0

9
3

文字

分享

0
9
3

人類首次偵測到藍鯨的心跳!在深海的頻率原來這麼慢

Peggy Sha
・2019/12/06 ・1940字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 494 ・六年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

藍鯨是種非常矛盾又迷人的存在,牠們居住在深深的海中,卻需要呼吸新鮮空氣;體型稱得上是目前世上已知最大的生物,卻幾乎僅需依靠小不隆咚的磷蝦為生。

最近,科學家還發現了一個關於藍鯨的有趣事實,那就是:牠們的心跳超、級、慢

迷人又巨大的藍鯨,原來擁有極慢的心跳頻率。圖/By NOAA Photo Library – anim1754, Public Domain

想聽見藍鯨的心跳?你需要神奇吸盤

修但幾勒,你說要偵測藍鯨的心跳?那要用怎麼個測法?我們既不能把牠抓起來、也沒辦在海面上用聽的,難不成要派個潛水員下海跟蹤牠(喂)

為了順利解開藍鯨的心跳秘密,由史丹佛大學的海洋生物學家 Jeremy Goldbogen 所帶領的團隊,特別打造了客製化心電偵測裝置 (ECG)。心跳會在皮膚表面引起極小的電學變化,而 ECG 所做的,便是捕捉這些變化,並將其放大描繪成心電圖。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
以時間為單位,記錄心臟的電生理活動,便可得到心電圖。圖/wikipedia

研究員將帶有電極的感測器裝在吸盤中,而後利用 6 公尺長的碳纖維桿子,將器具裝在加州蒙特利灣一隻 15 歲的藍鯨身上。他們特製的器具除了能偵測心律,還帶有 GPS 追蹤器,在記錄下各種數據後,會脫落、浮上海面,再由研究人員追蹤回收、分析數據。

這些新型器材,不僅能讓研究人員研究鯨魚的生活,也不會過度打擾牠們,對於鯨魚來說,就像是輕輕地拍了牠們的肩膀一樣。

問鯨能有幾多愁,恰似兩下心跳每分鐘

最後,這些器具收集到了約 8 個半小時的數據,研究團隊發現到,藍鯨的心跳頻率變化極大,從一分鐘跳 2 下到一分鐘 37 下都有可能。當鯨魚下潛時,牠的心律也會跟著大幅下降。在下潛的時候,心律約是一分鐘 4-8 下,偶爾會一路下降到一分鐘 2 下。

不過,為什麼牠們的心臟要跳得這麼緩慢?一般而言,維持較低的心律有助海洋哺乳類保存氧氣,讓牠們可以在水面下待更長的時間。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

不過啊,科學家們看到數據後的感想是:這也實在是太慢了吧,這遠低於科學家最初的預估──每分鐘 11 下。(鯨魚表示:11 太多了,2 還差不多)。更驚人的是,即便是進行捕食這種需要耗費大量精力的事情時,藍鯨的心律也不過 8.5 下/每分鐘,拜託,牠們吃飯的時候可是得衝進磷蝦群中,大大張開嘴巴一口吞下磷蝦呢!

不過,藍鯨的心律也不是一直這麼慢,當逐漸上浮時,牠的心律會重新上升。到達海平面時,牠的血液流動會變得較快,努力再充氧 (reoxygenizing),為下一次的下潛做準備,而被偵測的鯨魚在此階段的心跳,紀錄可達巔峰的一分鐘 37 下,這麼快速的心律,基本上已經達到了鯨魚心臟的極限。

藍鯨的心律在下潛時會較慢,上升時則較快。圖/研究圖片

你以為一分鐘 37 下已經是最極限的事了?才不呢!藍鯨心臟從慢速跳動到快速跳動,兩者間的轉換其實非常快速,有的時候只需要 1、2 分鐘內就可以轉換完成,而牠們進行這種轉換的頻率其實還挺高的。若真要比喻,這種感覺就像是你在躺椅跟百米衝刺中反覆切換,而牠們竟然可以日復一日地從事這樣的轉換。

世上最大的心臟,還藏著各種未解的謎題

藍鯨身型最大可以到 30 公尺長、200 噸重,可想而知,牠們心臟也超大顆,目前發現過最大的藍鯨心臟約 200 公斤重,快要跟一台高爾夫球車一樣大。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
目前最大的鯨魚心臟約重 200 公斤,血管大到可以讓人爬進去。圖/引用自《dailymail》新聞照片

藍鯨的心臟有非常靈活的主動脈弧 (aortic arch),可以讓牠們在心跳沒有劇烈跳動的情況下,維持 90% 的血液,而後緩慢地釋放,這或許是為什麼心臟可以跳得這麼慢的原因。

而對於藍鯨的心跳,其實還有著很多需要被解答的秘密,像是:牠們的神經系統是如何控制這種快速的心律變化?而抹香鯨這種一次可以下潛一個小時以上的鯨魚,牠們心臟又在做什麼呢?

