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認識植物世界的 Pokemon GO:植物標本是這樣製成的

Iyusungu Su
・2019/06/26 ・2462字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 474 ・五年級

說到標本,大家通常會想到的是泡在福馬林中一罐罐的屍體,或是內臟被掏空骨架內塞滿棉花的動物,也有可能是被釘在保麗龍上的昆蟲。其實,還有另外一種大家比較不熟悉的標本類別。在做植物研究時,為了鑑定物種或是做調查記錄,也經常要將野外採集的樣本帶回來做為材料。但植物也會爛掉,所以我們必須製作植物標本,又稱「臘葉」標本,來長期保存這些重要的研究資源。

我們印象中標本。圖/蘇昱。

為什麼會叫「臘葉」標本呢?不知道大家有沒有吃過臘肉,臘肉的製作過程就是用大量的鹽份讓肉脫水減少水分,使肉類能長期保存。而臘葉標本的製作,顧名思義就是讓植物的葉子與其他組織脫水,以達到長期保存的目的,以下就開始介紹臘葉標本的製作過程吧。

植物臘葉標本。圖/蘇昱。

植物標本的製作流程

1.標本採集

在野外時我們會選擇需要的目標物種做採集,採集時會記錄時間GPS 座標生育地環境植株物候採集者採集編號,並且放入夾鏈袋中保存。而採集時需要注意該植物的狀況,如果是很稀有的植物、蟲蛀、生病或枝條稀疏的植物不會做採集;採集時要用修枝剪在植株上靠近節間較不會影響它生長的地方平整剪下,剪下的枝條至少要20 cm 以上,要包含葉子排列的方式(葉序),且盡量要有花或有果實等辨認特徵;而草本植物則要連根部的完整植株都要採回來。

著高枝剪找植物。圖/蘇昱。

2.放進標本夾

採回來的新鮮植物我們會稍微整理,去掉過多的葉子與一些土壤或附在上面的昆蟲。將植物平整放在報紙上,擺好想定型的「姿勢」,並用報紙或紙板將突出的果實或花周圍墊高避免壓壞,之後就可以用紙板夾住,再用標本夾夾緊了。這樣一來可以用報紙與標本夾把水分吸出來,也可以保持標本平整。

標本夾。圖/蘇昱。

3.烘乾

烘乾是為了加速標本乾燥的方式,通常我們會將整個標本夾放進溫度約在攝氏50度的烘箱中,烘乾三至四天,使其含水量降低,達到目的。如果沒有烘箱也沒關係,只要每一到兩天更換夾標本的報紙,並將標本放置在通風乾燥處,過一至兩周也可以製作完成臘葉標本。

烘箱內的樣子。圖/蘇昱。

4.上台紙

烘乾完的標本失去水分、也缺乏彈性非常脆弱,必須固定在「台紙」上。台紙就是專門固定標本的紙板,這種紙板不會含有一些酸性化學成分,避免侵蝕與破壞脆弱的植物標本。固定植物的方式有很多種,成本最低但較花時間的方式是一針一線縫上去,但遇到豆科的羽狀複葉就會很崩潰,或者可以用專門的膠帶貼上台紙。完成固定後還必須要貼上標註有物種名字、採集地點、採集者、鑑定者、與其生育環境等備註的標籤紙,才算製作完成。

上到台紙的台灣馬醉木標本。圖/蘇昱。

5.保存

製作好的標本會收藏在標本館裡,那是一間全年恆溫恆濕、且會定期除蟲的地方。標本在那會按照系統分類並且管理與維護,就如同植物的圖書館一樣,我們可以透過索引找到想要找的植物標本,也可以登錄世界標本館資料,讓全世界知道這裡的標本館收藏哪些植物、提供研究者查閱。

對科學研究不可或缺的寶藏:標本

最初會製作標本,是因為大航海時代的探險家與生物學家們到了一個沒有人去過的荒島,要將島上的生物發表與命名,必須要有物種實體的證明。

所以就將動物泡在白蘭地、葡萄酒中,而植物則曬乾帶回自己的國家。而這項行為一直持續到現在在發表新物種時需要附上「模式標本」,作為這個物種的特徵鑑定標準,並且提供後人比對與查閱。

植物種類非常繁雜與變化多端,那我們要如何知道這兩個是不是同一個物種?很多時候就要用到標本的輔助,去查閱上段提到的模式標本或是其他已經鑑定出來的標本,比對兩者的特徵就可以做植物分類上的依據。

標本上會標示採集的地點,則可以透過這樣的資訊了解該物種的時間與空間分布。例如在日治時期台灣北部有一物種的採集標本與紀錄,但是現在在那附近已經找不到該植物的活體,而進階去討論是什麼樣的變化例如都市開發、環境變遷或物種競爭,造成該物種在這個地區族群消失。

