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鋼盔下的秘密?-神奇的鱟

大海子
・2012/03/18 ・1909字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

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鱟在生殖期間雌雄個體形影不離,所以有鴛鴦魚的美名。
鱟在生殖期間雌雄個體形影不離,所以有鴛鴦魚的美名。

鱟最早出現在四億伍千萬年前,歷經地球有史以來規模最大的二疊紀生物大滅絕,那次災難中,全世界有百分之九十八的物種都消失了,鱟則是幸運的殘存者之一;約二億五千萬年以前,鱟的外型幾乎維持不變,但卻再一次逃過隕石撞地球,造成恐龍的另一次大滅絕。鱟歷經種種浩劫仍能存活下來,難道都只歸功於鱟那堅硬的鋼盔外殼,讓它逃過環境的異常變遷,躲過隕石的襲擊,所以才能如此繁衍至今嗎?不禁令人好奇,鋼盔下倒底藏了什麼神奇的秘密呢?

鱟的鋼盔其實既不強悍也不堅硬,如果真的硬得跟士兵的鋼盔沒有兩樣的話,光是重量,就足以將鱟累死了。然而鱟卻巧妙地使用力學原理,達到輕巧而又堅固的功能;如果從剖面來看,可以看出鱟隧道的外型,這樣的結構不但充分擴大內部的空間,且另就力學的觀點而言,接近半圓形的幾何外型,有著最堅固的構造,近乎流線型的外殼亦也可降低波浪的衝擊力,讓鱟無論在沙灘上覓食或在水中游泳都可省下不少力氣。

雌雄鱟的外部特徵有些微小的差異, 主要是為了繁衍後代所展出來的適應。
雌雄鱟的外部特徵有些微小的差異, 主要是為了繁衍後代所展出來的適應。

鱟在小時候,雌雄外型相似,常令人雌雄莫辨。但有趣的是,被稱為鴛鴦魚或夫妻魚的鱟,為了族群的延續,提高交配的成功率,雄與雌在最後一次脫殼之後轉變成大人時,雄鱟原本完整的圓弧狀前端,凹陷出一新月狀的弧形,形狀與大小恰恰好就是雌鱟腹部的半圓外型,讓雄鱟可以緊密地貼在雌鱟的腹部,不易被海浪沖散,可以與雌鱟形影不離,親密相隨;而雌鱟腹部兩側下緣原本用來防禦的長硬棘,從原本的六根減少為三根,其用意在於當雄鱟附在身上,避免刺傷心上人的一種體貼的溫柔設計。當人們鳥瞰沙灘上成對的夫妻鱟,並羨慕他們親密相伴的同時,也應瞭解雌雄鱟為彼此所付出的努力。

實驗室內可以用不同飼料餵養幼鱟
實驗室內可以用不同飼料餵養幼鱟

鱟屬雜食性,在沙灘覓食中常有如推土機一般,到處推土,四處找尋有機物,從中央研究院陳章波博士的研究發現,稚鱟在出生第一次脫殼之後,就會開始進食,而且來者不拒,養殖常用的豐年蝦的幼生、文蛤、冷凍蝦肉,甚至熱帶魚的飼料都能大塊朵頤,毫不挑食,顯見鱟真能隨遇而安,這樣的生存策略,讓鱟不會受限於特定食物,不但可以隨時吃得飽,而且營養還很均衡。

鱟藍色血液是檢驗藥品是否受到細菌污染的重要生物試劑:

無可避免的是,當鱟挖土弄泥搞得全身髒兮兮時,說不定還會吃進去一大堆細菌,萬一受到細菌感染,那不就是身體一天到晚都在發炎生病,但是鱟藍色的血液中,卻含有一種變形細胞,只要鱟的身體受傷或有細菌侵入體內時,這時變形細胞大軍,就會蜂擁而至,將細菌徹底殲滅,還給鱟健康的身體,因此鱟即使如在污泥攤中四處打滾,也不用擔心會受到細菌的傷害。人類看到這樣的特性,於是從鱟的血液中分離出來這樣的細胞,將它製成細菌測試藥劑,檢驗注入人身體的藥劑(如點滴)是否受到細菌的感染,避免讓病人受到二次的傷害,此對人類貢獻頗大。

海岸工程破壞了鱟的產卵與養育幼鱟的生存棲地。
海岸工程破壞了鱟的產卵與養育幼鱟的生存棲地。

然而神奇活現的鱟自人類出現之後,就在各地沙灘漸漸消失,反而面臨滅絕的命運。撇開大量捕捉鱟當作食物的因素之外,最主要的原因是原本鱟賴以繁殖的天然的沙灘地,因填海造陸、建港築堤等種種開發建設所需,正快速地消失,讓鱟的產房(棲息地)也遭到了破壞,遑論繁衍後代子孫了。亞洲各國相關組織大多已經將三棘鱟不是列成嚴重瀕危與瀕危的物種,就是歸類為一級重要生物保護名錄之列,然國內尚未公告三棘鱟為「瀕臨絕種、珍貴稀有」的保育類野生動物,讓神奇的鱟命運坎苛,前途茫然。隨著鱟的消失,伴隨在歷史中的種種鱟的文化亦逐漸衰微,古云「不孝有三,無後(鱟)為大」,身為海洋國家的一份子,是否在保護熊貓的同時,對於生存在沙灘上的活化石也應盡一份保育的責任呢?

