地上的沙丘不說話，卻還是能互動？藏在沙漠神秘圖騰的秘密

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？

綠建築標章	智慧建築標章	綠建材標章

第一招：依循 EEWH 標準，打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。

我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。

第二招：想成綠建築，必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。

在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。

在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。

在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。

等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。

第三招：智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。

在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

可佩的弗瑞曼人，您好：

謝謝您展信閱讀來自地球的沙蟲愛好者的第三封信。

在前兩封可能略顯冒昧的書信又沉澱數日之後，我也已經能夠比較冷靜的看待沙蟲、以及弗瑞曼族人與沙蟲間的依存關係。如果前兩封信讓您們感到任何些許的冒犯或不敬，請容我獻上最誠摯的歉意，也請您與族人們理解這絕非我的本意。

我只是想要以一個遙遠地球的沙蟲愛好者的身份，與弗瑞曼族人們分享我對沙蟲粗略甚至略嫌可笑的觀察和推想，並且期望您與族人們在忍俊不禁的閒暇之餘，有天願意回信提供一些回饋和指導而已。

先前兩封信，我與您和弗瑞曼族人們分享了沙蟲巨大體型如何克服各種難題的奧妙可能，也提到沙蟲或許依賴自營共生微生物而得以在荒蕪沙漠中獲得營養與能量所需。但我想最神奇的，或許還是沙蟲的生活史吧。

根據厄拉克斯星球的重要文獻「沙丘」的記載、以及弗瑞曼族人們千百年來的觀察，沙蟲只是成體，祂的幼體叫做沙鱒，體型從幾公分到一公尺多不等，生活在沙漠的地底深處。與成體沙蟲大不相同的是，沙鱒生性愛水，身上有能夠儲存大量水分的細胞（或者有些文獻指出其體表覆滿纖毛），而且喜愛群聚。當沙鱒在地底深處群聚，身體的代謝廢物與水混合並發酵後就形成了早期香料。當早期香料聚集夠多、發酵產生的氣體壓力夠大，就會把這些早期香料大規模噴發到地表，即所謂的「香料爆炸」。這些早期香料被陽光炙烤風乾，就成了珍貴的香料。

然而，根據上述描述還有沙鱒與沙蟲的體型差異，我大膽猜測沙鱒與沙蟲之間並不是單純幼蟲與成蟲的關係，而是如同單體/聚合、單倍體/多倍體之間的世代交替關係。如前所述，沙鱒喜愛水、儲存水、而且會聚集成團，這樣的習性或許就是在召集夠多的單倍體沙鱒，只要被噴發到沙漠表面，受到炙熱陽光且乾燥環境的刺激，成團的沙鱒就會相互融合並且分化形成一隻沙蟲，如果一團沙鱒的生質量不足以撐起一隻沙蟲，說不定還得等待被已經存在的沙蟲吞食後融合進去。

在地球上，這樣運作的生物也所在多有，例如以二倍體原生質團狀態四處爬行的粘菌、或者以多個體聚合分化而成一整隻具有精細構造的僧帽水母，絕非天馬行空的無稽猜想。

據我對重要文獻的了解，其中有些字句間也曾經提過沙鱒是單倍體的生物，還有沙蟲萬一死去就會放出沙鱒重啟生活史的循環。如果又加上沙蟲壽命很長、甚至可達數千歲的傳聞，那麼沙鱒與沙蟲之間以世代交替生活史不斷轉變、沙蟲乃是眾多沙鱒聚合分化而成的群聚體，還可以不斷吸收新的沙鱒團來壯大自己，就更是合理了。

當然，也只有憑藉著弗瑞曼人的仔細觀察，才能夠確認這樣的猜想是否屬實。

因此如果可能的話，下次待您與族人發現沙鱒團時，是否能夠留意它們噴發到沙漠表面後的行蹤呢？

甚至如果您能夠主動的收集沙鱒團，將它們集中在沙漠表面以圍籬侷限起來，或許就能夠好好觀察沙鱒團在沙漠表面的命運：是真的如過去以為的多數沙鱒死去並留下極少數個體休眠數年再——蛻變狂長為沙蟲？

還是其實藉由多個沙鱒團分散又聚合、彼此邊界消弭並且開始分化的方式，在沙漠中組成一隻超級沙蟲體？如果有幸如我推想的，沙蟲是聚集眾多沙鱒而成、世代交替無盡轉生的群聚體，這樣能夠累積千年的不死智慧，豈不更加顯現沙蟲的神性嗎？