了解植物的物候變化,也是透過標本的資訊紀錄,我們可以知道該物種在幾月的時候開花,幾月的時候結果實,例如有一個植物在二十年前時有10份標本紀錄在三月開花,但現今該物種都是在二月就開花了,可以進階探討為什麼經過二十年開花時間會提早?是溫度變化、土壤變化或是其他種種原因。

總之植物標本提供研究上非常大的幫助,包含植物分類、植物生態等等,是不可或缺且極為重要的研究材料。

大學時最快樂的一段歷程

森林系一定會有的作業是採集、製作標本。印象最深的一次採集是去蘭嶼,同船的其他乘客穿著海灘褲、拖鞋、墨鏡,手裡拿著相機、潛水裝備,而我是穿著雨鞋手拿高枝剪(過海關時還被問了老半天)、標本夾、採集袋,完全是活在平行宇宙的樣子。到蘭嶼後其他人都是玩水看海,只有我們整天往山裡跑,看見很多熱帶季風雨林型的植物與蘭嶼因為島嶼隔離演化出來的「蘭嶼特有種」對於森林系學生來說非常興奮的,這段採集時光可以說是大學時最快樂的一段時間。

在青青草原拍台灣百合。圖/周齊。

採集植物標本可以讓我們親身體會並仔細觀察台灣植物種類的豐富與多變,並且透過實戰經驗加深對各種植物的認識,包含辨識特徵與認識他的習性等等,帶回來的材料也非常珍貴,可以提供很多科學研究最直接且有力的證據。

蘭嶼民宿壓標本的晚上。圖/吳啟禎。

小小的標本可以帶來這麼大的用處,其實是難以用言語描述的,希望大家可以多往山裡走走,用心且實際去感受台灣森林的魅力吧。

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Iyusungu Su
2 篇文章 ・ 2 位粉絲
一位研究臺灣海拔 3,000m 以上高山植群生態的研究生,研究樣區幾乎都是要重裝走好幾天才能到達,在山上的日子也發現一些高山植物的變化,希望能分享給大家。

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用這劑補好新冠預防保護力!免疫功能低下病患防疫新解方—長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
帕克斯洛維德
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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生態方舟出發!起航探索中研院標本館與國家生技研究園區
研之有物│中央研究院_96
・2022/05/27 ・7195字 ・閱讀時間約 14 分鐘

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

出發!拜訪中研院的自然生物朋友

漫步在中央研究院與鄰近的國家生技研究園區,走著走著瞬間被大自然環繞,只見臺灣藍鵲在樹林間飛翔、紅冠水雞在生態池築巢。蜿蜒而下的四分溪中,臺灣馬口魚、粗首馬口鱲、高體鰟鮍等原生魚種悠游其中。

然而,在這片生機盎然的景象之外,尚有許多生物正待發掘與研究,甚至瀕臨絕種亟需種原保育。為此,院內特別設置生物多樣性研究博物館,典藏上萬件珍貴的動、植物標本。國家生技園區也採取多項生態保育措施,造就多樣的淺山森林生態系。

現在跟著研之有物搭上生態方舟,出發拜訪院內的自然生物朋友吧!

腳底有肥!一起栽進植物學家的秘密基地

植物標本館劉翠雅經理介紹坪林秋海棠臘葉標本,此為臺灣特有種,僅分布於新北市坪林區。圖/研之有物

你是熱愛植物的「植青」嗎?近年的觀葉植物熱潮讓不少人一頭栽進植物的世界,其中種類眾多、花葉繽紛的秋海棠更是坐擁一票粉絲!中研院內就有一處會讓秋海棠迷陷入瘋狂的秘密基地。

喜歡涼爽濕潤、略為遮蔽且透氣良好環境的秋海棠,非常適合生長在臺灣的低海拔山林。目前臺灣有記錄的秋海棠屬植物共有 18 種,其中 14 種為特有種,物種特有率高達 75% 以上,當中共有 9 種是由中研院彭鏡毅研究團隊發表。已退休的彭鏡毅研究員個人更發表了 105 種秋海棠新種,是國際著名的亞洲秋海棠專家。中研院生物多樣性研究博物館植物標本館,因此蒐藏許多質量兼具的秋海棠標本。

彭鏡毅研究團隊採集溪頭秋海棠。圖/生物多樣性研究博物館植物標本館

每一件臘葉標本都是植物學家翻山越嶺、從大自然中採集到的瑰寶。完整採集的植物需包含根、莖、葉、花、果等部位,新鮮的植物先擺放好展示特徵的姿態,夾在報紙內定形,再用採集夾壓製束緊,並經歷烘乾、冷凍除蟲等前置作業。接著還要查閱植物誌、比對相似標本來鑑定植物種類,並將詳細的採集資訊輸入資料庫。

國內外植物學家使用的標本採集製作工具,由上而下依序為瓦楞紙板、木製採集夾、藤編採集夾。圖/研之有物

處理好的標本需裝訂在「台紙」上,這是一種用棉花纖維製作的特殊用紙,不含酸性且相當堅韌,可維護標本品質與保存壽命。一份標準的臘葉標本通常包含:植物材料、標本標籤、館號、碎片袋。「標本標籤」見證了植物學家們跨時空的資訊更新。我們可從原始標籤上得知最初的採集者、採集時間、植物生長環境等基本資訊。如未來有新的研究成果出爐,其他植物學家可以依序加貼訂正標籤,更新研究資訊、重新為標本定名。

