人工授精失敗，然後她就死掉了！害斑鱉絕種的最後一根稻草？

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

根據聯合國統計數據，全球每年 38% 的溫室氣體排放，並非來自道路上的交通工具，而是由「現代都市與建築」所造成的。

我們如今站在兩條路徑的十字路口。一條是依賴更多水泥建築與空調系統來抵禦夏季酷暑，然而這樣的選擇只會加劇室外大氣的惡化。另一條則是徹底改革建築、用電、設計與都市規劃，不僅尋求低碳排放的建築方式，還要找出節能降溫的解決方案，實現事半功倍的效果。

然而，我們是否真的能將建築業的碳排放歸零？

建築的溫室氣體哪裡來？

在建築物 60 年的生命週期中，建材的碳足跡其實只佔 9.8%，因為建築一旦完成後，材料不會頻繁更換。相反，日常生活中的用電才是主要的碳排來源，占了 83.4%，其中大部分來自冷氣、照明和各種電器。

當然，讓大家集體關燈停用電器「躺平」來拯救地球，顯然不切實際。既然完全不消耗能源是不可能的，我們應該尋找更現實的解決方案。

現在就來看看全球七棟零碳建築之一——成大的「綠色魔法學校」，臺灣首座淨零建築，如何運用建築技術，成為當代永續建築的典範。這些技巧中，有哪些能應用到你我家中呢？

為了省電要把煙囪塗黑、吸收更多太陽光？

都市裡，我們最大的挑戰之一就是夏天的高溫，水泥建築群在陽光的烘烤下，變成一個個巨大的窯爐。為了解決這個問題，綠色魔法學校在國際會議廳裝了一個煙囪，不過這不是為了讓窯爐更熱，而是用來降溫的。

煙囪為什麼都都要蓋的那麼高？原來煙囪越高，上下的溫差越大。熱空氣因為密度低而向上移動，產生熱對流。溫差越大，這個熱對流就越強烈，這就是所謂的「煙囪效應」。在要幫室內降溫的情況下，我們的目的是產生更強的煙囪效應，抽走熱空氣，讓室溫下降。但這棟建築裡沒有火爐，而溫差不夠大時，這效應會變得微弱，那該怎麼辦？

_{浮力通風效應。圖 / 泛科學自製動畫截圖}

綠色魔法學校提出了一個大膽的解法：在煙囪南面下半部改裝透明玻璃窗，並將煙囪內部塗成黑色，還加裝了黑色烤漆鋁板，這樣可以最大限度地吸收太陽光。每當艷陽高照，這個不插電的的「自然通風系統」就能自動啟動，創造局部的熱對流，帶動整根煙囪的熱氣向上移動，為室內降溫，達到節能效果。以熱制熱，完全反常識。

幫室內降溫的最大原則是：通風。

實際上，不是人人家裡都有煙囪。但如果建築的高處沒有任何窗戶或通風設備，熱空氣就是會從屋頂一路往下蓄積在室內。因此，你也一定在許多工廠或民宅的屋頂看過一個不斷旋轉的小風扇，它們也是有異曲同工的效用。雖然不是高聳的煙囪，但特殊的渦輪構造，風吹過就會開始轉動，並連帶空氣排出室外。是個不用插電的通風球。

綠色魔法學校的煙囪就是個效能更強的換氣機，足以讓 300 人大型會議廳的換氣次數，高達每小時 5 到 8 次，甚至能在室內颳起風速每秒 0.5 公尺的微風，是最舒適的環境。這些利用熱氣密度的差異來改善室內溫度的方法，又稱為「浮力通風」。

為了把通風貫徹到底，綠色魔法學校在建築的兩面裝設大量窗戶以及吊扇，來讓水平也能通風。這些我們習以為常的裝置，其實才是關鍵。靠吊扇的一點點電力讓自然風可以自由進出，耗費的能源，遠比冷氣還要少得多。

幫空調省電的最後一招，就是微環境控制。

實際上魔法學校內還是找的到空調設備，並不是完全拔除不用。除了選用最高效率的主機，以及把室內循環做到最好以外，降低周遭環境溫度才能減低冷氣的負擔。要降低水泥叢林的熱島效應，需要植被與水體來做溫度調適。