科學家們正打算四處蒐集更多鯨魚心律的資料,說不定可以更了解這些巨大又神秘的生物。

參考文獻:

  1. J. A. Goldbogen, D. E. Cade, J. Calambokidis, M. F. Czapanskiy, J. Fahlbusch, A. S. Friedlaender, W. T. Gough, S. R. Kahane-Rapport, M. S. Savoca, K. V. Ponganis, P. J. Ponganis (2019) Extreme bradycardia and tachycardia in the world’s largest animal PNAS https://doi.org/10.1073/pnas.1914273116
  2. Blue Whale Hearts May Beat Only Twice a Minute During a Dive nytimes 2019.11.27
  3. A Blue Whale Had His Heartbeat Taken for the First Time Ever — And Scientists Are Shocked livescience 2019.11.27
  4. A blue whale’s heartbeat has been recorded for the first time – and the results are fascinating CNN 2019.11.26
  5. With suction cups and lots of luck, scientists measure blue whale’s heart rate reuters 2019.11.28
文章難易度
Peggy Sha
69 篇文章 ・ 390 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

0

8
2

文字

分享

0
8
2
快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
195 篇文章 ・ 299 位粉絲
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

0

3
2

文字

分享

0
3
2
海洋盛宴——抹香鯨落
黑潮海洋文教基金會_96
・2023/11/05 ・3099字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

  • 文 胡潔曦|黑潮海洋文教基金會 鯨豚保育研究員
  • 本文轉載自黑潮海洋文化基金會《海洋盛宴——抹香鯨落》,歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持黑潮喔!
圖一、抹香鯨舉尾下潛

編按:本文主要內容與圖片摘錄、翻譯自文獻Three-year investigations into sperm whale-fall ecosystems in Japan,期望在頻繁目擊抹香鯨的 7 月,跟大家分享抹香鯨落的研究。

生存在深海中並非容易的事,由於深海裡缺乏陽光與有機物質,許多生物是藉著海水表層落入深海的有機物質維生。當鯨豚死亡後沉入海底,這段過程、遺體以及過程中所形成的生態系均可被稱為「鯨落」。鯨落可以說是生命的延續之源,而這些殞落至海底的鯨豚有如「金山銀山」,不僅能提供大量的有機物,同時也將許多硫化物帶入海底,造福許多海洋生命,因此也有一句話說:「鯨落,萬物生」。這篇文章透過閱讀國外文獻與整理,希望跟大家分享抹香鯨死亡之後的貢獻!

圖二、世界目前已知的鯨落位置,Implant=人工鯨落  Fossil=鯨落化石  Natural=自然鯨落(Li et al. 2022

故事的開始——集體擱淺在日本的抹香鯨

在 2002 年 1 月,日本的西南海岸發生了一起集體擱淺,共發現了 14 隻抹香鯨,而其中 12 隻抹香鯨被綁上水泥塊後,被當地政府沉入了 Nomamisaki 岬角周邊深度大約兩、三百公尺的海裡,形成了多座人工鯨落。當時有許多學者對於抹香鯨落感到好奇,究竟牠們會吸引來哪些生物?而抹香鯨龐大的遺體會需要花費多長時間分解呢?透過這項研究,或許能讓人們對大型齒鯨落的分解過程更加瞭解。

圖三、編號 12 之抹香鯨在 2003 年之手繪插圖(Fujiwara et al. 2007

事實上,在 2002 年以前,多數的鯨落研究出自於美國的加利福尼亞州外海,並以鬚鯨為主要研究對象,而這些鯨落的深度幾乎都落在一、兩千公尺深,比起這次抹香鯨落群的深度深了非常多。而這次大量出現在日本西南海域的多座人工鯨落有著種種獨特性,包含了:深度淺、是大型齒鯨的鯨落等等,也讓學者們充滿好奇心。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

究竟要如何長期觀察抹香鯨落呢?