南臺灣秋海棠臘葉標本。圖/研之有物(來源|生物多樣性研究博物館植物標本館)

此外,黏貼於台紙一角的「碎片袋」則是一個神祕的小空間。打開緊密包裹的封套,製作標本時掉落的花朵、果實、葉片與枝條重見天日,這些植物碎片可提供研究者進行更仔細的觀察、鑑定與分類判定,或做為分子生物實驗的材料。

打開碎片袋,製作標本時掉落的花朵、果實、葉片與枝條重見天日,當中還藏有謎樣的記錄紙片。圖/研之有物

走進植物標本館,一排排巨大的典藏櫃收藏約 14 萬 5 千多件標本,全數依循 APG IV (被子植物親緣樹狀圖)分類系統歸檔。打開標本櫃,一股植物特有的青草香撲鼻而來,每一夾收藏臘葉標本的種套依照採集地點以不同顏色標示。當中包含許多珍貴典藏,例如作為新種發表憑證的模式標本、與英國愛丁堡皇家植物園交換來的百年標本,以及高雄醫學大學捐贈的日治時期島田彌市採集標本。

與英國愛丁堡皇家植物園交換的杜鵑花標本,由著名植物獵人 George Forrest 於 1918 年採集自中國西南部地區。圖/研之有物

翻開一份特別以電子防潮櫃存放的正模式標本,這是彭鏡毅研究員於 1988 年發表的第一個新種秋海棠——岩生秋海棠,採集自嘉義縣竹崎鄉海拔約 500 公尺處的潮濕岩石山坡。岩生秋海棠是臺灣特有種,其特色是細長的走莖及球莖,植株於冬季(旱季)凋萎後,地底富含養分的球莖會進入休眠狀態,等待隔年春季(雨季)復生。

岩生秋海棠正模式標本。圖/生物多樣性研究博物館植物標本館

由於岩生秋海棠喜歡的岩壁棲地多被改建為水泥牆,再加上外來種小花蔓澤蘭的入侵,讓其面臨生存危機,因此植物學家除了保存臘葉標本,也會將活體帶回溫室繁殖。目前中研院的溫室種植了從全球採集與交換、超過 600 種秋海棠,肩負起種原保育工作,也可進行微構造觀察、染色體細胞學、族群遺傳和化學天然物等多元研究。

中研院溫室種植超過 600 種秋海棠。圖/生物多樣性研究博物館植物標本館

彭鏡毅研究員最常掛在嘴邊的一句話:

腳底有肥(ka-de-wu-bui)

意在勉勵研究人員常在野外、標本館與溫室之間,多多走動、細心觀察、與植物培養感情。這對照顧植物來說是最佳的養分,也彰顯植物學家勤於探索大自然、發掘未知物種的冒險精神!

生物方舟啟航!動物標本館延續物種新生命

動物乾製標本典藏室,薛孟旻經理正在介紹大冠鷲標本。圖/研之有物

走進典藏室,放眼所見,架子上擺滿一罐罐魚類、無脊椎動物標本。拉開櫃子,出現一件件製成棍棒狀的研究用鳥類皮毛標本,還有許多栩栩如生的生態標本。

這裡是中研院生物多樣性研究博物館動物標本館,主要典藏研究人員為了研究而蒐集的憑證標本,包括魚類、鳥類、珊瑚、多毛類、軟體動物、昆蟲、甲殼類、棘皮動物等,也與臺北鳥會等救傷單位合作,將救治失敗的死亡個體製成標本。其中魚類標本近 4 萬件,包含本土魚類 2 千餘種,是國內最完整的魚類標本典藏庫。

魚類標本典藏庫,黃世彬博士正在介紹大尾虎鯊標本。圖/研之有物

魚類標本的製作依據其用途而不同,最常見的是「浸液標本」,製作方法是先用福馬林固定,讓肌肉不再被微生物消化,也可保有柔軟度,最後浸泡於 75% 酒精內長期保存。之後須定期更換酒精,去除標本滲出的色素與油脂,以維護其最佳狀態。

另一種常見的是「透明染色標本」,其做法是先使用染劑為骨骼染上顏色,硬骨會呈現紅色、軟骨則呈現藍色。隨後再使用酵素將表皮和肌肉組織消化、使之呈現透明狀,最後保存在甘油之中,這樣就能觀察魚類的骨骼形態。

透明染色標本,左為海馬、右為深海魚類線鰻。圖/研之有物

為了教育展示或典藏空間考量,像花斑擬鱗魨(小丑砲彈)等長有硬皮的鱗魨科魚類,剝下的外皮可製成「乾燥標本」,外觀再塗上牠原本的顏色,可供教學展示使用。體型較大的魚有時只會保存其部分身體,例如大型的鯊魚,常見以「骨骼標本」的型式來保存其別具特色的口部,可以觀察到鯊魚具有多排、脫落後可不斷替補的牙齒。