在太陽照射下，水泥屋頂表面最高可以達到攝氏 70 度，如果屋頂有種植植栽，室內頂層樓板的表面溫度就可以維持在攝氏32 度以下。不用開電就先幫室內降溫。

水也是關鍵的一環。一是水的比熱高，想打破水分子之間的氫鍵，需要大量的熱量，要讓一千克水的溫度升高一攝氏度，需要 4,200 焦耳的熱量，這可以避免溫度因為烈陽就快速上升。二是當溫度真的過高，水也會透過蒸發帶走熱量，讓溫度不至於向上飆。

魔法學校的屋頂花園使用水庫淤泥，研磨後燒製成的再生陶粒，裡頭混合了稻穀，結構極細，不會像有機土一樣分解消失，可以涵養水源，還不用動不動補土壤，不只降低屋頂植被的澆水次數，還能達到降溫效果。地面也採用透水鋪面，讓每一滴水都不浪費。

綠色魔法學校本名是成功大學的「孫運璿綠建築研究大樓」

2013 年被英國知名出版社羅德里其評為「世界最綠的建築」，並獲選為聯合國全球七棟零碳建築之一。

除了表彰之外，在認證上也確實取得了臺灣最高等級的「鑽石級綠建築」認證，以及美國最高級的「白金級綠建築」兩個綠建築認證。

為了讓相同的成效可以陸續在全臺的所有建築上實現，臺灣在既有的綠建築標章體系上，擬定出了「建築能效評估系統 BERS」，針對關鍵的空調、照明、插座電器的用電狀況訂出明確的耗電密度指標得分。簡單來說，就是每平方公尺的面積上，每年平均的用電量。

要打造一棟淨零建築，需要設計與材料硬體的相互配合。在日常用電這最大耗能項目上，能透過前面的淨零設計與智慧能源管理來減低能耗。而我們還沒提到的最後一塊拼圖，則是回到建築的建材本身。這部分減碳的方法有很多種，例如將傳統施作工法改為在工廠就完成模組化建材製造的「預鑄工法」，減少現場搭建鷹架、施工的步驟，達成減碳。又或是將部分建材更換為木、竹等負碳建材，甚至使用零廢棄物、能「循環使用」的建材。例如 2018 年亮相的臺中花博荷蘭館、或是 2021 年台糖在沙崙啟用的循環聚落。

建築物能夠完全不用電嗎？……電從哪裡來？

沒錯，連全球最綠的建築——綠色魔法學校，也無法做到完全不使用電力。正如前面提到的，建築的最大能源消耗來自日常使用，而這所「魔法學校」的成就，是成功將日常能源消耗降低，讓溫室氣體排放減少超過 50%。

這就是關鍵，減少一半後，剩下的部分就靠周邊的造林、太陽能和風能等綠色能源來補足。

2022 年 3 月，國發會公佈了 2050 淨零排放的路徑圖，參考美國、日本、歐盟等國，制定了 2050 年達成淨零建築的目標。

這條路徑包含兩個核心目標：第一，所有建築物要在建築能效評估系統（BERS）中達到 1 級節能，甚至進一步達到「1+ 級」近零碳建築的標準，減少至少 50% 的能源消耗。第二，同步發展再生能源，讓這些近零碳建築朝淨零邁進。

這個目標比你想像的要容易實現。比如，2023 年 12 月，台達電的瑞光大樓 II 就成功取得了「1+ 級」近零碳建築認證，並符合 0 級淨零建築規範。而在 2024 年 7 月，國泰人壽在臺中烏日的商辦大樓經過改造後，也達到 0 級淨零建築標準。這些案例證明了綠色魔法學校的成功經驗可以複製，不論是新建築還是舊建築，都能達成甚至超越淨零目標。

如果我們不想讓「每個夏天都是未來最涼的一年」這樣的預言成真，碳排歸零是必須要實現的目標。現在你知道，這個任務的關鍵就掌握在你我手中。就像選擇能源標章電器一樣，只要選擇符合 BERS 能效標準的建築，我們不僅能降低冷氣的依賴，也能節省電費，讓地球和你的荷包都雙贏。