ps. 以上照片由中央研究院陳章波老師實驗室所提供

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大海子
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希望以人文關懷的觀點,將海洋生物世界中的驚奇與奧妙, 透過多媒體的設計與展現,分享個人心得給社會大眾, 期望能引起更多人關心海洋的公共議題, 為保護海洋略盡一份心力。

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AI 是理科「主場」? AI 也可以成為文科人的助力!
研之有物│中央研究院_96
・2022/08/13 ・5646字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪撰文/田偲妤
  • 美術設計/蔡宛潔

AI 的誕生,文理缺一不可

人工智慧(Artificial Intelligence,簡稱 AI)在 21 世紀的今日已大量運用在生活當中,近期掀起熱議的聊天機器人 LaMDA、特斯拉自駕系統、AI 算圖生成藝術品等,都是 AI 技術的應用。多數 AI 的研發秉持改善人類生活的人文思維,除了仰賴工程師的先進技術,更需要人文社會領域人才的加入。

中央研究院「研之有物」專訪院內人文社會科學研究中心蔡宗翰研究員,帶大家釐清什麼是 AI?文科人與工程師合作時,需具備什麼基本 AI 知識?AI 如何應用在人文社會領域的工作當中?

中央研究院人文社會科學研究中心蔡宗翰研究員。圖/研之有物

詩詞大對決:人與 AI 誰獲勝?

一場緊張刺激的詩詞對決在線上展開!人類代表是有「AI 界李白」稱號的蔡宗翰研究員,AI 代表則是能秒速成詩的北京清華九歌寫詩機器人,兩位以「人工智慧」、「類神經」為命題創作七言絕句,猜猜看以下兩首詩各是誰的創作?你比較喜歡哪一首詩呢?

猜猜哪首詩是 AI 做的?哪首詩是人類做的?圖/研之有物

答案揭曉!A 詩是蔡宗翰研究員的創作,B 詩是寫詩機器人的創作。細細賞讀可發覺,A 詩的內容充滿巧思,為了符合格律,將「類神經」改成「類審經」;詩中的「福落天赦」是「天赦福落」的倒裝,多念幾次會發現,原來是 Google 開發的機器學習開源軟體庫「Tensor Flow」的音譯;而「拍拓曲」則是 Facebook 開發的機器學習庫「Pytorch」的音譯,整首詩創意十足,充滿令人會心一笑的魅力!

相較之下,B 詩雖然有將「人工」兩字穿插引用在詩中,但整體內容並沒有呼應命題,只是在詩的既有框架內排列字句。這場人機詩詞對決明顯由人類獲勝!

由此可見,當前的 AI 缺乏創作所需的感受力與想像力,無法做出超越預先設定的創意行為。然而,在不久的將來,AI 是否會逐漸產生情感,演變成電影《A.I. 人工智慧》中渴望人類關愛的機器人?

AI 其實沒有想像中聰明?

近期有一則新聞「AI 有情感像 8 歲孩童?Google 工程師爆驚人對話遭停職」,讓 AI 是否已發展出「自我意識」再度成為眾人議論的焦點。蔡宗翰研究員表示:「當前的 AI 還是要看過資料、或是看過怎麼判讀資料,經過對應問題與答案的訓練才能夠運作。換而言之,AI 無法超越程式,做它沒看過的事情,更無法替人類主宰一切!

會產生 AI 可能發展出情感、甚至主宰人類命運的傳言,多半是因為我們對 AI 的訓練流程認識不足,也缺乏實際使用 AI 工具的經驗,因而對其懷抱戒慎恐懼的心態。這種狀況特別容易發生在文科人身上,更延伸到文科人與理科人的合作溝通上,因不了解彼此領域而產生誤會與衝突。如果文科人可以對 AI 的研發與應用有基本認識,不僅能讓跨領域的合作更加順利,還能在工作中應用 AI 解決許多棘手問題。

「職場上常遇到的狀況是,由於文科人不了解 AI 的訓練流程,因此對 AI 產生錯誤的期待,認為辛苦標注的上千筆資料,應該下個月就能看到成果,結果還是錯誤百出,準確率卡在 60、70% 而已。如果工程師又不肯解釋清楚,兩方就會陷入僵局,導致合作無疾而終。」蔡宗翰研究員分享多年的觀察與建議:

如果文科人了解基本的 AI 訓練流程,並在每個訓練階段協助分析:錯誤偏向哪些面向?AI 是否看過這方面資料?文科人就可以補充缺少的資料,讓 AI 再進行更完善的訓練。

史上最認真的學生:AI

認識 AI 的第一步,我們先從分辨什麼是 AI 做起。現在的數位工具五花八門,究竟什麼才是 AI 的應用?真正的 AI 有什麼樣的特徵?