大青鯊的口部骨骼標本。左下嘴角保有魚鉤,用於宣導鯊魚濫捕所造成的生態危機課題。圖/研之有物

典藏庫內還藏有已在臺灣滅絕的珍稀魚類標本,管理魚類標本的黃世彬博士,拿出「中華棘鰍」的浸液標本。早年廣泛分布在臺灣西部低海拔河川的中華棘鰍,因水質污染、棲地破壞等人為因素而絕跡於臺灣這塊土地上。今日典藏在中研院的中華棘鰍標本,是在 1964 年採集,也是國內最後一筆正式的採集紀錄,極為珍貴!

中研院保存之中華棘鰍標本,是國內已知最後一筆採集紀錄。圖/研之有物

為了保存這些珍稀動物的遺傳物質,供研究人員進行物種鑑定、新種發表、基因體或分子演化研究。標本館收集了各類群野生動物的組織樣本,儲存在溫度介於 -160℃ 至 -196℃ 的大型液態氮儲存槽。看似普通的銀色圓筒卻是攸關物種存續的「冷凍方舟」,目前已儲藏多達 4 千種、1 萬 5 千多件的野生動物遺傳組織樣本。這也是全國最大的野生動物冷凍遺傳物質典藏庫,是極為珍貴的研究資產。

當收集到一件標本,會取一塊肌肉組織保存在儲存管、編列標本號,統一收集在液態氮儲存槽內。這類遺傳組織樣本會保存兩份,一份留在中研院,另一份是複份樣本,送往農委會畜產試驗所種原中心做異地備份。圖/研之有物

標本館除了典藏研究用的模式標本與憑證標本,許多標本背後還藏有一段故事。

走進動物乾製標本典藏室,映入眼簾的是多隻巨大的信天翁標本。漂泊信天翁分布於南太平洋中高緯度海域,憑藉 3 米的巨大翼展動態翱翔,可以耗費很低的能量長距離飛行。信天翁以魷魚、小魚為食,經常跟隨漁船撿拾魚餌、魚雜,因此常誤食魚餌,成為遠洋漁業延繩釣漁法的犧牲品。這些標本由南太平洋進行鮪延繩釣作業的船隻所攜回,由博物館同仁及志工製成標本,用以宣導混獲造成海鳥族群下滑的保育議題,推廣「臺灣鮪延繩釣漁業減少意外捕獲海鳥國家行動計畫」。

漂泊信天翁標本。製作標本時,剝下的毛皮經過浸泡鞣皮劑,讓蛋白質變性,不易遭受蟲蛀。另用硬泡棉製作假體,並在假體與四肢穿入鐵線,形塑出飛行的姿勢。圖/生物多樣性研究中心行政室

此處還藏有許多在中研院拾獲的鳥類標本,管理乾製標本室的薛孟旻經理指著一隻臺灣藍鵲標本,談起當初收治到製成標本的過程。現在很多建築外觀是玻璃帷幕,鳥類常將玻璃反射誤判成森林而撞上,或是在飛行途中被車子撞傷。眼前這隻臺灣藍鵲被發現時翅膀嚴重開放性骨折,救治失敗後最終製成標本,透過研究和展示延續其生命價值。

臺灣藍鵲標本。圖/生物多樣性研究博物館動物標本館

鳥類的羽毛如同其第二生命,對於研究人員來說也是珍貴的研究資料。從羽毛卡可以觀察頭頂、胸部、翼下覆羽、尾部覆羽等不同部位的羽毛細節。當飛機發生鳥擊事件,難以判斷事故物種時,飛安基金會人員便會帶著羽毛殘骸來比對羽毛卡,正確判斷鳥種有助於制定避免鳥擊事件的措施。

各種鳥類除了羽毛顏色、花紋不同,結構、質感也大不同,例如短耳鴞、領角鴞、黃嘴角鴞等夜行性貓頭鷹,有著如貓毛般細緻柔軟的羽毛,以及飛羽前緣的梳狀構造,讓他們得以在暗夜潛行,無聲無息接近獵物。

羽毛卡,保留鳥類各部位羽毛,用於比對及分類。圖/研之有物

動物的世界還有許多未知等待我們探索,同時,自然棲地的破壞也導致許多生物瀕臨絕種。動物標本館如同一艘生物方舟,持續蒐集各種野生動物標本,肩負起物種紀錄、基因保存、環境教育等重要工作!

