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怎樣的動物容易馴化?社會性動物的馴化史——《與達爾文共進晚餐》

天下文化_96
・2019/03/11 ・2873字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

怎樣的動物易馴化?先決條件可能是社會性行為

讓我們來討論動物馴化的起源。

具備社會性行為,似乎是某些哺乳動物物種能夠馴化的先決條件。羊屬會成群生活,狗在野生的時候也是,這些社會性動物才容易馴化。雄鹿會建立後宮妻妾群,就不適合馴化。

人類最早馴化的動物是狗,牠們的祖先是灰狼,狗至少在一萬五千年前成為人類狩獵其他動物時的伙伴,有人甚至認為人和狗之間的關係早在三萬年前就已經開始建立了。狗聽從人類指揮者,就像是聽從狼群中的領導者。你只要看著牧羊人指揮牧羊犬驅攏綿羊,就能夠了解這兩種動物的社會性行為對於牧羊有多麼重要。讓狗管理羊群是另一個例子,顯示出人類是如何把已有的演化關係挪為己用。

狗聽從人類指揮者,就像是聽從狼群中的領導者。圖/af.mil

綿羊是在亞洲西南部比較早期馴化出來的牲畜,可能早到一萬一千年前,之後分數次往四面八方散播。到了五千七百年前,來自於亞洲西南部的綿羊便抵達了遙遠的中國北方。現在,全世界的綿羊超過十億頭。綿羊不論到哪裡,都能生育,最後成為適應當地狀況的品種,所以現在已經有一千五百多個品種。綿羊在亞洲西南部的原生地也不是沒有變化。綿羊的身體中可以儲存大量脂肪,在馴化並且首次從亞洲西南部散播之後的數千年,當地的農人培育出了具有肥大尾巴的品種,這又引發了另一波的散播潮。

希臘歷史家希羅多德(Herodotus)曾寫道,

有些阿拉伯綿羊的尾巴非常巨大,牧羊人得給牠們套上小木車,這樣牠們才能夠拖著尾巴行走,不讓尾巴受到傷害。

在中東和伊朗,尾巴的肥肉現在是傳統烹飪中的食材。綿羊的尾巴切短了,還可以長一部分回來。

綿羊是在亞洲西南部比較早期馴化出來的牲畜,之後分數次往四面八方散播。圖/pixnio

農業及畜牧業的超級幫手:原牛的馴化歷程

野豬(Sus scrofa)和原牛(Bos primigenius)到晚近都分布在歐亞大陸,從最東到最西,不同地理區域的人類社會能夠馴化牠們。從約旦河谷的新石器時代遺跡判定,亞洲西南地區的人類約在九千到八千年之間,從獵捕野牛和野豬,轉變為馴養牛和豬。遺跡中殘留的骨頭來自馴化動物的愈來愈多,同種的野生動物愈來愈少。

牛的馴化歷程到了八千年前,亞洲西南地區的牛和豬已經完全馴化了,但是這兩個物種的基因卻道出了完全不同的後續故事。分析現存牛隻的遺傳組成,結果顯示原牛的馴化發生了三次,一次在亞洲西南地區,可能是在敘利亞;另一次是在印度河谷,原牛馴化成瘤牛,牠們的特徵是兩肩之間的有隆起;還有一次是在非洲。

原牛的馴化發生了三次,一次在亞洲西南地區,可能是在敘利亞;另一次是在印度河谷,最後是非洲。圖/wikimedia

在羅馬時代,原牛便是常見的野生動物,但是現在歐洲飼養的牛隻是從亞洲西南地區傳過來的,不是歐洲的原牛所馴化而來的。人類遺傳學研究的結果指出,農業是由亞洲西南地區的農人遷徙到西歐時傳入的,顯然他們遷徙時也帶了牛。農人、農業和牛是一起打包傳到歐洲的。

肥沃月彎的狀況則完全不同,那裡牛隻和其他馴化動物的散播並非跟隨著人類的遷徙。牲畜會在各農業社群中散播,但是從遺傳研究可以發現,人是留在原地的,而且是牢牢留在原地。在伊拉克的札格洛斯山脈出土了九千年前的人類骨骸,科學家分析其中的基因組序列,發現目前居住在伊朗的瑣羅亞斯德教徒(Zoroastrian),具有這些新石器時代農民的血脈。

肥沃月灣中家畜的馴化與散播。圖/天下文化

整個肥沃月彎的人都有安土重遷的習性。最早在安納托力亞、以色列與約旦地區,還有札格洛斯山脈的農民,彼此之間會進行貿易,交換農務經驗、牲畜和作物,卻不會交換血脈。

在非洲,野牛是當地最早馴化的動物,後來這些牛和來自亞洲西南地區與印度的牛混血,產生了適應當地環境的品種。亞洲西南地區的穀物也馴化了之後,牛便融入定居式的農業之中。但是在非洲撒哈拉沙漠以南地區,牛隻成為主要的游牧牲畜,到了數千年後非洲原生植物馴化成作物之後,情況才改變。現在牛在當地的經濟和社會體系中,依然占有舉足輕重的地位。許多非洲的社會中,一名男性的財富是以所擁有的牛隻數量來計算的。

