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動物方城市實境秀:野生動物在城市過著怎樣的生活?──《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2018/04/07 ・3506字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 504 ・六年級

城市是人類活動和發展的樞紐,全球有超過 35 億人住在市區;據信,此數字到了 2050 年左右時幾乎會翻倍。隨著越來越多人湧入城市,更多種類的動物也將在此出現。這些聰明的生物得以適應變化多端的環境、抓住生存機會,並在我們周遭興旺繁衍。

這主要是因為有人類的地方便有食物──而且還是大量的食物。我們所生產的食物量極大,乃至於有項研究估計,光是在紐約市的某個小區域,昆蟲每年消耗的食物量就相當於 6 萬根熱狗。

對於那些生活在你我之間的動物而言,我們的城市就像一間吃到飽餐廳!

圖/《知識大圖解》提供

在城市的街道上,可見老鼠之類的動物受丟棄的垃圾所吸引而成群到來,準備享用豐盛的殘羹剩菜。接著,這些生物又引來體型大上許多的掠食者──牠們將在喧鬧的城市中,冒險捕捉迅速增加的獵物族群。在英國,人們習慣看到老鼠和松鼠等動物,以及獾、狐狸和老鷹等體型較大的掠食者。然而,往更野外走去,當向外擴張的城市模糊了人類與動物居住地之間的界線時,就連體型更大的生物也會冒險走上街頭。

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人類製造了大量食物,使城市成為動物吃到飽餐廳。 圖/ahundt @Pixabay

世界各地的城市動物

在印度孟買,可見花豹漫步在高樓之間,捕獵貓狗等寵物,這是由於花豹的天然棲地因城市發展而喪失。同樣地,山獅和山貓也在洛杉磯的街頭徘徊,因為擴張中的洛杉磯市侵占了牠們位於周圍山丘的自然分布區。在美國各城市中,機敏的黑熊則生活在人類社會的邊緣。牠們會巡查大型垃圾箱,藉此尋找美味的食物,並獲悉到哪覓食會既快又輕鬆,且比獵鹿來得省力。有些黑熊甚至把覓食時間從白天調整為夜晚,以避開人類的干擾。

如今,芝加哥等城市裡的郊狼已很常見,且比以往更常在白天現身街頭。柏林也有蓬勃繁衍的野豬族群;據估,約有 8000 頭野豬漫步於該市的公園,並大膽闖入街道──街上有食物可搶,且獵人很少。

圖/《知識大圖解》提供

在英國,城市動物除了有豐富的食物來源外,還可獲得其他眾多福利。比方說,城裡有許多可供藏身的地方──建物內部和結構體底下的角落、縫隙與躲藏處,以及可用來養育幼仔的眾多花園棚屋。多虧了英國的建築工法,這些地方通常與外界隔絕且溫暖,可謂完美的動物藏身處。隨著城市發展擴及鄉間,動物會進城另覓居所也就不足為奇。

隨著一代代的動物跟著人類一起生活,牠們必然學會了如何適應城市環境。灰松鼠是生活在公園和林蔭街道的最常見動物之一,牠們於 19 世紀末期從美國引進英國。城市生活對這些小型樹居動物極具吸引力,因為城市提供了充足的空間和食物;而今,灰松鼠已比英國原產的紅松鼠來得更常見。灰松鼠住在樹的高處,能靠各種食物為生;且相較於野外,市中心的掠食者也少多了。此外,野外的灰松鼠會以各種方式(如叫聲)彼此溝通;但人們發現某些城市灰松鼠只喜歡用尾巴進行肢體溝通,牠們極有可能是藉此克服噪音汙染所帶來的影響。

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隨著一代代的動物跟著人類一起生活,牠們必然學會了如何適應城市環境。

了不起的狐狸

這些小型的鏽紅色犬科動物在英國各地的城鎮都很常見。狐狸是在 1930 和 1940 年代來到城市,之所以頗能適應城市生活,是因為牠們並不挑食。天生投機的狐狸常選擇搜食垃圾這個速食選項,而非獵取獵物,這也使得城市生活對牠們來說顯得極富吸引力。

可惜的是,城市狐狸名聲不佳,因為牠們和人類相處時不知分寸(城市狐狸與鄉間狐狸的真正差別在於前者往往不怕人),且攝食對象包含家畜和花園中的水果。然而,城市狐狸的生活並不容易;由於道路交通和害蟲防治所帶來的危險,這些聰明動物的壽命僅約兩年。

圖/《知識大圖解》提供

科學家如何看待城市動物?