【生物多樣性研究博物館——動、植物標本館】

  • 開館時間:週一至週五 9:00-12:00、13:30-16:30,採預約參觀
  • 預約方式:主要開放國內外研究人員使用,不對一般民眾開放。學校單位進行預約,需以正式公文申請參觀。每年中研院「院區開放參觀活動」原則上開放一般民眾參觀。
  • 更多資訊:官方網站

一秒走進大自然!拜訪國家生技研究園區的生物朋友

圖/研之有物

在都市水泥叢林待久了,真想暫時拋下工作、課業,一秒走進大自然。這樣人類與自然共存的願望,就在國家生技研究園區實現了!

位於四分溪沿岸的國家生技研究園區,現址原為 202 兵工廠火工部,在軍方長期的管制下,保有豐富的動、植物生態,人工開鑿的滯洪池可追溯至 18、19 世紀,為發展農耕而開闢的三重埔埤,如今成為眾多淺山與濕地生物的棲息地。

佔地廣達 25.31 公頃的園區,實際建築面積只有 3.2 公頃,其餘土地留給生態環境,更特別施行多項保育措施,讓臺灣原生物種得以安心生長。園區內的「環境教育中心」便記錄了多年來的復育成果,你可以透過互動壁畫、四維空間劇場、模擬溪流與濕地生態的水族缸,以及藏有各種動物的淺山生態系模型,了解園區多樣的生態、南港在地發展史,以及保護自然環境的方法。現在就跟著我們走進大自然,看看園區住了哪些生物、做了哪些努力吧!

模擬四分溪水域的濕地生態牆。2011 年四分溪沿岸的九如社區主動申請,成為臺北市第一條封溪護魚的溪流,如今可見臺灣馬口魚、粗首馬口鱲、日本絨螯蟹等原生物種。圖/研之有物
淺山森林觀察家展區。「淺山」意指人類在生活中可輕易到達的低海拔山域,當中住著穿山甲、麝香貓、領角鴞、大赤鼯鼠、鳳頭蒼鷹等野生動物。圖/研之有物

園區內有兩處重要的水域,為環境的永續發展注入活水,一處是像臍帶般蜿蜒而下的四分溪;另一處是像心臟般、位於園區中心的生態滯洪池。為了重現古三重埔埤的昔日風光,生態滯洪池特別擴大濕地空間,仿自然地貌設計泥岸、灘地、草澤、陸島等多元棲地。

走近一看,滯洪池邊緣的落差處怎麼垂掛著一條繩子?原來這是協助「日本絨螯蟹」溯溪返家的貼心小物。日本絨螯蟹(俗稱毛蟹)會在秋冬順流而下至半淡鹹水區的河口產卵。翌年春天,長大的年輕毛蟹會逆流而上,回到溪流水域生活。滯洪池邊垂掛的繩子可供毛蟹攀爬,不讓人工地形阻礙返家之旅。

日本絨螯蟹。圖/王星文

此外,這片水域還住著一對超級好麻吉——高體鰟鮍、圓蚌。高體鰟鮍的雄魚會先占據圓蚌以吸引雌魚,雌魚會將產卵管伸入圓蚌的鰓瓣產卵,雄魚隨後排入精子。圓蚌會扮演稱職的保母,保護受精卵直到幼魚孵化。同時,圓蚌也會讓自家小孩鉤介幼蟲,附著在高體鰟鮍的魚體上,等到變態成幼蚌後,才會從魚體脫落,沉降到水底繼續生長。

圖/研之有物(來源|國家生技研究園區環境教育中心)

在國家實驗動物中心的外圍,有幾棵長相特別的樹,最中間的樹幹已被榕樹纏繞、瀕臨枯死,上頭還有一個個小洞,造成如此奇觀的主角就是「五色鳥」(又名臺灣擬啄木)。每年春夏交接之際,進入繁殖期的五色鳥會開始建造愛的小窩,牠們會選擇質地較脆弱的樹木,啄樹洞築巢。而榕樹之所以會纏繞在別棵樹上,很可能是五色鳥吃了榕樹果實後,種子隨著糞便掉落在樹周遭,因而形成樹木交纏的奇景,也為五色鳥營造合適的繁殖環境。

五色鳥。圖/Pixabay

回到環境教育中心前方的草叢,隱身其中的蛙類正在開演唱會,鳴叫聲震撼地表的每個角落。之所以吸引大量蛙類棲息,要歸功於「生態草溝」的設置。不同於只重排水的水泥溝,生態草溝的底部是天然的泥土地,兼具排水、保水、綠化及營造生物棲地等功能。走進這片生機盎然的綠地,緊鄰池畔種植了一排特殊的樹種「羅氏鹽膚木」,其果實含有的乳脂狀物質帶有鹹味,原住民族常用來替代食鹽調味,也會用其木材製作耳環或其他器具。

生態草溝。圖/研之有物
羅氏鹽膚木。圖/王星文

生態草溝所營造的自然棲地一路延伸到「樹木銀行」,與園區周遭的淺山森林接壤,建構出食物鏈穩定發展的生態系。園區興建時盡量不傷害原棲地的動、植物,但不免因建設需要,必須移動一些樹木和表土,於是特別設置樹木銀行,作為樹木的新家。移植時須選擇合適的季節,靜置約 6 個月讓根系有足夠的修復時間,才能種植到新的土地。