閱讀至此,不知道讀者們是否有一項疑問?在兩三百公尺深的海裡,既缺乏可見光,同時也承受著數十倍的大氣壓,在這樣的條件下到底要如何觀察抹香鯨落呢?「ROV——水下探測載具」即是這個研究的一大助手,能夠幫助科學家們突破這些困難,不僅能在深海中蒐集珍貴的影像,也可以完成採集的工作。而在團隊耗費了 3 年運用水下載具追蹤其中的五隻抹香鯨後,他們也有了些有趣的收穫,透過圖四可以看到這段時間抹香鯨的外觀變化。

圖四、編號 12 之抹香鯨 a. 2003 年 7 月  b. 2004 年 7 月  c. 2005 年 7 月利用水下探測載具拍攝影像(Fujiwara et al. 2007

經過數年的追蹤後,研究團隊發現,抹香鯨落歷經分解的速度堪稱飛快!根據 2003 年的鯨落研究,學者將鯨豚分解的過程定義為下述四個階段(Smith and Baco 2003),而第一個階段到最後階段可能會歷時數年甚至到數十年,當鯨豚的遺體越大,可能耗時越長:

  1. 移動清道夫階段(Mobile-scavenger):生物會快速消耗掉鯨豚體表上的肉與脂肪。
  2. 機會主義者階段(Enrichment opportunist):生物開始進駐鯨豚裸露的骨頭及周邊富含營養的底層泥沙上。
  3. 化能自養階段(Sulphophilic):骨骼釋放硫化物,供養海洋中依靠硫化物維生的生物。
  4. 骨礁階段(Reef):在所有有機物質被消耗之後,即會進入骨礁的階段。

註解:上述中文名詞翻譯參考自國家地理頻道及國立海洋科技博物館 鯨落展區。

鯨落最快被消耗掉的部分是身上的肉跟脂肪,而這份文獻研究的 5 座抹香鯨落,肉跟脂肪在經過 1 年之後已幾乎被消耗殆盡;經過 1.5 年之後,抹香鯨落已進入化能自養階段,骨骼開始釋放硫化物質;有些大型鯨落從化能自養階段轉為骨礁期要歷經數十年,根據這項研究發現,部分抹香鯨落竟在 3 年後就能夠進入骨礁期,身上所有的有機質都被消耗殆盡,而這樣的進度相較於過去鬚鯨落的研究是非常快的!研究人員初步推測,可能是因為此處的平均水溫相較其他鯨落研究的海域高,生物分解的速度比較快。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

抹香鯨落上意想不到的生物多樣性

這次的研究共有發現超過百種生物聚集在抹香鯨落周邊,包含軟體動物門、多毛綱與甲殼綱的生物等,在 1.5 年後,貽貝是抹香鯨骨骼上最為豐富的生物類群(圖五)。而抹香鯨落整體的生物多樣性在到達 3.5 年時來到高峰,紀錄中共有八十多種生物出現。

圖五、位在抹香鯨脊椎骨的貽貝(Fujiwara et al. 2007

除了確認抹香鯨的腐化速度之外,研究人員也會在探測載具每次下海時採集底部的泥沙,經分析發現,抹香鯨身體下方泥沙中的硫化物濃度,隨著鯨落分解的時間越久,濃度也會逐漸提高,並吸引來大量仰賴硫化物生存的生物。為了進一步確認周遭環境的生物是否與抹香鯨身上的有差異,研究人員也將抹香鯨 10 米以內與外的生物做了比較,發現鯨落 10 米以外的物種與鯨落上的生物完全沒有重疊,也證明了鯨落的出現確實吸引來許多的生物。

鯨落,萬物生

鯨落的各個分解階段吸引了許多生物造訪,肉與脂肪等在幾個月內快速地被消耗掉,有機碎屑也能讓周邊海底的富含養分,而抹香鯨骨能釋放硫化物數年,部分大型鯨甚至可能長達數十年。「鯨落,萬物生」,在鯨豚生命的最後一章,牠們的身體緩緩沉入海底,成為了大量生物的食物來源。至 2022 年為止,目前世界已知鯨落共有約 160 座,也希望隨科技進步,人們能更深入認識鯨落為環境帶來的影響。

