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白堊紀植物改朝換代,昆蟲們如何因應?問問嚼嚼花粉的琥珀甲蟲吧!

蕭昀_96
・2018/06/25 ・2513字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 568 ・九年級

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白堊紀(Cretaceous),可說是被子植物的時代。被子植物從白堊紀早期開始適應輻射,其多樣性在此時期爆炸性的成長,到了白堊紀晚期時被子植物已成了陸地植群的主宰,許多現生的科群也已然誕生。而相較於「花花世界」的絢爛,在此之前的中生代前期則是裸子植物和蕨類植物的世界,陸地森林充滿了蘇鐵、本內蘇鐵、銀杏和松柏等植物。

植物這樣大規模的「改朝換代」如何影響與其共生的昆蟲們呢?透過琥珀化石,我們可能得到了一點線索。

中生代的森林充滿了高大的裸子植物。 圖/12019 @Pixabay

來自白堊紀的琥珀化石:馬氏達爾文擬天牛

在西班牙北部的巴斯克─坎塔布連盆地,可以找到出產自白堊紀時期的琥珀化石,其年代估計約在 1.05 億年前,比近年在古昆蟲學界相當夯的緬甸琥珀估計為 9900 萬年前來得更早。2017 年一篇刊載於《支序分類學》(Cladistics)的論文中,揭露了一塊特別的巴斯克─坎塔布連盆地甲蟲琥珀化石:這隻甲蟲的周圍佈滿了花粉(甚至有一些還附在蟲體身上)。學者推測,這位苦主當時正在大口嚼著花粉餐,卻在吃得滿嘴都是時,倒楣地被樹脂給包埋,成為了時空凝結的可憐蟲。

被包埋在琥珀中的甲蟲苦主。研究人員們認為這隻甲蟲是在取食花粉時被包覆進樹脂,由於蟲體掙扎和樹脂流動而使花粉脫離身體,其右圖綠色箭頭方向為樹脂的流向,可看出花粉漸漸散開呈現一圓錐狀。 圖/原始論文

透過比較形態學,研究人員認為這隻甲蟲隸屬於擬天牛科(Oedemeridae),是本科最古老的化石紀錄。本種被命名為馬氏達爾文擬天牛(Darwinylus marcosi Peris),其屬名字首以達爾文命名,種小名則紀念作者的兒子馬可仕。擬天牛科為小、中小型甲蟲,軀體、足部修長而身體柔軟,觸角細長,前胸背板前寬後窄;成蟲白日會出現在花或葉面上,喜訪花取食花粉;部分類群像是芫菁會分泌毒素芫菁素(Cantharidin) 接觸到肌膚會造成起水泡、潰爛。

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現生的擬天牛喜訪花,很容易在花間觀察到。圖/Pollinator [CC BY SA-3.0] via wikipedia

白堊紀有哪些昆蟲幫裸子植物授粉?

研究人員更進一步對這個化石物種的形態和古生物學角度的剖析,探討其演化意義。2017 年稍晚,同篇文章作者領頭的研究團隊在《當代生物學》(Current Biology)再次發表了針對馬氏達爾文擬天牛的古生物學研究,探討訪花甲蟲與裸子植物間的授粉關係及演化歷史。

這次,研究團隊先確認了「這些花粉是否真的是屬於裸子植物的?」。透過植物孢粉化石的研究和微細結構的比對,這些花粉被認為屬於單槽粉屬(Monosulcites)(下圖),雖然單槽粉屬實際上除了包含各種不同的中生代裸子植物的花粉,在一些少數的例子裏,有一些被子植物的花粉也被歸類到單槽粉屬,然而由於這些被子植物單槽粉屬的化石在年代上均是新生代,因此研究團隊確認該琥珀化石中的這些花粉應是屬於裸子植物的花粉。

琥珀中的花粉屬於單槽粉屬(Monosulcites)。 圖/原始論文

在確認包裹馬氏達爾文擬天牛的的確是裸子植物的花粉後,文章作者接著探討達爾文擬天牛屬與裸子植物間的交互關係。

在此之前,與中生代裸子植物授粉有關的昆蟲依口器和取食方式分為三類:

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  • 透過吸管狀的長喙吸食裸子植物的授粉滴(Pollination Drops),這類昆蟲包括了:雙翅目張氏擬樹虻科 (Zhangsolvidae)的華麗喇叭虻(Buccinatormyia magnifica)、脈翅目麗蛉科(Kalligrammatidae)的猛暴麗蛉(Kallihemerobius feroculus) 和 艷麗中生脈翅蛉(Meioneurites spectabilis)。
  • 利用唇瓣舔吸授粉滴的雙翅目昆蟲,如:帕洛蠅屬(Paroikus)。
  • 使用口錐對植物體進行銼吸的纓翅目食孢薊馬科(Merothripidae)裸子粉授薊馬屬 (Gymnopollisthrips),包含大裸子粉授薊馬(G. maior)和小裸子粉授薊馬(G. minor)。

透過形態觀察,研究人員發現馬氏達爾文擬天牛的口器屬於咀嚼式口器;這點與原先的三種分類不同,卻與現生的擬天牛一樣:利用強壯的大顎啃食花粉。因而亦可能扮演著協助傳播花粉的角色,進而被認為是第四種中生代裸子植物的授粉形式。

馬氏達爾文擬天牛(Darwinylus marcosi Peris, 2016)的古生態學復原圖,其體表佈滿了裸子植物的花粉。 圖/原始論文。

植物大規模改朝換代,活下去或是我跟你走?