基本上,有「預測」功能的才是 AI,你無法得知每次 AI 會做出什麼判斷。如果只是整合資料後視覺化呈現,而且人類手工操作就辦得到,那就不是 AI。

數位化到 AI 自動化作業的進程與舉例。圖/研之有物

蔡宗翰研究員以今日常見的語音辨識系統為例,大家可以試著對 Siri、Line 或 Google 上的語音辨識系統講一句話,你會發現自己無法事先知曉將產生什麼文字或回應,結果可能正是你想要的、也可能牛頭不對馬嘴。此現象點出 AI 與一般數位工具最明顯的不同:AI 無法百分之百正確!

因此,AI 的運作需建立在不斷訓練、測試與調整的基礎上,盡量維持 80、90% 的準確率。在整個製程中最重要的就是訓練階段,工程師彷彿化身老師,必須設計一套學習方法,提供有助學習的豐富教材。而 AI 則是史上最認真的學生,可以穩定、一字不漏、日以繼夜地學習所有課程。

AI 的學習方法主要分為「非監督式學習」、「監督式學習」。非監督式學習是將大批資料提供給 AI,讓其根據工程師所定義的資料相似度算法,逐漸學會將相似資料分在同一堆,再由人類檢視並標注每堆資料對應的類別,進而產生監督式學習所需的訓練資料。而監督式學習則是將大批「資料」和「答案」提供給 AI,讓其逐漸學會將任意資料對應到正確答案。

圖/研之有物

學習到一定階段後,工程師會出試題,測試 AI 的學習狀況,如果成績只有 60、70 分,AI 會針對答錯的地方調整自己的觀念,而工程師也應該與專門領域專家一起討論,想想是否需補充什麼教材,讓 AI 的準確率可以再往上提升。

就算 AI 最後通過測試、可以正式上場工作,也可能因為時事與技術的推陳出新,導致準確率下降。這時,AI 就要定時進修,針對使用者回報的錯誤進行修正,不斷補充新的學習內容,讓自己可以跟得上最新趨勢。

在了解 AI 的基本特徵與訓練流程後,蔡宗翰研究員建議:文科人可以看一些視覺化的操作影片,加深對訓練過程的認識,並實際參與檢視與標注資料的過程。現在網路上也有很多 playground,可以讓初學者練習怎麼訓練 AI,有了上述基本概念與實務經驗,就可以跟工程師溝通無礙了。

AI 能騙過人類,全靠「自然語言處理」

AI 的應用領域相當廣泛,而蔡宗翰研究員專精的是「自然語言處理」。問起當初想投入該領域的原因,他充滿自信地回答:因為自然語言處理是「AI 皇冠上的明珠」!這顆明珠開創 AI 發展的諸多可能性,可以快速讀過並分類所有資料,整理出能快速檢索的結構化內容,也可以如同真人般與人類溝通。

著名的「圖靈測試」(Turing Test)便證明了自然語言處理如何在 AI 智力提升上扮演關鍵角色。1950 年代,傳奇電腦科學家艾倫・圖靈(Alan Turing)設計了一個實驗,用來測試 AI 能否表現出與人類相當的智力水準。首先實驗者將 AI 架設好,並派一個人操作終端機,再找一個第三者來進行對話,判斷從終端機傳入的訊息是來自 AI 或真人,如果第三者無法判斷,代表 AI 通過測試。

圖靈測試:AI(A)與真人(B)同時傳訊息給第三者(C),如果 C 分不出訊息來自 A 或 B,代表 AI 通過實驗。圖/研之有物

換而言之,AI 必須擁有一定的智力,才可能成功騙過人類,讓人類不覺得自己在跟機器對話,而這有賴自然語言處理技術的精進。目前蔡宗翰的研究團隊有將自然語言處理應用在:人文研究文本分析、新聞真偽查核,更嘗試以合成語料訓練臺灣人專用的 AI 語言模型。

讓 AI 替你查資料,追溯文本的起源

目前幾乎所有正史、許多地方志都已經數位化,而大量數位化的經典更被主動分享到「Chinese Text Project」平台,讓 AI 自然語言處理有豐富的文本資料可以分析,包含一字不漏地快速閱讀大量文本,進一步畫出重點、分門別類、比較相似之處等功能,既節省整理文本的時間,更能橫跨大範圍的文本、時間、空間,擴展研究的多元可能性。

例如我們想了解經典傳說《白蛇傳》是怎麼形成的?就可以應用 AI 進行文本溯源。白蛇傳的故事起源於北宋,由鎮江、杭州一帶的說書人所創作,著有話本《西湖三塔記》流傳後世。直至明代馮夢龍的《警世通言》二十八卷〈白娘子永鎮雷峰塔〉,才讓流傳 600 年的故事大體成型。

我們可以透過「命名實體辨識技術」標記文本中的人名、地名、時間、職業、動植物等關鍵故事元素,接著用這批標記好的語料來訓練 BERT 等序列標注模型,以便將「文本向量化」,進而找出給定段落與其他文本的相似之處。

經過多種文本的比較之後發現,白蛇傳的原型可追溯自印度教的那伽蛇族故事,傳說那伽龍王的三女兒轉化成佛、輔佐觀世音,或許與白蛇誤食舍利成精的概念有所關連,推測印度神話應該是跟著海上絲路傳進鎮江與杭州等通商口岸。此外,故事的雛型可能早從唐代便開始醞釀,晚唐傳奇《博異志》便記載了白蛇化身美女誘惑男子的故事,而法海和尚、金山寺等關鍵人物與景點皆真實存在,金山寺最初就是由唐宣宗時期的高僧法海所建。