從演化的觀點來看,城市是種十分新型的環境,因此這些動物能遷入城市、對抗各種陌生挑戰,進而開始興盛繁衍,可說是相當驚人。然而,這只有某種類型的動物才辦得到;研究顯示,那些以城市為家的動物也變得越來越聰明。一項美國研究調查了過去 100 年來小型城市哺乳類動物的頭骨,結果顯示:相較於鄉間的同類,城裡的小型哺乳類動物腦部急劇增大,這可能意味著生活在城市環境裡需要較高的認知功能。

從行為的觀點來看,城市動物確實要比鄉間的同類來得大膽。許多城市動物不會避免與人接觸;有趣的是,科學家也發現,城市動物通常較不具侵略性。

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雖然有許多動物生活在街道上,但我們位於城市的住家也是野生動物的安居處,即便我們不知道或沒發現牠們的存在。當然,有些明顯的闖入者(如小鼠、鳥類和蝙蝠)能以住家和辦公室的地板、天花板和壁凹為家。然而,大鼠肯定才是征服人類世界的動物。

大鼠可能是最令人類頭痛的城市動物。 圖/suju @Pixabay

大鼠被認為是地球上數量最多的哺乳類動物,牠們跟在人類身邊已有數千年之久;牠們取食我們的垃圾,受惠於我們的剩菜。據估,全球人類與大鼠的比例至少為一比一。這些囓齒動物善於繁衍後代,一對大鼠一生就能有逾 1000 個後代。綜觀這點及其占領下水道等地的能力(大鼠擅長游泳,還記得住整個通道系統的路線),就不難理解為何牠們能如此適應城市生活。

野鴿:機巧的城市佬

下起城鎮的街道,上至最高摩天大樓的上空,鳥兒也加入了這場城市遷徙,在上述空間中活動。談到城市鳥類,最為人知的或許是鴿子,緊跟其後的則是海鷗,山雀和燕雀等小型鳥類也是極為成功的城市鳥類。

雖然城市中有許多人會擺出鳥飼料來吸引鳥類,然而獵物所至之處,掠食者便會緊隨而來。如今,有比過去更多的遊隼在倫敦生活,牠們運用巧妙的狩獵技能,以俯衝的方式在半空中抓住鴿子。飼養遊隼的人會誘使或刻意讓這些猛禽去抑制小型鳥類的族群規模。這也是野生動物能惠及城市地區的另一種方式。

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source:maxpixel

城市中常可見到鴿子(又稱野鴿)的身影,牠們在世界各地成群地出現。鴿子原棲息於歐洲和中東的峭壁上,後來卻離開祖先世居的岩壁,遷至混凝土建造的摩天大廈和辦公大樓。城市裡少有天然掠食者,而棲息於高處又更能遠離危險。此外,鴿子可謂是城市清道夫,會啄食任何找得到的殘羹剩菜,這就是為什麼牠們總會聚集在有大量人類活動的地區。

而今,在市中心看到的鴿子全繁衍自鴿舍的逃鴿。鴿子曾是一大肉類來源,亦曾是重要的信差,但現代科技的出現意味著我們已不再採行飛鴿傳書。

圖/《知識大圖解》提供

昆蟲也是極成功的城市謀生者;城裡的昆蟲要比鄉間還多。科學家認為,這與城市和鄉村的溫度差異有關。在城市裡,大量的建物與道路(由混凝土和柏油碎石等打造而成)會吸收並保留熱量,然後緩慢地釋出。鄉村地區在日落之後,溫度便會下降;城市卻是名副其實的儲熱區,甚至會產生「城市熱島效應」。

坐落於涼爽鄉間中央的溫暖環境會吸引昆蟲前來,這種情況在英國尤為普遍,因為該國是多種昆蟲分布的北界。此外,城市也以整體生物多樣性較低著稱,因此,對於進到城市的昆蟲來說,來自其他物種的空間和資源競爭有限,從而能讓更多昆蟲族群蓬勃繁衍。

