,蕈蚋才是授粉的真正幕後推手。

蕈蚋(圖中央白色昆蟲) 圖/Kobe University

末次教授表示:「我們相信,葉蘭花朵和真菌子實體(Fruit body)5的相似外型,有助於引誘蕈蚋。此外,葉蘭還會散發一種強烈的黴味。在視覺及化學擬態(Chemical mimicry)6雙重夾擊之下,蕈蚋因此受騙上當。」

真菌子實體(Fruit body)示意圖。 圖/作者繪製

這些發現推翻了先前廣為接受的理論,證實了葉蘭就像大多數植物一樣,主要由會飛的昆蟲協助傳粉。換句話說,葉蘭的授粉行為貌似神秘,其實並沒有想像中的詭異。

注解:

  • 注 1:蜘蛛抱蛋屬( Nolinoideae)的常綠多年生草本植物,又名一帆青、蜘蛛抱蛋、葉蘭、一葉蘭。擁有地下根莖;葉自根部抽出,薄且硬、有光澤、呈深綠色橢圓形,長度超過 50 公分;紫色肉質花朵。五月左右從地下莖冒出,開到地上,就像一朵落花。原產於九州南部的烏祖群島、黑島和諏訪之瀨島。在日本,其葉片被用來裝飾壽司和刺身等料理。
  • 注 2:端腳目動物(Amphipod)亦作片腳類。其成員有一萬多種,從熱帶到極地、從陸地和淡水都有端腳目的蹤跡。其體長從幾毫米到幾十公分不等。通常體型小,左右兩側扁平。有的端腳目屬於分解者,食用浮游生物、生物殘骸、排遺;有的寄生於其他生物。其天敵抱括刺絲胞動物、魚類、鳥類等。有時人類將其當作誘餌使用。
  • 注 3:蕈蚋(Fungus gnat)雙翅目,又名蕈蠅、真菌類蚊蚋,以菇類為主食之一。狀似蚊子,長觸角、長腿。體色呈棕、黑、黃或其它鮮豔色彩。雌蟲在菇類、洞穴、樹皮等處產卵,幼蟲則住在裏頭,有的會捕食其他昆蟲和蚯蚓。紐西蘭洞穴中的一種蕈蚋幼蟲會發光,被稱為螢光蟲。
  • 注 4:班克木屬(Banksia)又名澳忍冬屬。高約 2 公尺,寬 3 公尺的灌木,葉片呈齒狀,很韌,長達 13 公分。毛茸茸的花穗很大,長過 30 公分,直徑 15 至 20 公分;單個花朵呈奶油或橙色,摻有灰毛,冬末春初開花;種子被封閉在與木質毬果相連的蓇葖果(Follicle)中,直到蓇葖果被燒毀。負鼠會用牠長長的舌頭吸食花蜜,協助傳粉。
  • 注 5:子實體(Fruit body)是高等真菌產生的多細胞有性產孢結構。當環境中食物耗盡時,數百個真菌單細胞在化學誘劑的主導下,形成一條蛞蝓狀的集合體。集合體爬行一段時間後停止,在形成無性子實體的支持莖之後,一些細胞會乾涸,沒乾的細胞爬行至支持莖的頂端並發展成孢子。
  • 注 6:化學擬態(Chemical mimicry)化學擬態是一種生物擬態,擬態者會釋放化學物質,而這種化學物質與其環境中某樣安全的東西所散發的化學物質相似,以此來欺騙捕食者,並獲得選擇性優勢;或是為了吸引傳粉的媒介,釋放會吸引該媒介的化學物質。化學擬態可以與視、聽、觸等其它感覺模式或和擬態結合使用。

參考資料:

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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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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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