此外,因工程而挖除的表土也不能丟棄,裡頭富含營養的有機質、多樣的原生植物種子,可以鋪設在原生林帶和人工濕地復育區,期待種子發芽、造就永續長存的生態系。

生態滯洪池。圖/研之有物

從百年前埤塘梯田綿延的農村聚落,到 20 世紀工業興起遺留的黑鄉印象。今日的南港已摘掉黑鄉帽子,試圖在科技發展與生態保育之間取得平衡。

【國家生技研究園區環境教育中心】

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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認識植物世界的 Pokemon GO:植物標本是這樣製成的
Iyusungu Su
・2019/06/26 ・2462字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 474 ・五年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

說到標本,大家通常會想到的是泡在福馬林中一罐罐的屍體,或是內臟被掏空骨架內塞滿棉花的動物,也有可能是被釘在保麗龍上的昆蟲。其實,還有另外一種大家比較不熟悉的標本類別。在做植物研究時,為了鑑定物種或是做調查記錄,也經常要將野外採集的樣本帶回來做為材料。但植物也會爛掉,所以我們必須製作植物標本,又稱「臘葉」標本,來長期保存這些重要的研究資源。

我們印象中標本。圖/蘇昱。

為什麼會叫「臘葉」標本呢?不知道大家有沒有吃過臘肉,臘肉的製作過程就是用大量的鹽份讓肉脫水減少水分,使肉類能長期保存。而臘葉標本的製作,顧名思義就是讓植物的葉子與其他組織脫水,以達到長期保存的目的,以下就開始介紹臘葉標本的製作過程吧。

植物臘葉標本。圖/蘇昱。

植物標本的製作流程

1.標本採集

在野外時我們會選擇需要的目標物種做採集,採集時會記錄時間GPS 座標生育地環境植株物候採集者採集編號,並且放入夾鏈袋中保存。而採集時需要注意該植物的狀況,如果是很稀有的植物、蟲蛀、生病或枝條稀疏的植物不會做採集;採集時要用修枝剪在植株上靠近節間較不會影響它生長的地方平整剪下,剪下的枝條至少要20 cm 以上,要包含葉子排列的方式(葉序),且盡量要有花或有果實等辨認特徵;而草本植物則要連根部的完整植株都要採回來。

著高枝剪找植物。圖/蘇昱。

2.放進標本夾

採回來的新鮮植物我們會稍微整理,去掉過多的葉子與一些土壤或附在上面的昆蟲。將植物平整放在報紙上,擺好想定型的「姿勢」,並用報紙或紙板將突出的果實或花周圍墊高避免壓壞,之後就可以用紙板夾住,再用標本夾夾緊了。這樣一來可以用報紙與標本夾把水分吸出來,也可以保持標本平整。

標本夾。圖/蘇昱。

3.烘乾

烘乾是為了加速標本乾燥的方式,通常我們會將整個標本夾放進溫度約在攝氏50度的烘箱中,烘乾三至四天,使其含水量降低,達到目的。如果沒有烘箱也沒關係,只要每一到兩天更換夾標本的報紙,並將標本放置在通風乾燥處,過一至兩周也可以製作完成臘葉標本。

烘箱內的樣子。圖/蘇昱。

4.上台紙

烘乾完的標本失去水分、也缺乏彈性非常脆弱,必須固定在「台紙」上。台紙就是專門固定標本的紙板,這種紙板不會含有一些酸性化學成分,避免侵蝕與破壞脆弱的植物標本。固定植物的方式有很多種,成本最低但較花時間的方式是一針一線縫上去,但遇到豆科的羽狀複葉就會很崩潰,或者可以用專門的膠帶貼上台紙。完成固定後還必須要貼上標註有物種名字、採集地點、採集者、鑑定者、與其生育環境等備註的標籤紙,才算製作完成。

上到台紙的台灣馬醉木標本。圖/蘇昱。

5.保存

製作好的標本會收藏在標本館裡,那是一間全年恆溫恆濕、且會定期除蟲的地方。標本在那會按照系統分類並且管理與維護,就如同植物的圖書館一樣,我們可以透過索引找到想要找的植物標本,也可以登錄世界標本館資料,讓全世界知道這裡的標本館收藏哪些植物、提供研究者查閱。

對科學研究不可或缺的寶藏:標本

最初會製作標本,是因為大航海時代的探險家與生物學家們到了一個沒有人去過的荒島,要將島上的生物發表與命名,必須要有物種實體的證明。

所以就將動物泡在白蘭地、葡萄酒中,而植物則曬乾帶回自己的國家。而這項行為一直持續到現在在發表新物種時需要附上「模式標本」,作為這個物種的特徵鑑定標準,並且提供後人比對與查閱。

植物種類非常繁雜與變化多端,那我們要如何知道這兩個是不是同一個物種?很多時候就要用到標本的輔助,去查閱上段提到的模式標本或是其他已經鑑定出來的標本,比對兩者的特徵就可以做植物分類上的依據。