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昆蟲湧入城市或許聽來像是件壞事,但這些微小的動物能以一些有趣的方式來助我們的城鎮一臂之力。昆蟲和其他節肢動物努力清除著街上的有機物質,無論是落地的垃圾食物、秋天堆積的腐葉,還是繁忙幹道上的路殺動物。要是沒有成千上萬的昆蟲巡邏街道,城市會比現在更髒。

城市之所以能提供更多的資源,是因為人類丟棄了很多可食用的東西。此外,在城裡遭捕食的風險遠遠較低。因此,對小型獵物或敏銳而投機的覓食動物而言,城市會是個極富吸引力的地方。對掠食者來說,不但在食物上的競爭較少,還有一堆獵物可供選擇。就算狩獵不成,城裡也總有垃圾桶在等待光顧。儘管城市環境從來都不是為了動物而打造,但牠們正以驚人的速度入侵我們的街道。當城市裡充斥著動物時,往往就會爆發人類與牠們之間的衝突。許多動物就是不受城鎮所歡迎;交通工具、害蟲防治措施和想吃剩食的誘惑也為牠們帶來了各種危險。

下次當你看到鴿子在柏油路面上昂首闊步,或瞥見某隻大鼠的尾巴消失在人行道的縫隙時,請記住,你正在目睹一種全新的殖民現象;且多虧了你製造且拋下的垃圾,這些城市動物因此得以蓬勃繁衍。

 

本文為節錄版,完整報導請見《How It Works知識大圖解》 2017年10月號第 37 期

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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狐狸冷血無情,會把小孩趕走?——《生物轉大人的種種不可思議》
商周出版_96
・2023/11/22 ・1675字 ・閱讀時間約 3 分鐘

狐狸的育幼行為

對於生物來說,離開親代的意義是什麼?

放手讓子代獨當一面的意義又是什麼?

肉食性動物的親子分離是很絕情的,下面要介紹的例子是狐狸。

圖/pexels

狐狸是很重感情的動物。

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童話故事中的狐狸總是給人狡猾的印象,不過實際上狐狸家族之間的情誼相當牢固。

狐狸採一夫一妻制,雄性也會參與育幼,由夫妻一起照顧小孩。

母狐狸會躲在挖得很深的巢穴中待產,雄狐狸則會勤奮地替在巢穴中的雌狐狸覓食。即便小孩出生了,雄狐也不能進洞裡。據說曾有人觀察到在巢穴附近坐立難安的雄狐,好像很想見見自己的小孩,讓人不覺莞爾。

狐狸媽媽生產完之後,雄狐狸要持續替牠送食物。

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狐狸以老鼠或兔子為食,覓食對牠們而言並不容易。就算生活在食物豐富的里山環境(編按:里山指環繞村落的山林和草原,經人類適當耕耘,可提供動植物多樣性的棲地),也需要一平方公里的領地。若是在食物匱乏的地方,領地可能要五十平方公里。為了家人,狐狸爸爸必須在遼闊的領地間徘徊覓食。

況且老鼠與野兔相當敏捷,獵捕起來並不容易。狐狸需要高超的狩獵技巧。

牠們的基本狩獵方式是跳躍,畢竟以追捕的方式捉老鼠與野兔有一定難度,因此狐狸選擇靜悄悄靠近,再一口氣跳高,由上往下攻擊獵物。

狐狸獵捕的方式是先悄悄靠近,再一口氣跳高,由上而下攻擊獵物。圖/giphy

牠們還有一種特殊的狩獵方式,稱作「誘捕」(charming)。鎖定獵物的狐狸會維持著一個不會讓獵物溜走的距離,然後狀似痛苦地不斷打滾,老鼠和兔子看到狐狸的模樣心生好奇,就會忘記要逃命。此時狐狸一邊劇烈扭動、一邊慢慢靠近,趁獵物不注意的時候偷襲。據說牠們還懂得裝死讓獵物放下戒心,這也是需要高超的演技。

