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蚊子也會被吸血?不叮人但「叮蚊」的庫蠓

彭士桓_96
・2019/06/27 ・1699字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 557 ・八年級

夏天除了悶熱外,最令人厭惡的就是被蚊子叮咬!

能夠讓戶外的玩樂瞬間成了抓癢大會的昆蟲,除了蚊科的家蚊及斑蚊外,還有蠓科的小黑蚊(臺灣鋏蠓;Forcipomyia taiwana)肆虐。大家對於蚊子一定不陌生,但到底蠓是什麼呢?蠓屬於雙翅目(Diptera)下的蠓科(Ceratopogonidae),而鋏蠓屬中又有超過 137 種會吸血。

蠓的體型較蚊子小(約 1-3 mm),主要在泥土或潮濕土壤繁殖,飛行能力較差。蠓並非主要的疾病傳播病媒,但依舊有可能傳播病毒與寄生蟲。

蚊子吸血,嗜蚊庫蠓吸蚊子吸到的血

台灣最常見也最受注意的的蠓科成員,大約就是小黑蚊──台灣鋏蠓,但其實還有另一屬的蠓科成員──庫蠓屬(Culicoides)已被報導有超過 1500 種會吸血。根據臺灣物種名錄 4,目前記載臺灣有 63 種庫蠓現蹤。,庫蠓主要吸血的時段有兩個時間點,主要為日落前一小時至日落後兩小時,另一個高峰期為日出前。雌性的蠓吸血後才會產卵繁衍後代,主要的吸血對象為鳥類、兩棲類以及哺乳類動物如:豬、牛、羊、馬等等。

但庫蠓屬最特別的,是在野外調查的研究中居然發現,有種庫蠓──嗜蚊庫蠓Culicoides anophelis)──會去叮咬已飽餐一頓的蚊子。為了繁衍後代,生物將無所不用其極!

照片中清楚可見到一隻嗜蚊庫蠓正在中華瘧蚊(Anopheles sinensis)的腹部上吸血。3

這樣的行為最早在 1922 年由 Edwards 所發現,他在野外採集的埃及斑蚊、瘧蚊、叢蚊及三斑家蚊等蚊子,發現其腹部有這種特別的庫蠓附著,時間可長達 48 到 56 小時之久。為何會吸這麼久呢?研究者認為應該是庫蠓口器的特殊結構,為了讓牠能穩定插入蚊子腹部(尾部算起第三到四節)吸血,所以很難拔出,必須旋轉身體才能順利脫離。目前已知至少有 19 種蚊子會被嗜蚊庫蠓叮咬!

  • 嗜蚊庫蠓叮咬蚊子的影片。

嗜蚊庫蠓主要分布於中國廣東、福建、海南,臺灣、印度及東南亞國家。目前並未報導過有叮咬人類的紀錄,所以不需擔心!但由於牠所叮咬的對象是常見的病媒蚊,所以是否會傳播登革熱、日本腦炎等病毒或其它微生物仍然需進一步的研究。

不會叮人卻是畜牧病媒,庫蠓該如何防治?

庫蠓是畜牧場所經常發現的病媒昆蟲(叮咬人類的機率低,會吸人血的庫蠓較少見!),最常見的是嗜牛庫蠓(Culicoides oxystoma)、日本庫蠓(Culicoides niponensis) 、荒川庫蠓(Culicoides arakawae)等等。庫蠓的活動時期始於春天而在八月達到高峰後數量開始下降,在冬季時明顯減少。

圖/pixabay

畜牧場牛隻會因庫蠓的叮咬而感染牛流行熱病毒(bovine ephemeral fever virus),造成生病、跛足、產乳量下降等等,使得飼養者需要付出高額的醫療費用與成本,所以需要有效的防治庫蠓策略。主要的方法有三:第一為環境之清潔,將富含有機質的土壤糞便定期清潔(減少青苔、藻類等生成),並讓環境盡量乾燥以降低其孳生源數目。第二為在夜間利用燈光誘捕法並搭配除蟲菊脂殺蟲劑,有效降低庫蠓數目。最後則是給予牛隻施打疫苗來降低其發病機率!

每次被蚊子叮時都非常不悅,透過這些研究,才知道原來蚊子也會被叮!哈哈哈~你看看你~

1922年由Edwards FW所發現的嗜蚊庫蠓圖示。2

參考資料

  1. 台灣有害生物管理協會
  2. Edwards FW: On some Malayan and other species of Culicoides, with a note on the genus Lasiohelea. Bull Entomol Res 1922, 13:161–167.
  3. A video clip of the biting midge Culicoides anophelis ingesting blood from an engorged Anopheles mosquito in Hainan, China
  4. 臺灣物種名錄
  5. 牛流行熱病媒蚊綜合防治策略
  6. 臺灣CDC台灣蟲媒監測與帶病原分析

文章難易度
彭士桓_96
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生活即是科學,科學即是生活。臺大分醫所博士,虔誠信科學者。希望透過文字介紹有趣的科學,並期望自己在有限度的生命中,創造無限的價值。


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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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