白蛇傳中鎮壓白娘子的雷峰塔。最早為五代吳越王錢俶於 972 年建造,北宋宣和二年(1120 年)曾因戰亂倒塌,大致為故事雛形到元素齊全的時期。照片中雷峰塔為 21 世紀重建。圖/Wikimedia

在 AI 的協助之下,我們得以跨時空比較不同文本,了解說書人如何結合印度神話、唐代傳奇、在地的真人真事,創作出流傳千年的白蛇傳經典。

最困難的挑戰:AI 如何判斷假新聞

除了應用在人文研究文本分析,AI 也可以查核新聞真偽,這對假新聞氾濫的當代社會是一大福音,但對 AI 來說可能是最困難的挑戰!蔡宗翰研究員指出 AI 的弱點:

如果是答案和數據很清楚的問題,就比較好訓練 AI。如果問題很複雜、變數很多,對 AI 來說就會很困難!

困難點在於新聞資訊的對錯會變動,可能這個時空是對的,另一個時空卻是錯的。雖然坊間有一些以「監督式學習」、「文本分類法」訓練出的假新聞分類器,可輸入當前的新聞讓機器去判讀真假,但過一段時間可能會失準,因為新的資訊源源不絕出現。而且道高一尺、魔高一丈,當 AI 好不容易能分辨出假新聞,製造假新聞的人就會破解偵測,創造出 AI 沒看過的新模式,讓先前的努力功虧一簣。

因此,現在多應用「事實查核法」,原理是讓 AI 模仿人類查核事實的過程,尋找權威資料庫中有無類似的陳述,可用來支持新聞上描述的事件、主張與說法。目前英國劍橋大學為主的學者群、Facebook 與 Amazon 等業界研究人員已組成 FEVEROUS 團隊,致力於建立英文事實查核法模型所能運用的資源,並透過舉辦國際競賽,廣邀全球學者專家投入研究。

蔡宗翰教授團隊 2021 年參加 FEVEROUS 競賽勇奪全球第三、學術團隊第一後,也與合作夥伴事實查核中心及資策會討論,正著手建立中文事實查核法模型所需資源。預期在不久的將來,AI 就能幫讀者標出新聞中所有說法的資料來源,節省讀者查證新聞真偽的時間。

AI 的無限可能:專屬於你的療癒「杯麵」

想像與 AI 共存的未來,蔡宗翰研究員驚嘆於 AI 的學習能力,只要提供夠好、夠多的資料,幾乎都可以訓練到讓人驚訝的地步!圖/研之有物

AI 的未來充滿無限可能,不僅可以成為分類與查證資料的得力助手,還能照護並撫慰人類的心靈,這對邁入高齡化社會的臺灣來說格外重要!許多青壯年陷入三明治人(上有老、下有小要照顧)的困境,期待有像動畫《大英雄天團》的「杯麵」(Baymax)機器人出現,幫忙分擔家務、照顧家人,在身心勞累時給你一個溫暖的擁抱。

機器人陪伴高齡者已是現在進行式,新加坡南洋理工大學 Gauri Tulsulkar 教授等學者於 2021 年發表了一項部署在長照機構的機器人實驗。這名外表與人類相似的機器人叫「娜丁」(Nadine),由感知、處理、互動等三層架構組成,可以透過麥克風、3D和網路鏡頭感知用戶特徵、所處環境,並將上述資訊發送到處理層。處理層會依據感知層提供的資訊,連結該用戶先前與娜丁互動的記憶,讓互動層可以進行適當的對話、變化臉部表情、用手勢做出反應。

長照機構的高齡住戶多數因身心因素、長期缺乏聊天對象,或對陌生事物感到不安,常選擇靜默不語,需要照護者主動引導。因此,娜丁內建了注視追蹤模型,當偵測到住戶已長時間處於被動狀態,就會自動發起話題。

實驗發現,在娜丁進駐長照機構一段時間後,住戶有一半的天數會去找她互動,而娜丁偵測到的住戶情緒多為微笑和中性,其中有 8 位認知障礙住戶的溝通能力與心理狀態有明顯改善。

照護機器人娜丁的運作架構。圖/研之有物

至於未來的改進方向,研究團隊認為「語音辨識系統」仍有很大的改進空間,需要讓機器人能配合老年人緩慢且停頓較長的語速,音量也要能讓重聽者可以清楚聽見,並加強對方言與多語混雜的理解能力。

臺灣如要發展出能順暢溝通的機器人,首要任務就是要開發一套臺灣人專用的 AI 語言模型,包含華語、臺語、客語、原住民語及混合以上兩種語言的理解引擎。這需花費大量人力與經費蒐集各種語料、發展預訓練模型,期待政府能整合學界與業界的力量,降低各行各業導入 AI 相關語言服務的門檻。