生物滅絕是我們所不樂見的，當我們在新聞報導上看到某些物種滅絕，或者瀕臨滅絕，總會感到痛心疾首。不過你知道在過去 50 年間，有一群生物經歷了近乎完全滅絕的慘案，但卻不太為人所知嗎？接下來讓我們一起了解這個悲劇的始末，與殘留的生物究竟是怎樣躲過滅絕的。

太平洋島嶼的蝸牛多樣性世界第一

一般大眾可能對蝸牛的興趣不大，不過在太平洋的眾多島嶼上 (從法屬玻利維亞群島到夏威夷群島)，當地原住民就對蝸牛非常感興趣。這是因為這些島上的原生種蝸牛，許多都有著鮮豔的外殼。像大溪地和夏威夷的原住民會收集並加工這些漂亮的蝸牛殼，做為展示地位象徵的首飾與裝飾品。

根據研究，太平洋群島上的蝸牛多樣性是世界上最高的，因此這些蝸牛不只吸引原住民，也吸引不少研究生物多樣性的專家前來朝聖。

而一場戰爭的到來，不僅打亂了島上居民的生活，也為這些在島上平穩生活的蝸牛們帶來意想不到的腥風血雨。

外來種大亂鬥，原生種蝸牛遭池魚之殃

二次大戰期間，非洲大蝸牛 (Lissachatina fulica) 作為戰備糧食，被大量引進到這些太平洋島嶼¹。而在戰爭後，這些非洲大蝸牛很快就成為當地島嶼的隱患。

非洲大蝸牛是對農業有嚴重危害的外來種，牠們的食量大且食性雜，從農作物、花卉到林木都是牠們的食物，而且牠們的繁殖速度極快，這讓島上很快就遍布非洲大蝸牛。雖然非洲大蝸牛沒有威脅到原生種蝸牛的生存，但數量龐大且食量巨大的非洲大蝸牛，很快就威脅到島上的農作物生產。為了對抗非洲大蝸牛，人類決定用「生物防治法」除掉牠們。而這個決定，敲醒了島上原生種蝸牛滅絕的喪鐘。

生物防治法簡單來說就是利用自然界生物間的平衡力量，也就是利用各種天敵如捕食性昆蟲以及殺蟲微生物等生物性方法消滅外來種。而人類為了對抗非洲大蝸牛，所使用的生物防治法是引進另一外來種——玫瑰蝸牛 (Euglandina rosea)。

玫瑰蝸牛是一種原產於北美南部森林的中等體型蝸牛。和一般蝸牛的草食性不同，玫瑰蝸牛是專吃其他蝸牛的肉食性蝸牛！因此人們想靠玫瑰蝸牛來吃光島上的非洲大蝸牛。1955 年，美國政府開始將玫瑰蝸牛引進夏威夷群島，而其他太平洋島嶼也於 1958 年開始陸續跟進這個做法²。但玫瑰蝸牛引進後，人們很快就發現事情大條了。

首先，非洲大蝸牛的數量並沒有減少，牠們還是大肆地破壞農作物。接著，島上原生種蝸牛的數量越來越少了。後來研究發現，比起來非洲大蝸牛，玫瑰蝸牛更愛吃原生種蝸牛。而原生種蝸牛面對玫瑰蝸牛這種兇猛的外來殺手，根本毫無抵抗力，只能等著被宰。

當人們終於意識到問題的嚴重性並準備做出干預手段時，卻為時已晚。根據研究，夏威夷群島本來有 81 種原生蝸牛。但在引進玫瑰蝸牛的十年後，島上 90% 的原生種蝸牛都被玫瑰蝸牛屠戮殆盡，而夏威夷政府和科學界根本無力阻止這場恐怖的屠殺，最後只能將剩餘的原生種蝸牛移到動物園或保護區做保護。2019 年，世上最後一隻金頂夏威夷樹蝸 (Achatinella apexfulva) — 「喬治」逝世，這標示著又一夏威夷原生種蝸牛滅絕³。而其他太平洋群島狀況也好不到哪去，以大溪地為例，島上本來有 61 種原生蝸牛。在玫瑰蝸牛引進的十年內，56 種原生蝸牛就被消滅殆盡⁴。

這個引進玫瑰蝸牛的決策，可謂是生物防治法上的重大「失敗」案例，不僅消滅不了非洲大蝸牛，還對原生種蝸牛造成毀滅性的打擊。這個案例也告誡人們，未來想要再使用生物防治法時，務必要審慎思考。