影片分享:美國於2019年在NOAA保護區發現的深海鯨落

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

參考資料

  1. Fujiwara, Y., Kawato, M., Yamamoto, T., Yamanaka, T., Sato-Okoshi, W., Noda, C., Tsuchida, S., Komai, T., Cubelio, S.S., Sasaki, T., Jacobsen, K., Kubokawa, K., Fujikura, K., Maruyama, T., Furushima, Y., Okoshi, K., Miyake, H., Miyazaki, M., Nogi, Y., Yatabe, A. and Okutani, T. (2007), Three-year investigations into sperm whale-fall ecosystems in Japan. Marine Ecology, 28: 219-232.
    https://doi.org/10.1111/j.1439-0485.2007.00150.x
  2. Li Q, Liu Y, Li G, Wang Z, Zheng Z, Sun Y, Lei N, Li Q and Zhang W (2022) Review of the Impact of Whale Fall on Biodiversity in Deep-Sea Ecosystems. Front. Ecol. Evol. 10:885572. doi: 10.3389/fevo.2022.885572
  3. https://oceanservice.noaa.gov/facts/whale-fall.html
  4. https://natgeomedia.com/environment/article/content-6001.html
  5. https://www.soest.hawaii.edu/oceanography/faculty/csmith/Files/Smith%20and%20Baco%202003.pdf
  6. http://hi.people.com.cn/BIG5/n2/2020/0409/c228872-33936490.html
黑潮海洋文教基金會_96
4 篇文章 ・ 1 位粉絲
  黑潮海洋文教基金會,1998年於花蓮成立,是臺灣第一個為「鯨豚與海洋」發聲的民間非營利組織。最初以鯨豚調查為開端,多年來深耕於海洋議題、環境教育與科學調查,如同一股陸地上的黑潮洋流溫暖而堅定,期許每個臺灣人的心中都有一片海洋。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
鯨魚為什麼歌唱?它們的歌聲可以用來探測海底地形?——《五感之外的世界》
臉譜出版_96
・2023/09/20 ・2132字 ・閱讀時間約 4 分鐘

一九九○年代,冷戰終於結束,蘇維埃政府在海中布下的潛水艇威脅也隨之消散,於是海軍提供克拉克與其他專家機會,讓他們透過 SOSUS 的水下麥克風觀測、記錄大海裡的各種聲音。透過聲音頻譜——也就是 SOSUS 系統將接收到的聲音轉換為視覺圖像——克拉克無庸置疑地看到了藍鯨正在歌唱的跡象。

光是第一天克拉克就發現,單一個 SOSUS 感測器所記錄下的藍鯨叫聲比過去所有科學文獻所記載的加起來還要多。大海中充斥著鯨魚的歌聲,而這些聲音則來自無比遙遠的彼方。克拉克估算,記錄下他聽見的那股歌聲的感測器,距離聲音的主人有兩千四百公里之遠。藉由位於百慕達的水下麥克風,他竟能夠聽見遠在愛爾蘭的鯨魚歌聲。

鯨魚的歌聲可以傳得很遠,整個大海中都充斥著鯨魚的歌聲。圖/Giphy

於是他說:「當時我心想:『羅傑的想法沒錯。』我們實際上真的可以探測到橫跨整個海洋盆地的鯨魚歌聲。」對於海軍的分析專家來說,這些聲音就是他們每天工作都會遇到的正常現象,而這些聲音與工作內容無關,所以根本不會被標記在聲音頻譜上,也因此就被忽略了。然而對克拉克來說,這卻是令他茅塞頓開的驚人發現。

穩定規律的「歌聲」其實是一種探測手段?

雖然藍鯨與長須鯨的歌聲能夠跨洋越海,卻沒人知道鯨魚是否真的會在如此遙遠的距離下互相溝通;畢竟牠們很有可能只是在用極大的音量對附近的同類示意,只是音波剛好傳到了很遠的地方去而已。不過克拉克又指出,鯨魚會一次又一次地不斷重複同樣的音頻,甚至也會精準維持音與音之間的間隔長度。鯨魚會在浮出水面呼吸時停止歌唱,回到水中繼續歌唱卻也會落在剛剛好的拍子上。他說:「所以牠們唱歌並不是隨興而至的舉動。」這種現象令他想起了火星探測車為了傳送資料回地球所發出的那種重複的連續訊號。假如人類想設計出能夠跨越海洋進行溝通的訊號,大概也會想出類似藍鯨歌聲的形式吧。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

鯨魚歌聲或許也有其他用途。牠們發出的每個音都能持續好幾秒,而其波長更是好比足球場的寬度。克拉克曾問過他在海軍的朋友,假如他有發出這種聲音的能力,可以拿來幹嘛?

「那我就能摸透整個海洋。」他的朋友如此回答道。這話的意思是,他能夠藉此刻畫出深海的地景,透過傳至遠方的次音波回音,他就能辨識出海底山稜與海床的位置。地球物理學家也肯定能運用長須鯨的歌聲來了解各處的地殼密度。那麼,鯨魚到底用這種聲音來做什麼呢?