或許 AI 無法發展出情感,但卻可以成為人類大腦的延伸,協助我們節省處理資料的時間,更可以心平氣和地回應人們的身心需求。與 AI 共存的未來即將來臨,如何讓自己的行事邏輯跟上 AI 時代,讓 AI 成為自己的助力,是值得你我關注的課題。

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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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「安靜的滅絕」——全球長頸鹿面臨生存危機?
風言
・2021/07/20 ・3593字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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「世界長頸鹿日」(6/21)剛過不久,一則長頸鹿受到不當圈養甚至死亡的新聞,就躍上媒體版面。長頸鹿雖然不是新聞報導的常客,但大家對牠們應該不會陌生:長頸鹿高高的身影配上非洲草原的日落美景,經常出現於宣傳非洲旅遊的圖片,在世界各地的主要動物園,也幾乎都可以見到牠們的蹤影,牠們應該安好地在非洲生活繁衍著。可是近年的調查發現,原來牠們的數量一直在下降,正靜悄悄地在非洲大地上消失!

長頸鹿高高的身影配上非洲草原的日落美景,經常出現於宣傳非洲旅遊的圖片。圖/Pixabay

無聲無息消失的長頸鹿

和大象和犀牛等野生動物相比,長頸鹿受到的關注相對較小;一直以來針對長頸鹿野外族群的研究也不太多,因此多年來各國均十分缺乏針對牠們族群數目的研究數據。2016 年,多國專家整理了各國零星分散的數據,才發現長頸鹿在過去數十年間的數字大幅下降了 30%:由 80 年代起超過 150,000 隻長頸鹿,下跌至 2016 年時只有約 97,000 多隻。

當所有族群數加起來,97,000 多隻看上去好像還不太差,但實際上若把不同種的長頸鹿分開計算,部份種類和亞種的數目實在下降得驚人,一些族群如努比亞長頸鹿(Nubian giraffe)的數目更大幅下跌超過 9 成。

國際自然保護聯盟從 1963 年起編製瀕危物種紅色名錄(IUCN Red List),根據物種及亞種的滅絕風險,把不同物種族群分成無危、近危、易危、瀕危、極危,以至野外滅絕和滅絕七個級別,代表不同物種族群數目受到的威脅。IUCN 把所有長頸鹿歸成易危(Vulnerable)級別,但也把數個他們認為是亞種的長頸鹿歸成瀕危或極危。這個評級引起了外界對長頸鹿保育的關注。在此之前,由於長頸鹿的族群危機並未受到一般民眾及新聞的注目,所以牠們也被形容為「安靜的滅絕(Silent Extinction)」。

一張含有 地圖 的圖片

自動產生的描述
長頸鹿看似數量不少,其實各族群有著不同程度的滅絕風險,努比亞長頸鹿的數目更下跌超過9成,與科爾多瓦長頸鹿一同被列為極危級別。圖/discovergiraffe

為什麼長頸鹿的數目會直直下降?

對於某些瀕危動物,科學家很了解影響牠們數量下降的主要原因,就如大象和犀牛便因象牙和犀牛角而被大量獵殺;紅毛猩猩的棲地便因森林被大量開發而遭受破壞。長頸鹿在非洲分佈甚廣,為什麼牠們的數量會直直下降?

經過多年的調查和分析,科學家漸漸發現令長頸鹿族群數目下降並不只有單一原因,而是源自不同層面的威脅,在非洲的不同地方,因著環境和文化的不同,長頸鹿受到的威脅也會有分別,下文簡單地把不同的原因說明一下: 

  • 棲地的破壞:廣泛來說,這是現今世界很多物種的第一大威脅,長頸鹿也不例外。世界自然基金會(WWF)估計,瀕危物種紅色名錄內85%受威脅物種的主要威脅,來自棲息地的破壞。在非洲的草原,由於人類對土地有不同的需求,往往在草原大量伐木、放牧、建設農地和市鎮,掠奪了長頸鹿原先應有的棲息環境。很多長頸鹿的棲地也不在保護區範圍之內,令長頸鹿的生活備受威脅。例如在東非北部生活的網紋長頸鹿(Reticultaed Giraffe)便因土地的開發和人類放牧而令牠們的數目下降了 50%。 
  • 棲地破碎化:長頸鹿是大型哺乳動物,需要很大的地方生活,由於人類的開發,很多長頸鹿的棲地被切割而變得破碎。試想像,如果我們家強行被一條通道分成兩部分,那將對生活帶來多大的不便和影響?在東非肯雅和坦桑尼亞生活的馬賽長頸鹿(Masai Giraffe),和在西非尼日爾(Niger)生活的西非長頸鹿(West African Giraffe),均由於城市建設、農業以及畜牧業的開發,使得很多長頸鹿的棲地被人類分割而變得支離破碎,牠們的棲地往往被人類的農地、道路或房屋分隔,這令很多長頸鹿族群被迫分離,也令牠們承受人為意外(如汽車碰撞、被鐵栅傷害)的機會大增。
人類在草原大量伐木、放牧、建設農地和市鎮,掠奪了長頸鹿原先可用的棲地。圖/Pixabay
  • 原住民捕獵:很多原住民會捕獵羚羊、猩猩以及長頸鹿作為肉食的來源,長頸鹿由於身型巨大,牠們的生活範圍很多時候也在保護區以外,所以也是十分受歡迎的「野味」。當中最受此原因影響的便是在東非生活的馬賽長頸鹿(Masai Giraffe),牠們的族群數目已經下降了 50%。在肯亞,有報導指出在一個野味市場,一年可能有多達 800 公斤的長頸鹿肉出賣,而每頭長頸鹿的價值可以高達 600-800 美元。
  • 非法捕獵:捕殺長頸鹿販賣至國外是也長頸鹿族群減少的其中一個原因。近年便有兩隻十分罕見的白化長頸鹿在肯亞被非法獵殺,而引起廣泛的報導。英國的獨立報發現,美國在 2006-2015 年間,入口了 40,000 件從長頸鹿不同身體部份製成的物品,包括骨骼、皮膚,甚至是長頸鹿幼兒的標本。這也是導致努比亞長頸鹿(Nubian Giraffe)數目大幅下降的主因。
  • 政治因素:非洲部份國家多年的戰爭亦令很多長頸鹿的保育工作不能進行,很多地方的政府均無法在生態保育投入大量資源,長頸鹿的保育很多時也需要非政府組織(Non-governmental organization)或私人機構的幫助才能進行。
長頸鹿所面臨的各種人為生存壓力。圖/discovergiraffe