不過在這種絕望的情況下，至今仍有少數的原生種蝸牛堅強地在野外生存。這就引起不少科學家的好奇心，想了解這些原生種蝸牛究竟是怎麼逃過玫瑰蝸牛的毒手。而來自密西根大學的生物學家和工程學家，就組成一個跨領域的研究團隊，一起攜手研究出可能的原因⁵。

蝸牛怎麼逃離致命殺手，難道是靠反光？

Partula hyaline (P. hyalina) 是少數仍存活在大溪地森林中的原生種蝸牛，牠們有著白色的外殼，並且大多生活在樹林邊緣。而這兩條線索，讓密西根大學生態學系的兩個專門研究太平洋群島蝸牛滅絕的科學家 —— Cindy Bick 博士和其指導教授Diarmaid Ó Foighil 博士，有了一個 P. hyalina 逃過玫瑰蝸牛追殺的假設。

蝸牛一般生活在比較潮濕，躲避太陽直曬的地方，這是因為蝸牛要維持其皮膚上的黏液。如果在太熱的地方，會讓其皮膚失去黏液，而這對蝸牛來說是致命的。P. hyalina 生活在樹林邊緣，這表示牠生活的環境會比生活在樹林中的玫瑰蝸牛，接受到更多的日照，溫度也更高。而這樣的環境會讓玫瑰蝸牛因過熱而失去黏液，讓玫瑰蝸牛不想接近。

但這樣的環境，對 P. hyalina 而言不會太熱嗎？由於 P. hyalina 的殼是白色的，讓牠能反射更多日光，這樣就能降低日照對牠的影響。因此 Bick 和 Foighil 認為，P. hyalina 因有著白色外殼而能生活在高日照地區，藉此躲避玫瑰蝸牛的追殺。

要驗證這個想法，只需要在蝸牛身上裝上光照感測器，測量並比較 P. hyalina 和玫瑰蝸牛生活環境的光照數值就行了。恩，講得容易，但做起來不簡單。

因為現有的光照感測器都必須裝上鈕扣型電池，這導致感測器的大小 (12*5*4 mm) 會嚴重影響蝸牛的行動。如果會影響蝸牛的行動，就很難還原牠們真實的生活模式，這樣得到光照數值就不會準確。

微型電腦的神助攻

正當 Bick 和 Foighil 苦惱於沒有好的光照感測器時，Bick 得知了一個消息：密西根大學開發出目前公認最小的微型電腦 —— Michigan Micro Mote ( M3 )⁶，大小只有 2*5*2 mm，而這個大小放在蝸牛身上，非常合適。於是她立刻與 M3 的研發團隊聯繫，希望他們能提供協助。而 M3 的研發團隊在深入了解 Bick 和 Foighil 的需求後，決定與 Bick 和 Foighil 組成聯合研究團隊。他們修改了 M3 的程序，並將其改造成能以太陽能發電的微型光照感測器。

研究團隊先在密西根野外測試 M3 安裝在玫瑰蝸牛身上後，並不會影響玫瑰蝸牛的行動，同時 M3 也能長時間的偵測光照數值。確認一切妥當後，他們便前往大溪地進行實驗。

到了大溪地後，他們遇到一個問題，那就是不能在 P. hyalina 身上安裝 M3 。因為P. hyalina 是受保護的瀕危物種，不允許任何可能傷害牠們的行為，於是研究團隊採用間接的方法。由於 P. hyalina 是夜行動物，白天牠們會附在樹葉的背面睡覺，因此研究團隊就將 M3 安裝在 P. hyalina 休息的葉片頂端和底部，來觀察其生活環境的光照數值。研究團隊另外將 M3 安裝在玫瑰蝸牛身上，藉此比較兩者生活環境的光照數值。

結果顯示，白天 P. hyalina 所休息的環境中，其照度^註1 ( 7674-9072 lux )遠超玫瑰蝸牛所能容忍的 ( 540-772 lux )。而這個結果符合 Bick 和 Foighil 的假設，即 P. hyalina 能生活在高日照地區，以此躲避玫瑰蝸牛的追殺。