標本上會標示採集的地點,則可以透過這樣的資訊了解該物種的時間與空間分布。例如在日治時期台灣北部有一物種的採集標本與紀錄,但是現在在那附近已經找不到該植物的活體,而進階去討論是什麼樣的變化例如都市開發、環境變遷或物種競爭,造成該物種在這個地區族群消失。

了解植物的物候變化,也是透過標本的資訊紀錄,我們可以知道該物種在幾月的時候開花,幾月的時候結果實,例如有一個植物在二十年前時有10份標本紀錄在三月開花,但現今該物種都是在二月就開花了,可以進階探討為什麼經過二十年開花時間會提早?是溫度變化、土壤變化或是其他種種原因。

總之植物標本提供研究上非常大的幫助,包含植物分類、植物生態等等,是不可或缺且極為重要的研究材料。

大學時最快樂的一段歷程

森林系一定會有的作業是採集、製作標本。印象最深的一次採集是去蘭嶼,同船的其他乘客穿著海灘褲、拖鞋、墨鏡,手裡拿著相機、潛水裝備,而我是穿著雨鞋手拿高枝剪(過海關時還被問了老半天)、標本夾、採集袋,完全是活在平行宇宙的樣子。到蘭嶼後其他人都是玩水看海,只有我們整天往山裡跑,看見很多熱帶季風雨林型的植物與蘭嶼因為島嶼隔離演化出來的「蘭嶼特有種」對於森林系學生來說非常興奮的,這段採集時光可以說是大學時最快樂的一段時間。

在青青草原拍台灣百合。圖/周齊。

採集植物標本可以讓我們親身體會並仔細觀察台灣植物種類的豐富與多變,並且透過實戰經驗加深對各種植物的認識,包含辨識特徵與認識他的習性等等,帶回來的材料也非常珍貴,可以提供很多科學研究最直接且有力的證據。

蘭嶼民宿壓標本的晚上。圖/吳啟禎。

小小的標本可以帶來這麼大的用處,其實是難以用言語描述的,希望大家可以多往山裡走走,用心且實際去感受台灣森林的魅力吧。

文章難易度
Iyusungu Su
2 篇文章 ・ 2 位粉絲
一位研究臺灣海拔 3,000m 以上高山植群生態的研究生,研究樣區幾乎都是要重裝走好幾天才能到達,在山上的日子也發現一些高山植物的變化,希望能分享給大家。

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怎麼把牠們當成一樣的物種!物種分類出錯怎麼辦?——分類學家偵探事件簿(三)
蕭昀_96
・2021/10/08 ・2539字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

特產於澳洲的刺葉樹和刺葉樹象鼻蟲

刺葉樹(Xanthorrhoea; grasstrees)是僅分布於澳洲的特有植物,木質莖幹頂上有一圈又細又長的葉子,開花季時會從頂上長出一根細細長長的花柄,常被利用為園林造景植物,澳洲原住民傳統上也會利用刺葉樹的樹脂於器具製作和容器修補。

刺葉樹是澳大利亞特有的植物。攝 / Hermes E. Escalona

刺葉樹象鼻蟲(Paratranes是體態呈長橢圓形而扁平的黑色象鼻蟲,和刺葉樹有著相存相依的伴生關係,更是僅僅分布於澳洲的獨特昆蟲。

在我們最新發表的分類學研究論文中[2],我們確認了本屬有兩個物種,分別為長細刺葉樹象鼻蟲(Paratranes monopticus (Pascoe, 1870)) 和一個全新物種——齊氏刺葉樹象鼻蟲(Paratranes zimmermani Hsiao & Oberprieler, 2021),這個新物種紀念來已故的澳洲象鼻蟲分類學家埃爾伍德.齊默爾曼(Elwood Zimmerman)以彰顯這位極具貢獻的分類學者。

刺葉樹象鼻蟲 (Paratranes) 是僅分布於澳洲的獨特象鼻蟲:A-B. 長細刺葉樹象鼻蟲 (Paratranes monopticus (Pascoe, 1870)); C-D. 齊氏刺葉樹象鼻蟲 (Paratranes zimmermani Hsiao & Oberprieler, 2021)。 圖/參考資料 2
刺葉樹象鼻蟲和刺葉樹有著依存的伴生關係,圖為齊氏刺葉樹象鼻蟲 (Paratranes zimmermani Hsiao & Oberprieler, 2021)。 圖/參考資料 2

不是新發現,是前人搞錯了!

不過這次的研究並非是在田野調查中找到了新物種,而是過往研究中,出現了把不同物種當作同一物種的狀況。

1898 年,亞瑟.米爾斯.李(Arthur Mills Lea)描述了一種外型與長細刺葉樹象鼻蟲極為相似的物種 Tranes xanthorrhoeae Lea, 1898

我們重新比對李在 1898 年發表的科學文獻與模式標本,發現在原始文獻中,並未指定正模式標本(Holotype),而文獻中引用的不同物種的複數標本,全被視為同一種物種的群模式標本(Syntypes)。

模式標本是什麼?