地方發起保護長頸鹿的支援前線

就此看來,保護長頸鹿並不容易,需要多方通力合作,針對不同原因而作出對應的方法。

就棲息地的保護,很多地方政府或私人保育機構會成立保護區,例如尼日爾便有一個專為保護西非長頸鹿而成立的 Koure Giraffe Reserve。在南非和納米比亞,南部長頸鹿(Southern Giraffe)由於相對上得到較多私人保育機構的妥善保護和管理,令牠們的族群數目在四個長頸鹿物種中唯一不跌反升。有保育組織會把長頸鹿轉移到受保護的區域,希望牠們能在新的地方落地生根,成功繁衍。專注長頸鹿保育的保育組織 Giraffe Conservation Foundation(GCF)便在非洲不同國家協助長頸鹿搬家,最近他們便幫助於烏干達的 Pian Upe Wildlife Reserve 成功引進了消失了 25 年的長頸鹿。

重新引入烏干達默奇森瀑布國家公園的羅氏長頸鹿,是努比亞長頸鹿的一個亞種。圖/wiki

在禁止非法貿易方面,長頸鹿在 2019 年被列入瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES)的動物名單附錄 II[註],儘管很多地方的法律只明訂進出口個體需要准許證,卻沒有規範動物身體部位的貿易,但被列入法律保護也是重要的成就。教育方面,很多保育組織也在非洲以及不同地方進行教育推廣,向公眾和下一代灌輸保育長頸鹿的知識。

除了合適的政策,增加對不同地方長頸鹿的認識也十分重要。保育專家近年便提倡正確的長頸鹿分類,生物學家也在非洲各地進行人類對長頸鹿族群影響的研究,希望更能針對性地為保育政策提供重要的資訊。

綜合來看,長頸鹿的生存受到多種原因的威脅,要全面保育長頸鹿免受滅絕的危險,需要政策、法律、科研、教育等一系列的配套措施,看來,我們還有漫漫長路要走。希望在各方的努力和大家的關注下,長頸鹿的族群可以穩定下來,讓我們及下一代可以繼續在非洲的草原上欣賞到這種美妙的動物。

註解

  • 瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES),是於 1963 年起草、1975 年正式執行的一份國際協約,其目的是希望透過限制對野生動植物的出口和進口,確保野生動植物的國際交易不會危害到物種本身的生存。

參考資料:

  1. 聯合新聞網:頑皮世界將引進18隻長頸鹿 挨轟飼養條件差10年死4隻
  2. Giraffe Conservation Status. Giraffe Conservation Foundation. https://giraffeconservation.org/giraffe-conservation-status/
  3. Giraffe. The IUCN red list of threatened species. https://www.iucnredlist.org/species/9194/136266699
  4. Giraffes facing ‘silent extinction’ as population plunges. BBC News. https://www.bbc.com/news/science-environment-38240760
  5. Losing their homes because of the growing needs of humans. World Wild Fund. https://wwf.panda.org/discover/our_focus/wildlife_practice/problems/habitat_loss_degradation/ 
  6. Two rare white giraffes killed in Kenya. National Geographics. https://www.nationalgeographic.com/animals/2020/03/rare-white-giraffes-poached/
  7. CITES conference responds to extinction crisis by strengthening international trade regime for wildlife. The Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES). https://cites.org/eng/CITES_conference_responds_to_extinction_crisis_by_strengthening_international_trade_regime_for_wildlife_28082019
  8. Kenya’s giraffes slump under local bushmeat trade. African Wildlife Foundation. https://www.awf.org/news/kenyas-giraffes-slump-under-local-bushmeat-trade
  9. A bold plan to save Africa’s shrinking giraffe herds. National Geographics. https://www.nationalgeographic.com/animals/article/bold-plan-to-save-africas-giraffes-feature
  10. Bushmeat hunting: The greatest threat to Africa’s wildlife? Mongabay. https://news.mongabay.com/2020/10/bushmeat-hunting-the-greatest-threat-to-africas-wildlife. /https://news.mongabay.com/2020/10/bushmeat-hunting-the-greatest-threat-to-africas-wildlife/
  11. Bibles, bar stools and cowboy boots: How the US market in giraffe products is driving their ‘silent extinction’. Independent. https://www.independent.co.uk/environment/illegal-wildlife-trade-giraffes-extinction-africa-us-hunting-markets-a9674996.html?fbclid=IwAR26w_Cnt2g4OTmrTefItL1vBjT5Di1RKbHo0EBBZUFcSw2NyJ862iZSles
  12. In Tanzania, Survival of Giraffes Is Influenced by How Close They Live To Towns. Science The Wire. https://science.thewire.in/environment/in-tanzania-survival-of-giraffes-is-influenced-by-how-close-they-live-to-towns/
風言
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從少對動物行為和演化著迷,特別喜愛長頸鹿,修讀了生態學系的環境保護碩士。 愛到不同地方作生態旅遊,閒時也會觀鳥和閱讀有關書籍,希望透過文字介紹神奇的動物行為和生態冷知識。