不過可能會有人好奇，玫瑰蝸牛難道不會在清晨光照較弱的時候，去捕食 P. hyalina 嗎？ 

研究團隊在野外觀察發現，P. hyalina 大約在上午 9 點左右就寢。此時的光照量雖然仍在玫瑰蝸牛的忍受範圍內，但等牠們捕食完再移動回到陰暗處，時間會到上午10 點，而此時的光照量就遠超玫瑰蝸牛的最高容忍值了。因此玫瑰蝸牛若要去捕食 P. hyalina，很可能吃飽後就死在半路上了。

雖然藉著 M3 的協助，證實了 P. hyalina 能生存在光照量較高的環境，但是否光照量是決定 P. hyalina 不被玫瑰蝸牛所捕食的原因，仍需要很多實驗驗證。不過研究團隊表示，這個實驗開啟了研究無脊椎動物的新世界，因為 M3 這種微型電腦的發明，讓隨時監控這些無脊椎動物的生態與行為變成可能。

或許未來隨著 M3 對玫瑰蝸牛與原生種蝸牛的有更多認識的同時，也能找出拯救這些瀕危蝸牛的新方法。甚至隨著微型電腦的廣泛應用，能讓我們看到小型動物更多的生態與行為，大大開啟科學研究的新視野！

註釋

1. 照度：是每單位面積所接收到的光通量，SI 制單位是勒克斯 (lux)。居家的照度一般在 300-500 勒克斯之間。

參考資料

1. 非洲大蝸牛
2. 玫瑰蝸牛
3. 世上最後一隻金頂夏威夷樹蝸「孤獨喬治」逝世，終年14歲
4. Régnier C, Fontaine B, Bouchet P. Not knowing, not recording, not listing: numerous unnoticed mollusk extinctions. Conserv Biol. 2009 Oct;23(5):1214-21. doi: 10.1111/j.1523-1739.2009
5. Bick CS, Lee I, Coote T, Haponski AE, Blaauw D, Foighil DÓ. Millimeter-sized smart sensors reveal that a solar refuge protects tree snail Partula hyalina from extirpation. Commun Biol. 2021 Jun 15;4(1):744.
6. Michigan Micro Mote (M3) makes history as the world’s smallest computer
7. Snails carrying the world’s smallest computer help solve mass extinction survivor mystery

• 作者／池田清彥，本文摘自《滅絕生物學》，世茂出版，2020 年 11 月 04 日

從基因層級來看，尼安德塔人與丹尼索瓦人尚未滅絕

回到人類的話題，人屬之一的尼安德塔人於四十萬年前出現，三萬九千年時滅絕。但很明顯的，尼安德塔人的 DNA 確實存在於智人的基因內。除了十多萬年以來，每個祖先都是非洲原住民的人們之外，其他現存人類的基因中，都有一部分的基因來自尼安德塔人。也就是說，尼安德塔人曾與智人雜交過，所以現代人的基因中，有百分之二來自尼安德塔人。

如果尼安德塔人從未與其他物種的人類雜交，一直保持尼安德塔人的「單系群」，這個種系確實在三萬九千年前便已滅絕。實際上，尼安德塔人卻曾和智人雜交，基因混入了現代人的基因體，故尼安德塔人的基因至今仍未滅絕。某種意義上，現代人可以說是尼安德塔人的後代。

我們常聽到有人說「人口再這麼減少下去，日本人就會滅絕了」。這裡說的「日本人」，究竟是指那些人？是指住在日本列島上的人嗎？還是所謂日本人血統的人？舉例來說，一位日本女性前往非洲，與非洲人結婚，並生下孩子。那麼這個孩子自然有日本人的血統。即使日本列島上的日本人因為某些原因而全部消失，只要其他地方還留著日本人的血統，那麼「日本人滅絕」就不會成真。再說，所謂的日本血統其實是個模糊的概念，日本人與中國人、韓國人在遺傳學上幾乎相同。

基本上，「不存在人種的概念」已是人類學上的常識。所有現代智人百分之九十九·九的 DNA 都相同。

前面提到，現代智人的祖先曾與尼安德塔人雜交過。丹尼索瓦人（Homo deni-sova）由尼安德塔人分歧而來，是與尼安德塔人稍有差異的物種。而智人的祖先就曾經和丹尼索瓦人雜交過。目前已知，丹尼索瓦人曾和智人與尼安德塔人共同生存了數萬年。