然而現生的擬天牛科成員常見於被子植物的花叢間,與裸子植物沒有明顯的伴生關係。那麼,又是什麼讓我遇見這樣的你?

白堊紀中期,有段全球性震盪期被稱為阿普第─阿爾布間斷期(Aptian-Albian gap),約在 1.25 億到 9 千萬年前。從化石紀錄來看,這段期間中原本優勢的裸子植物多樣性驟降,而被子植物則漸漸興盛,可謂改朝換代。此時站在命運交叉點的裸子植物伴生昆蟲們當然也面臨了生存挑戰,某些類群出現了新的策略,當然也有一些維持原來的生存方式,迎來了不同的結局和未來 (如下圖)。

某些昆蟲的類群因此在演化的歷史上滅絕,如:張氏擬樹虻;另一些昆蟲則繼續維持與裸子植物的伴生關係、存續至今,如現在還存在的食孢薊馬。當然,還有另外一些昆蟲的寄生對象則由裸子植物轉移到被子植物。如今在花間依然常見的擬天牛,由這次的琥珀化石暗示我們的,很可能就是成功由裸子植物拓殖到被子植物,度過嚴峻考驗、從此生生不息綿延昌盛的好例子。

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歷經裸子植物多樣性急遽下降,而被子植物則漸漸興盛的阿普第─阿爾布間斷期,與裸子植物伴生昆蟲們面臨了生存上的考驗,迎來了各式各樣的結局。 圖/原始論文

論文連結:





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蕭昀_96
22 篇文章 ・ 17 位粉絲
澳洲國立大學生物學研究院博士,在澳洲聯邦科學與工業研究組織國立昆蟲標本館完成博士研究,目前是國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所博士後研究員,曾任科博館昆蟲學組蒐藏助理。研究興趣為鞘翅目(甲蟲)系統分類學和古昆蟲學,博士研究主題聚焦在澳洲蘇鐵授粉象鼻蟲的系統分類及演化生物學,其餘研究題目包括菊虎科(Cantharidae)、長扁朽木蟲科(Synchroidae)、擬步總科(Tenebrionoidea)等,不時發現命名新物種,研究論文發表散見於國內外學術期刊 。

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

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草莓是果實還是種子?又或者……以上皆非?——「112年會考自然科考題」
椀濘_96
・2023/09/22 ・858字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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112 會考甫結束,自然考科中有題非常令人印象深刻……。

自然科第 35 題。圖/國立臺灣師範大學心理與教育測驗研究發展中心

原來我們吃的草莓不是以為的「果實」,那個紅紅的果肉是其實是草莓的花托,而上面黑色的點點也不是「種子」,而是果實本人!至於真正的種子呢?當然是在那些黑黑的果實裡啦~

這似乎顛覆我們的印象,以為日常生活中所吃的水果果肉就是植物的果實,究竟這當中又藏著什麼奧秘呢?若想進一步完整理解草莓,就得從果實的構造及分類說起。

果實為被子植物的生殖器官之一,當雌蕊中的胚珠完成受精作用後,子房便逐漸發育為果實,胚珠則發育成種子。有些植物的花托、苞片、花萼等構造會與子房外壁癒合,並隨之生長而膨大,成為果實的一部分;例如這次的主角——草莓。

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接著我們談談果實的分類。可依據發育、構造、型態的不同,分為:橘子的「柑果」、水蜜桃為「核果」、杏仁屬於「堅果」等等,至於草莓則被歸類在「瘦果」及「聚合果」。

花的解剖構造。圖/維基百科

現在我們要先將草莓紅紅的果肉剔除,只剩下單獨一粒粒黑黑小小的果實。「瘦果」(achene)顧名思義,型態硬而細小,其內僅有一粒種子,除了草莓外,常見的如愛玉子、向日葵的瓜子。

屬於「聚合果」(又稱「聚心皮果」,為複合果實的一種)的植物則是一朵花中有多個(兩個以上)離生的雌蕊,花的萼片(花萼)、花托一同參與了果實的發育,最終膨大癒合形成肉質果肉;另外,其果實被分類在聚合果的植物,常見的有釋迦、覆盆莓。

其實除了草莓還有許多我們意想不到,所吃的水果果肉並非單單只有果實本人,例如鳳梨、桑葚、香蕉、無花果……等等;它們也都和草莓一樣,由於果實發育的方式,所造就了如此特別、豐富型態,等著我們一一去認識!

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椀濘_96
12 篇文章 ・ 20 位粉絲
喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)