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保育礁體還是保育生態系?藻礁與三接開發問題再對焦!——三接與藻礁保育、能源轉型關係〈對焦會議〉
PanSci_96
・2021/04/23 ・3485字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 604 ・九年級

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  • 作者 / 何郁庭(H編)

桃園沿海約有 27 公里長的藻礁海岸線,範圍包含了白玉藻礁、大潭藻礁及觀新藻礁等珍貴的藻礁地形。為了避免中油第三天然氣接收站在大潭地區動工,珍愛藻礁團體自 2020 年底開始發起公投案,並收到 70 萬份連署書,通過成案門檻。

公投即將於今年(2021)八月底舉行,到目前為止,藻礁生態、能源轉型及迴避開發工程在社會中遲遲未有共識,無論學界還是民間,都需要更多的公共討論,來釐清各項子議題的疑義。

4 月 14 日,由台灣環境資訊協會、荒野保護協會,以及數個民間環保團體主辦三接與藻礁保育、能源轉型關係〈對焦會議〉,邀請各方專業人士,提供研究數據及關鍵資訊,以期促成公共對話的平台,進而在公投之前,尋求能源、生態的雙贏之道。本文整理第三天然氣接收站(以下簡稱三接)與藻礁保育、能源轉型關係對焦會議的生態部分的演說,同時紀錄相關領域專家對民眾普遍的疑慮釋疑。

你說的「保育」是什麼?

生態報告場次的第一位講者,是長期致力於水域生態系研究的林幸助教授。林幸助一開始便表明了生態系服務的兩難,指出人類在開發的過程中,只能經由相對完善的規劃和政策,減少自然資源的耗損。並點出三接各方在爭議時,常常忽略的一個重點:「所謂保育,是保育藻礁礁體,還是保育藻礁生態系?」

「地質藻礁」指的是由殼狀珊瑚藻歷經千年累積形成的礁體,它是死的、靜態的,要由沙埋才能保護。「生態藻礁」指的是生存於藻礁礁體基質或空隙內的動植物,及其以營養關係為主所形成的藻礁生態系,它是活的、是動態的,也就是所謂的「生態功能」,沙埋會導致它失去功能。

藻礁生態系的現況與三接開發的應變之道

若現在反對開發的原因,是為了保育藻礁生態系,那麼,則需要從藻礁生態系現在正在面對的威脅開始說起。依照林幸助老師團隊的調查結果,以及環保署的公開資料,目前對藻礁生態系最大的影響為工業汙染及漂沙問題,其中又以漂沙對殼狀珊瑚藻的危害最明顯。

林幸助也說明自己的研究團隊使用穿越線調查法,建立桃園藻礁的生物多樣性基礎調查報告,另援引觀塘工業區(港)及鄰近藻礁區域生態調查及監測的工作結案報告書,以辯證大潭藻礁地區的生物多樣性,可能並不如媒體新聞及環團所認為得高。另外,就殼狀珊瑚藻的碳吸存能力議題,林幸助也以數據揭示,台灣地區殼狀珊瑚藻的固碳能力,僅紅樹林的 5%,不但無法稱做藍碳,還可能變成碳釋放[1]

此外,這次公投的內容只說移除三接,但完全沒有提及後續要如何保護[註1]。林幸助認為,如果汙染、漂沙問題若不處理,即便移除三接,環境也不會變好,可能還會更加惡化。若中油採用工程迴避措施開發,承諾改善保育大潭藻礁生態多樣性的問題,有望讓生態系及地質藻礁都獲得保育,也最趨近生態系服務最佳化的方向。

劃設海洋保護區的原則

第二位演講者溫國彰副教授表示,目前台灣的海洋保護區政策,僅在範圍內禁止漁業活動,但並未對各項污染和廢水進行規範,反觀澳洲對於海洋保護區的政策與規範,制定得更為縝密,操作上也相當細緻。海洋保護區劃設的核心概念是用最小的範圍,保護最大的生物多樣性。將此概念帶入藻礁的議題中,若要根據多樣性設立保護區,永安與大潭 G2 是最優先要劃設的範圍。