丹尼索瓦人在四萬年前便已「滅絕」。而走出非洲的智人，在十萬年前左右，以及六萬年前～五萬年前之間，曾兩度與尼安德塔人雜交。接著又在五萬年前～四萬年前之間，與丹尼索瓦人雜交，其後代再擴散至全世界。在基因的層次上，尼安德塔人與丹尼索瓦人皆沒有「滅絕」。西藏人、澳洲原住民、因紐特人、新幾內亞人、美拉尼西亞人等，都具有尼安德塔人與丹尼索瓦人的基因。特別是新幾內亞人的 DNA，有百分之三～六來自丹尼索瓦人，有百分之二來自尼安德塔人，故一共有百分之五～八的 DNA 來自其他人類。

而日本人也有少許 DNA 來自丹尼索瓦人，不過大致上還是尼安德塔人與智人的混血物種。

粒線體 DNA 必定繼承自母方，而非父方，故我們可以從粒線體 DNA 追溯母方的血統。而調查結果發現，現代智人的粒線體 DNA 全都來自智人。沒有任何一人的粒線體 DNA 來自尼安德塔人。也就是說，女性尼安德塔人在雜交後所生下的後代，並沒有一直延續至今。女性尼安德塔人與男性智人所生下的小孩，或許是在尼安德塔人的村落內長大的，後來隨著尼安德塔人族群的滅絕，這個種系也跟著消失了。因此，具有尼安德塔人粒線體 DNA 的「女性尼安德塔人後代」，便沒有延續至今。除了非洲人，現代智人皆為數萬年前，男性尼安德塔人與女性智人混血後產下的後代。

智人與尼安德塔人的「雜交種¹」並未滅絕，而是留存至今

我曾在日本早稻田大學國際教養學部教書到二○一八年春季。這個學部的外國學生特別多，還有許多異國婚姻的學生。不同國家的人們結婚並生下小孩，可以增加人類的多樣性，是一件好事。

我常和大學生說：「最偉大的智人，就是那位和尼安德塔人性交的女性。」這聽起來像是玩笑話，但其實智人正是靠著與尼安德塔人雜交後獲得的基因，撐過許多環境變遷而存活了下來。

「純種」尼安德塔人約在三萬九千年前滅絕。在這之後，智人只能和智人繁衍後代，於是尼安德塔人的血統便逐漸稀薄。照機率來看，尼安德塔人基因在智人體內的比例應該會越來越小。然而實際上，來自尼安德塔人的基因卻沒有消失，代表這些基因可以讓個體有更強的生存能力。換言之，體內沒有尼安德塔人基因的人，便無法存活下來。

末次冰期於一萬年前結束，這時只有體內有尼安德塔人耐寒基因的智人能活下來。如本書第二章所述，智人與尼安德塔人性交後所獲得的基因，可以提供對寒冷的耐受度，幫助智人撐過更新世時的冰河期。另外，丹尼索瓦人的基因也混入了西藏人體內，有人認為這可以幫助西藏人適應高地。

當然，從前的歐亞大陸智人，某些個體並沒有獲得尼安德塔人或丹尼索瓦人的基因。這些所謂「純種」的族群，沒辦法應付氣候寒冷與各種環境變動，進而走上滅絕的路。

雖然尼安德塔人與丹尼索瓦人皆已滅絕，其 DNA 卻被保留至今。

現代人口已達七十六億，可說是相當繁盛，卻是人類種系的最後一個物種。如果發生破火山口噴發、大隕石撞擊地球等環境衝擊，或者人類這個物種的壽命到了盡頭，人類便會滅絕。無論如何，從地質學的時間尺度來看，人類的滅絕只是時間早晚的問題而已。若是如此，以查德沙赫人為起點的人類種系便會完全滅絕，地球將進入新的時代。雖然到時沒有一種生物能夠繼續觀測、研究、記錄這個星球。然而到了早上，太陽仍會東昇；到了傍晚，太陽仍會西沉，地球還會繞著太陽公轉好一陣子。

註釋

1. 審訂註：尼安德塔人的部分基因組因為「遺傳滲漏」（genetic introgression）而進入現代智人的基因組，但這與「雜交種」的概念仍有一定的差距。