從東南亞島嶼往歐亞大陸:野豬的演化故事

野豬的祖先是在東南亞島嶼上演化出來的,這些島上現在還居住著鹿豬和其他野生豬類。在整個豬科中,野豬的體形算是小的,往西散播到歐亞大陸的時間,要比人類從非洲進入歐亞大陸時早了數百萬年。後來不論在何處,只要人類和豬接觸到了,都會建立關係。人類和豬之間的關連之緊密,幾乎像人類和狗之間的關連那樣緊密,只是沒有那樣普遍。這份緊密的關連塑造了豬的演化史。綿羊的馴化發生了一次,牛有三次,但是豬至少有六、七次

野豬的祖先是在東南亞島嶼上演化出來的。圖/wikipedia

西歐地區的牛來自亞洲西南地區馴化的牛,但豬是由原生於歐洲的野豬馴化而來。在地中海上的薩丁尼亞島及科西嘉島,居民也各自馴化了當地的野豬。豬在中國至少馴化了兩次,也在緬甸和馬來西亞各馴化過一次。新幾內亞的野豬可能是玻里尼西亞人用獨木舟載來的馴化種後來野化的。玻里尼西亞人把豬一起帶著,抵達了夏威夷這樣偏遠的島嶼,而這些豬應該源於越南。

有趣的是,有一個地區的野豬基因沒有在現代馴化的豬中出現,這個地方便是亞洲西南地區,許多牲畜和作物明明是在這個區域中馴化的。還有更奇怪的事情,我們可以從考古紀錄中知道,新石器時代居住在亞洲西南地區的人會獵捕野豬,並且也馴化了豬。但是由於某些原因,現在馴化的豬和當地的野豬完全沒有任何關係。這可能是歷史文化造成的。目前居住在亞洲西南地區的人,主要信奉伊斯蘭教猶太教,這兩個宗教都認為豬是不潔的動物,因此律法規定不能吃豬肉。這個宗教禁忌可能是從古代埃及傳過來的。古埃及人和豬的關係可說是分分合合,愛恨交錯。

神祇賽特(Seth)。圖/wikimedia

一開始,豬是受到尊崇的動物,但是在西元前一千年,豬和神祇賽特(Seth)扯上關係,這位邪惡的神祇有著豬的頭,是太陽神荷魯斯(Horus)的敵人,荷魯斯的眼睛便是給一頭黑豬弄瞎的。這時廟堂中的賽特畫像都被抹去,養豬的人受到鄙視,不得進入神廟。在這樣的文化和宗教背景下,這個區域的豬品種沒有留下來,似乎一點都不意外。

 

摘錄自《與達爾文共進晚餐》,2018 年 10 月,天下文化出版

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天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。


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如何幫畜牧業減排溫室氣體?——教會小奶牛上廁所,可有效降低「一氧化二氮」排放!

阿咏_96
・2021/10/17 ・2612字 ・閱讀時間約 5 分鐘

近年來,大眾對於「氣候變遷」這個詞越來越不陌生,國際間也會簽訂不同協議與政策,來減緩溫室氣體的排放,講到這邊,我們通常會想到化石燃料的使用,但較少被人們注意到的是,畜牧業也是排放甲烷、二氧化碳、一氧化二氮等溫室氣體的大宗,甚至會造成水污染及空氣污染。

最近由心理學家團隊發表的研究,提出一種可能的解決方案,以減少畜牧業對環境的影響,也就是——「教小奶牛上廁所」!

看到這邊一定頭上冒出好幾個問號,為什麼畜牧業會對氣候變遷造成影響?是哪方面的影響?為什麼教奶牛尿尿可能可以減緩對環境的衝擊呢?要怎麼教?

圖/Pixabay

畜牧業和氣候變遷到底有什麼關係?

首先,根據聯合國糧食與農業組織 (FAO) 的報告,全球畜牧業每年約排放 7.1 兆噸的二氧化碳,大約是人為排放溫室氣體的 14.5%,其中,牛是排放量最大的物種,佔畜牧業排放量的 65 %,而大約來自於腸道發酵、糞便儲存與加工、飼料生產過程、其他能源使用等活動,FAO 也提出了目前評估可實行的減緩方案,其中一項便是提高奶牛的飼料開發以及飼養技術,來減少消化過程中和分解糞便時產生的甲烷 (CH4) 與一氧化二氮 (N2O) 。

而這篇研究的主角之一就是一氧化二氮 (N2O) ,雖然它只佔全球溫室氣體總排放量的 5% ,但它把熱留在地球的能力卻將近是二氧化碳的 300 倍!除此之外,每次排放的一氧化二氮 (N2O) 都會停留在大氣中超過一世紀,可以說是一種「長壽」的溫室氣體。從 1990 年起,紐西蘭的一氧化二氮排放量增加了五成,主要是來自乳製品業擴展以及氮肥使用,因此紐西蘭政府制定了一個目標,要在 2050 年之前將一氧化二氮的排放減少到淨零。

但這和牛有什麼關係呢?