鯨魚似乎可以透過歌聲的回音辨識出海底山稜與海床的位置。圖/pixabay

克拉克從鯨魚的動作中看出了答案;透過 SOSUS,他發現藍鯨出現在冰島與格陵蘭之間的極地水域中,一路蜂擁直奔——還是該說是鯨擁?——熱帶地區的百慕達,旅途中一路歌唱。他也看過鯨魚在深海的群山間左彎右拐,在幾百英里間的深海地景之中蜿蜒前進。「看到這些動物的移動方式,就會感覺牠們大腦裡似乎有著以音波構成的海洋地圖。」他如此說道。

他也猜測,鯨魚在長長的一輩子裡,會不斷累積大腦中的聲音記憶,隨之擴增儲存在大腦裡的海洋地圖。克拉克也還記得,曾有位資深海軍聲納專家告訴他,大海裡每個地方都有它專屬的聲音。克拉克告訴我:「他們說:『讓我戴上耳機,我不用看就能直接告訴你現在位於拉布拉多還是比斯開灣的海域。』而我就想,假如人類累積了三十年的經驗就能做到這個地步,何況是演化了一千萬年的動物呢?」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

漫長的迴響~不同時間尺度下的認知

不過關於鯨魚聽力的尺度,還是有令人費解之處。鯨魚的叫聲確實可以傳遞到很遠的地方,但卻也很花時間;在海裡,音波一分鐘只能傳五十英里(約八十公里)遠,因此假設一隻鯨魚聽見另一隻鯨魚在一千五百英里(約二四一四公里)之外發出的叫聲,這隻鯨魚得在半小時以後才能聽見對方的歌聲,就像天文學家觀測到的星光其實是恆星在很久很久以前散發出的光芒一樣。假如某隻鯨魚想探測五百英里(約八百零四公里)之外那座山的位置,牠得等上十分鐘才能接收到自己叫聲的回音,這感覺起來似乎有點荒謬。

然而各位想想,藍鯨在水面上的心跳一分鐘約為三十下,潛入水下後卻會下降至一分鐘只跳三次。這麼一想,鯨魚生命中的時間尺度想來一定與人類相當不同吧。倘若斑胸草雀能夠在單一個音裡就聽見以毫秒為單位的美麗音頻,也許藍鯨分辨同樣潛藏在聲音中的祕密訊號的時間尺度則是分或秒。若要想像鯨魚的生活樣貌,「你得發揮想像力,以完全不同的次元思考。」克拉克對我說道。

他認為這兩種體驗的差異應該就像先用玩具望遠鏡注視夜空,再改用美國太空總署架設在太空的哈伯太空望遠鏡一覽星羅棋布的壯麗星辰。一想到鯨魚,他的世界彷彿就變大了,不管是空間還是時間的尺度,都更加遼闊。

——本文摘自《五感之外的世界》,2023 年 8 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
臉譜出版_96
84 篇文章 ・ 254 位粉絲
臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

0

9
3

文字

分享

0
9
3
人類首次偵測到藍鯨的心跳!在深海的頻率原來這麼慢
Peggy Sha
・2019/12/06 ・1940字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 494 ・六年級

藍鯨是種非常矛盾又迷人的存在,牠們居住在深深的海中,卻需要呼吸新鮮空氣;體型稱得上是目前世上已知最大的生物,卻幾乎僅需依靠小不隆咚的磷蝦為生。

最近,科學家還發現了一個關於藍鯨的有趣事實,那就是:牠們的心跳超、級、慢

迷人又巨大的藍鯨,原來擁有極慢的心跳頻率。圖/By NOAA Photo Library – anim1754, Public Domain

想聽見藍鯨的心跳?你需要神奇吸盤

修但幾勒,你說要偵測藍鯨的心跳?那要用怎麼個測法?我們既不能把牠抓起來、也沒辦在海面上用聽的,難不成要派個潛水員下海跟蹤牠(喂)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為了順利解開藍鯨的心跳秘密,由史丹佛大學的海洋生物學家 Jeremy Goldbogen 所帶領的團隊,特別打造了客製化心電偵測裝置 (ECG)。心跳會在皮膚表面引起極小的電學變化,而 ECG 所做的,便是捕捉這些變化,並將其放大描繪成心電圖。