人為開發造成不可逆的族群改變

溫國彰的研究團隊針對台灣北部、南部的進行人工海岸線及天然海岸線的魚類組成進行調查與比較,發現人工海岸魚類組成以岩礁魚類為主,天然海岸以珊瑚礁魚類居多。而高珊瑚覆蓋率的人工建物,仍會造成珊瑚和魚類的組成差異。也就是說,人工開發後的海岸,藻礁、珊瑚會再進入棲地,但族群組成與原始組成不同。

觀塘工業區對聲景生態的影響,充滿未知

魚類在求偶或宣示領域等行為上,都會在水下發出聲音,而魚類的幼生(魚苗)也會依循水下聲音,尋找適宜居住的棲地。專精於聲景生態學的林子皓助研究員,正是透過水下聲音的頻譜紀錄,分析水中生物的活動,進而了解生態系的變化與人為衝擊。

林子皓先是說明工業港口與一般水下聲音的差異,在於工業港口的水下聲音充斥各式船隻的引擎聲以及人為噪音。林子皓認為三接開發的人為噪音,可能對當地魚類生態系造成的重大威脅,而人們對水下聲景的研究甚少,這次開發造成的聲景破壞,很可能在瞭解聲音頻譜的重要性前,就先重創了當地的水生環境。

不只如此,林子皓對於港口建設時的泥沙輸送問題,抱持悲觀態度,目前藻礁已面臨嚴重漂沙問題,若加上堤防與填區的施工,藻礁將面臨不同程度的沙埋與侵蝕,對當前生態系而言,可能是雪上加霜。再者,興建觀塘專用港,必然會導致波浪、水流的改變,這些開發帶來的影響,都將對生態造成可預期的衝擊。

儘管大潭地區的生物多樣性調查,就結果而言,低於附近的觀新藻礁、白玉藻礁,但從聲景的觀點來看,生物多樣性相當高。即便像溫國彰所說,人工開發後的海岸,會有珊瑚重新進入棲地,但魚群組成也可能與原來的生態系組成不同。林子皓透過聲景研究發現當地生態的獨特性,加上考量建港可能會增加的壓力,建議在開發前應更完整釐清生態風險。

用科學呈現客觀事實,爭議前請先回歸原點

最後,許皓捷副教授則表示,科學家面對此類議題時,必須先完整呈現客觀的事實,然後才是價值判斷,因此在各方爭議前,仍須回到「定義」的階段,確認衝突點是否相同。在文獻回顧上,應先從取樣調查的隨機抽樣開始回顧,在援引資料前,也要確認研究是否基於合理假設推論,且結果符合統計學的基本概念。而關於生態學調查的結果,除了種類多樣性之外,同時也需要注意群聚結構的獨特性,以及物種數之於單位面積的關係。

「藻礁議題,是為了保育地質/地景,還是保育藻礁生態?」許皓捷副教授說明,如果兩個問題同時討論,並在不同場合揀選適合自己立場的論述,那聚焦討論時,只會混成一團,無法達到有效的溝通,找出最適合生態系服務的解方。

許皓捷就沙埋歷史的生態意義多加著墨,近期才露出的大潭藻礁,是否可以根據現有的科學證據,確認其生態系統可承受工程意外的程度?另外,明星物種柴山多杯孔珊瑚的族群,確實存在間斷分布?抑或是根本沒有明瞭牠的分布範圍為何呢?從更根本的問題,回過頭檢驗學者及各方團體的立場,是否建立在客觀合理的前提之下。

各界意見凝聚,試圖找出真正問題

會議最後開放各方,對四位教授提出疑問。在提問環節,普遍對文獻來源、調查方法有較多質疑,並且仍趨向將大潭藻礁還於自然,保留其生態特殊性及地質多樣性。

但也有民眾認同生態多樣性、藻礁生態系的服務價值多元,並提出「人類要如何取捨?」的問題。目前較缺乏輸沙工程對海岸影響的調查,關於這個部分,現有的科學證據似乎還不能提供一個確切的解方。

今年 4 月 1 日於立法院舉行的藻礁保護公聽會,中央研究院生物多樣性研究中心退休研究員邵廣昭在會議上也表示藻礁目前的生態保育狀況良好,且因應國內的關注與未來趨勢,大潭藻礁勢必會受到嚴格的保護。

影片/民主進步黨 YouTube 頻道

從民眾的提問,及學者們的回應及主張,約略可以看出不同的立場和想法。不過,學界與環保領域的高牆是否有消弭?所謂專業和一般民眾之間,對相同的議題是否有所共識?關於這點,也許未來還值得繼續觀察。

註解

  1. 公投主文:您是否同意中油第三天然氣接收站遷離桃園大潭藻礁海岸及海域?(即北起觀音溪出海口,南至新屋溪出海口之海岸,及由上述海岸最低潮線往外平行延伸五公里之海域)

參考資料

  1. derne, V., Geraldi, N.R., Macreadie, P.I. et al. Role of carbonate burial in Blue Carbon budgets. Nat Commun 10, 1106 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-08842-6
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