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在獵捕水鳥時,狐狸也懂得把水草或雜草纏在身上,透過偽裝的方式靠近獵物。這種狩獵方式需要高度的智能。進行高階的狩獵行為需要深度的學習。所以小狐狸出生三個月左右,親代就會把牠們帶到遠方,傳授生存需要知道的重要事項,包括如何狩獵。

讓小狐狸離巢的狐狸爸媽

等到教會孩子怎麼狩獵之後,狐狸爸爸就不再替小孩覓食了,透過這種方式督促小狐狸自立。乍聽之下很無情,但牠們並非放任小孩自生自滅。有時候狐狸親代似乎會事先把食物藏好,再讓小狐狸自己去找,表面看起來嚴厲,實則處處有愛。這種愛在心裡口難開的表現,實在很有父親的育幼風格。

然而進入夏天的尾聲,就是別離的時刻了。

圖/pexels

小孩不能永遠待在父母身邊。進入離巢期,親代會開始驅趕子代。狐狸是很寵小孩的動物,養育小孩時也關愛有加。在小狐狸眼裡,媽媽和爸爸都無比慈祥和藹。小狐狸也很依賴父母。可是在離巢期的狐狸爸媽會突然翻臉就不認小孩了。

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小狐狸會困惑地無法理解,像平常一樣回到父母身邊。但是親代不允許子代回來,選擇強力恐嚇並驅趕小孩,狐狸媽媽甚至還會開咬。

儘管如此,小狐狸還是想回來,不過每次都會遭到恐嚇與攻擊。最終小狐狸會死心離開父母家園。

這就是孩子的自立,也是親代放手讓小孩獨當一面的時機。狐狸親代就是為了這一刻才不斷教導子代各種生存策略,最終子代也會擁有自己的領地並為人父母。

這一切都是為了讓小孩學會獨立自強。這就是狐狸的育幼方式。

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——本文摘自《生物轉大人的種種不可思議:每一種生命的成長都有理由,都值得我們學習》,2023 年 8 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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浣熊喜歡洗手,不是因為愛乾淨?大角羊的角,可以跟全身骨頭一樣重?5 個你意想不到的動物冷知識——《天生就是超級咖》
遠流出版_96
・2022/12/29 ・1190字 ・閱讀時間約 2 分鐘

1. 愛情召喚陣:雄性白斑河豚會藉由沙畫來吸引雌性產卵

在日本奄美大島有一種白斑河豚,會花一周的時間,在海底打造直徑為自己身長20 倍的巨大圓形沙畫,像是海底的麥田圈!但河豚這麼做的原因不是為了藝術,而是為了吸引雌性。沙畫特殊的沙丘構造使得中央留下了細緻的沙,雌性便在此產卵。

2. 非賣品:青蛙利用液壓的原理將舌頭快速射出

青蛙的舌頭上層有黏質蛋白可以用來沾附獵物,舌頭肌肉間空隙充滿了水,當發現獵物時,可以利用液壓的原理讓平時捲起的舌頭快速而精準地射出。不但如此,舌頭可以觸及的角度還十分廣闊多變喔!

3. 交叉:雄性大角羊的角重量可達身體其他骨頭的總重

大角羊的角是永久性的,不會脫落,雄性的角可重達14 公斤,跟全身的骨頭一樣重,用來對抗捕食者和爭奪交配權。但若是長的角度不正確,有可能會影響進食,導致餓死,或甚至插入自己的頭部而導致死亡。

4. 本末倒置:浣熊喜歡洗手或洗食物不是因為愛乾淨

牠們十分依靠手部觸覺來辨識物體,浣熊前爪的觸覺神經數量高出大部分的哺乳動物四到五倍。並且前爪浸泡在水裡時觸覺會變得更為敏銳,所以就產生了浣熊什麼東西都要放入水中感覺一下的習性。

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5. 旋轉馬殺雞:鱷魚和成年的海牛可以和平共存

在美國的佛羅里達州的水域,可以看到海牛與鱷魚和平相處在同個環境的情況,儘管鱷魚看似兇猛,但牠們鮮少會去攻擊成年的海牛,有時甚至可以看到鱷魚和海牛共游的情況,鱷魚有時還會攀附在海牛身上搭便車。

——本文摘自《天生就是超級咖》,2022 年 10 月,遠流出版,未經同意請勿轉載

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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。