以時間為單位,記錄心臟的電生理活動,便可得到心電圖。圖/wikipedia

研究員將帶有電極的感測器裝在吸盤中,而後利用 6 公尺長的碳纖維桿子,將器具裝在加州蒙特利灣一隻 15 歲的藍鯨身上。他們特製的器具除了能偵測心律,還帶有 GPS 追蹤器,在記錄下各種數據後,會脫落、浮上海面,再由研究人員追蹤回收、分析數據。

這些新型器材,不僅能讓研究人員研究鯨魚的生活,也不會過度打擾牠們,對於鯨魚來說,就像是輕輕地拍了牠們的肩膀一樣。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

問鯨能有幾多愁,恰似兩下心跳每分鐘

最後,這些器具收集到了約 8 個半小時的數據,研究團隊發現到,藍鯨的心跳頻率變化極大,從一分鐘跳 2 下到一分鐘 37 下都有可能。當鯨魚下潛時,牠的心律也會跟著大幅下降。在下潛的時候,心律約是一分鐘 4-8 下,偶爾會一路下降到一分鐘 2 下。

不過,為什麼牠們的心臟要跳得這麼緩慢?一般而言,維持較低的心律有助海洋哺乳類保存氧氣,讓牠們可以在水面下待更長的時間。

不過啊,科學家們看到數據後的感想是:這也實在是太慢了吧,這遠低於科學家最初的預估──每分鐘 11 下。(鯨魚表示:11 太多了,2 還差不多)。更驚人的是,即便是進行捕食這種需要耗費大量精力的事情時,藍鯨的心律也不過 8.5 下/每分鐘,拜託,牠們吃飯的時候可是得衝進磷蝦群中,大大張開嘴巴一口吞下磷蝦呢!

不過,藍鯨的心律也不是一直這麼慢,當逐漸上浮時,牠的心律會重新上升。到達海平面時,牠的血液流動會變得較快,努力再充氧 (reoxygenizing),為下一次的下潛做準備,而被偵測的鯨魚在此階段的心跳,紀錄可達巔峰的一分鐘 37 下,這麼快速的心律,基本上已經達到了鯨魚心臟的極限。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

藍鯨的心律在下潛時會較慢,上升時則較快。圖/研究圖片

你以為一分鐘 37 下已經是最極限的事了?才不呢!藍鯨心臟從慢速跳動到快速跳動,兩者間的轉換其實非常快速,有的時候只需要 1、2 分鐘內就可以轉換完成,而牠們進行這種轉換的頻率其實還挺高的。若真要比喻,這種感覺就像是你在躺椅跟百米衝刺中反覆切換,而牠們竟然可以日復一日地從事這樣的轉換。

世上最大的心臟,還藏著各種未解的謎題

藍鯨身型最大可以到 30 公尺長、200 噸重,可想而知,牠們心臟也超大顆,目前發現過最大的藍鯨心臟約 200 公斤重,快要跟一台高爾夫球車一樣大。

目前最大的鯨魚心臟約重 200 公斤,血管大到可以讓人爬進去。圖/引用自《dailymail》新聞照片

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

藍鯨的心臟有非常靈活的主動脈弧 (aortic arch),可以讓牠們在心跳沒有劇烈跳動的情況下,維持 90% 的血液,而後緩慢地釋放,這或許是為什麼心臟可以跳得這麼慢的原因。

而對於藍鯨的心跳,其實還有著很多需要被解答的秘密,像是:牠們的神經系統是如何控制這種快速的心律變化?而抹香鯨這種一次可以下潛一個小時以上的鯨魚,牠們心臟又在做什麼呢?

科學家們正打算四處蒐集更多鯨魚心律的資料,說不定可以更了解這些巨大又神秘的生物。

參考文獻:

  1. J. A. Goldbogen, D. E. Cade, J. Calambokidis, M. F. Czapanskiy, J. Fahlbusch, A. S. Friedlaender, W. T. Gough, S. R. Kahane-Rapport, M. S. Savoca, K. V. Ponganis, P. J. Ponganis (2019) Extreme bradycardia and tachycardia in the world’s largest animal PNAS https://doi.org/10.1073/pnas.1914273116
  2. Blue Whale Hearts May Beat Only Twice a Minute During a Dive nytimes 2019.11.27
  3. A Blue Whale Had His Heartbeat Taken for the First Time Ever — And Scientists Are Shocked livescience 2019.11.27
  4. A blue whale’s heartbeat has been recorded for the first time – and the results are fascinating CNN 2019.11.26
  5. With suction cups and lots of luck, scientists measure blue whale’s heart rate reuters 2019.11.28
文章難易度
Peggy Sha
69 篇文章 ・ 390 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。