分類學家除了形態分類鑑定外,「維穩生物的學名分類系統」也是相當重要的任務。為了避免相同物種被重複命名,或是不同的物種被當作同一種,分類學家會用實體標本來說明特定物種的特徵,這些標本統稱為「模式標本(Type specimens)」

在分類學中,模式標本作為物種發表時的實體存證,是回顧前人描述的物種,重新對其物種假說地位進行檢視的客觀證據。

具有權威性的模式標本,或稱為「具(載)名模式標本(Name-bearing type)」有三類,分別為「正模式標本(Holotype)」、「群(總)模式標本(Syntype)」和「選模式標本(Lectotype)」

其中,群模式標本是研究者描述一個物種時,指定多個標本來代表該物種,而每具標本皆能定義該物種,但這產生了一個問題,在群模式標本中,不小心混入其他物種該怎麼辦呢?

為了避免這個狀況,生物分類命名規約規定,後人學者可重新指定這些群模式標本中的其中一隻,作為代表該物種定義的唯一模式標本,這個被再次選出來的模式標本,就叫「選模式標本」。

作者正在研究昆蟲的模式標本。 圖/作者提供

一般來說,若群模式標本都是同一物種的話,並不需要特別挑選選模式標本(Lectotype)。但李用來引證 Tranes xanthorrhoeae Lea, 1898 的群模式標本中,混合了兩個物種,分別是長細刺葉樹象鼻蟲,以及被李誤認為是 Tranes xanthorrhoeae Lea, 1898 雌性個體的新物種,也就是後來被我們新分類出來的齊氏刺葉樹象鼻蟲,而面對這種情況,就必須特別思考該用哪一個物種當作選模式標本。

分類學家的決策過程

選模式標本的選擇,並不只是為物種選擇正確的模式標本這麼簡單。以李的情況為例,背後就牽扯到 Tranes xanthorrhoeae Lea, 1898 這個學名最後會代表什麼物種,以及李是否發現了新物種。

就李的狀況,分類學家會有以下兩種做法:

  • 方案一:若指定了長細刺葉樹象鼻蟲為選模式標本,也代表李當初沒有發現新物種,新物種只是不小心混入群模式標本中,而 Tranes xanthorrhoeae Lea, 1898 這個學名,就會等同於長細刺葉樹象鼻蟲,由於 Tranes xanthorrhoeae Lea, 1898 的出現時間晚於長細刺葉樹象鼻蟲,因此它將成為細刺葉樹象鼻蟲的同物異名 (Synonym),而另一個新物種需要重新命名(這也是我們最終選擇的方案)。
  • 方案二:如果選擇新物種為選模式標本,也代表李當初確實發現了新物種,只是群模式標本中混入了長細刺葉樹象鼻蟲,這時 Tranes xanthorrhoeae Lea, 1898 的意義,將變成與長細刺葉樹象鼻蟲相異的新物種,Tranes xanthorrhoeae Lea, 1898 就會變成新物種的有效學名,我們也不需要再另外描述命名一個新種了。

那麼作為一個專業的分類學家,我們應當選哪個方案呢?

在參考李對 Tranes xanthorrhoeae Lea, 1898 的原始描述後,我們發現李在形態描述,大部分只有長細刺葉樹象鼻蟲的形態,而新物種的描述卻是寥寥數語,因此我們選擇了方案一,認為李並沒有發現新物種。

除了發現、描述未知的生物多樣性,分類學家更應回顧過去前人所做的研究,考據、檢視過往的文獻以及模式標本以檢驗物種假說,並作出合理的決策處置。這個研究成果也再次將澳洲的象鼻蟲分類學往前推進了一步。

  • 本論文日前已經線上刊載於《歐洲分類學期刊 European Journal of Taxonomy》
  • 此文響應 PanSci 「自己的研究自己分享」,以增進眾人對基礎科學研究的了解。

參考資料

  1. Lea A.M. (1898) Descriptions of new species of Australian Coleoptera. Part V. Proceedings of the Linnean Society of New South Wales 23: 521-645.
  2. Hsiao, Y. & Oberprieler, R.G. (2021). A review of Paratranes Zimmerman, 1994, Xanthorrhoea-associated weevils of the Tranes group (Coleoptera, Curculionidae, Molytinae), with description of a new species. European Journal of Taxonomy 767, 117-141. https://doi.org/10.5852/ejt.2021.767.1493
蕭昀_96
21 篇文章 ・ 12 位粉絲
澳洲國立大學生物學研究院和聯邦科學與工業研究組織─澳洲國立昆蟲標本館聯合培養博士生,國立臺灣大學昆蟲學系學士,中研院臺灣生命大百科(TaiEOL)編輯人員、泛科學專欄作者,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 。因為攻讀博士所以持續焦慮中。