紐西蘭的一氧化二氮排放量增加與乳製品業擴展有關。 圖/Pixabay

從「牛尿尿」開始的氮旅程

原因是牛尿液中氮含量很高,而動物尿液中的氮來源主要是尿素  (CH₄N₂O),在紐西蘭和澳洲,通常將牛飼養在戶外,牠們排尿之後,就開始一趟名為「氮循環」的旅程,首先尿素會迅速在土壤裡被水解成銨鹽 (NH4+) ,再經過微生物「亞硝化菌」氧化成亞硝酸根 (No2),接著,另外一群微生物「硝化菌」,將亞硝酸鹽 (No2) 再氧化成硝酸根 (NO3),以上的過程稱為「硝化作用 (Nitrification) 」。

當然,旅程還沒有結束,另一群稱作「脱硝菌」或「脫氮菌」的微生物會將硝酸鹽還原成氮氣 (N2),叫做「去硝化作用」或「脫氮作用」,而一氧化二氮 (N2O) 是反應的中間產物,會直接被釋放到大氣中。

難道把牛飼養在牛舍裡就沒有問題了嗎?

代誌不是憨人想得這麼簡單!當牛尿液中的氮和地板上的糞便混在一起時,會產生另一種空氣污染物——氨 (NH4)。

File:Nitrogen Cycle 2.svg
生態環境中的氮循環系統。細菌在其中扮演了關鍵角色,將氮源轉換為各種化合物,能夠被生物利用。圖/WIKIPEDIA

所以,如果牛的尿液可以被收集處理,裡面所含的氮就可以被轉換,減緩對環境的衝擊,但是要怎麼收集牛的尿液呢?

最直接的方式就是,教小牛到「廁所」裡尿尿。

要怎麼教會小牛尿尿?獎勵和拆解步驟是關鍵

研究團隊利用行為心理學的原理,訓練小牛到特定的地方排尿,這個原理便稱為「操作制約 (Operant Conditioning)」,由美國哈佛大學心理學教授史金納 (B.F. Skinner) 於 1938 年提出,當時有個著名的動物實驗稱為「史金納箱 (Skinner Box)」,將飢餓的小白鼠放在箱子裡,內有電動裝置紀錄動物的正確反應次數和頻率,因飢餓不安而活動的小白鼠,偶然壓到槓桿就會得到少量食物,當以後小白鼠看到槓桿,再去壓桿的頻率就會比以前高。對小白鼠來說,因反應而出現的食物是「強化物」,對壓桿這個「操作性反應」產生了強化作用。

除此之外,他們還運用訓練小孩上廁所,一種叫做「反向鏈接技術 (Backward Chaining Technique) 」的方式,將目標拆解成小步驟,從最後一步開始訓練到第一步。

首先,小牛被限制在圍欄設置成的廁所區域裡,當小牛排尿後再給予牠們喜歡的食物進行強化。然後,把小牛帶到圍欄外的一條走廊上,並再次強化進去廁所裡尿尿的行為,如果小牛在走廊上就排尿,便會用讓牠稍微不開心的噴水阻止牠。

經過幾次強化訓練,他們訓練的八頭小牛中,有七隻學會了在廁所尿尿,而且學習的速度和人類小孩差不多快!牠們大約只受了 15 天的訓練,大部分的小牛在 20 至 25 次排尿後學會了整套,比三到四歲的人類小孩還快。

小奶牛在廁所尿尿的影片。資料來源/參考資料 1

由此,研究團隊得到了兩個結論,第一是牛能夠學會注意自己的排尿反射,在準備尿尿時會移動到廁所裡;第二,在可以得到獎勵的情況下,牠們學會先憋尿,除非到了正確的地方。

牛牛學會了,然後呢?

在知道可以訓練牛牛到廁所排尿後,下一步要怎麼做才能夠離減排溫室氣體的目標越來越近呢?

作者認為希望未來可以優化廁所裝置,自動檢測排尿以及給予獎勵,就像是放大版的史金納箱一樣。除技術層面外,像是紐西蘭、澳洲等地的畜牧業,大多將牛飼養在開放的圍場,應該要把廁所設在哪裡,或者牛願意走多遠過來上廁所,都是需要進一步了解的問題,也才能夠將這項技術真正運用在不同國家的畜牧業,實際做到減緩畜牧業對氣候變遷的影響。

參考資料

  1. Dirksen, N., Langbein, J., Schrader, L., Puppe, B., Elliffe, D., Siebert, K., … & Matthews, L. (2021). Learned control of urinary reflexes in cattle to help reduce greenhouse gas emissions. Current Biology, 31(17), R1033-R1034.
  2. Gerber, P. J., Steinfeld, H., Henderson, B., Mottet, A., Opio, C., Dijkman, J., … & Tempio, G. (2013). Tackling climate change through livestock: a global assessment of emissions and mitigation opportunities. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO).
  3. 張春興(民80)。教育心理學:三化取向的理論與實踐。台灣東華書局。
  4. Backward Chaining Technique
  5. 全國法規資料庫:空氣污染防治法施行細則
  6. The science of nitrous oxide

阿咏_96
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