關於沙鱒在地底下的生活，如果依循著我先前的假說，沙蟲的營養與能量來源是依靠體內的共生自營微生物而來、且平時吞食沙粒也只是在收集過濾這些共生自營微生物或者沙鱒團的話，那麼沙鱒在沙漠地底深處可能也是靠微生物一起共生過活，這些微生物可能是同樣在沙漠表面或沙蟲體內存活的微生物種類，只不過可能因為在地底深處缺乏氧氣和陽光，所以處於厭氧呼吸、異營（或化學自營）的代謝狀態，就等著沙鱒聚集成團被噴發到沙漠表面，再度回到太陽下轉回好氧自營的代謝狀態。

從這一點看來，以好氧自營狀態與沙蟲共生提供能量與營養、又在地底深處以厭氧異營狀態與沙鱒共生的這種微生物，整個生活史與沙蟲的生活史緊密相依，兩者很可能已經接近互利且專性的共生，難以離開彼此了。

進一步猜想，所謂的早期香料，也許是在沙鱒體內的行厭氧呼吸的共生微生物排出的內孢子或休眠卵，這些內孢子/休眠卵靠著沙鱒排出的代謝廢物產氣以後造成香料噴發，也可以又回到陽光普照的沙漠表面，若有幸被沙蟲濾出帶到體內，就再次轉為好氧呼吸、自營代謝的狀態（這也解釋了沙蟲身上尤其嘴巴處帶有強烈香料味的緣由，因為嘴巴比起身體更深處的其他部位，理應擁有最多還未甦醒的內孢子/休眠卵）；然而如果不幸被香料採集車吸起過濾，那就成了世人爭奪的珍貴香料了。

考量到許多地球上的微生物內孢子本身就帶有毒性，因此香料如果實際上是微生物的內孢子/休眠卵，其毒性屬於神經毒，劑量適當時得以大幅擴展感官能力與腦部運作，劑量不對或是當沙蟲遇水死亡後共生微生物一同破裂放出的體液則具有強烈毒性，也是合情合理。

以上關於香料來源的推想，還請尊敬的弗瑞曼人能夠給予指教。

最後，我想與弗瑞曼族人們分享，地球上的動物們與沙蟲間的相似之處。

沙蟲令人敬畏的滿嘴尖牙，有些人可能以為類似地球的八目鰻牙齒分佈，但仔細看其實跟地球的鬚鯨嘴裡的鯨鬚板更有異曲同工之妙，合理推想也都扮演了濾食的角色——一如地球的鬚鯨在海中用鯨鬚過濾磷蝦和小魚，厄拉克斯星球的沙蟲在沙漠中用尖牙過濾砂礫間能夠與其共生的自營微生物、不時還有剛從地底噴出的沙鱒團、偶爾可能也順便摧毀吵鬧的香料採集車。

還有，沙蟲攻擊地表入侵事物時，從地下竄出讓沙漠表面液化沸騰的景象，也相當類似座頭鯨捕食時困住魚群的氣泡網。

這樣的雷同之處，在地球的演化生物學稱作趨同演化，如果我們相信距離地球大半宇宙的沙蟲也遵循達爾文的演化論的話。

還有，從沙蟲張大的嘴巴深處，我看見沙蟲的咽喉也分成三裂，和地球上具備三顎的蛭類頗為神似。沙蟲在沙漠中能夠躍出表面，那樣的移動方式也真的有點神似蛭類在水中的波浪狀游動行為，更別提沙蟲同樣能夠抬起身軀俯仰自如，很可能也擁有蛭類一樣的肌肉水骨骼系統。

乾燥的厄拉克斯星球上很可能沒有蛭類，我只能請您參考下方的影片理解蛭類的模樣與游動方式，哪一天如果有幸能夠邀請您與族人們到地球拜訪，相信您看到蛭類的實體時也會有似曾相識之感吧。

最後，沙蟲能夠在無垠沙漠中聽到/感受到遠方來的規律震動，也是一件似曾相識又奧妙的本領。

在地球上能夠感受基質震動的動物很多，許多水生的動物都能夠感應水波震動進而找到來源，最有名的正是吸血蛭類，它們能夠藉由感受水波找到震動的來源，於是長距離游向入水或落水的宿主以吸取血液；水中伏擊的紅娘華也能夠感應落水昆蟲的掙扎震動，從水底往水面攫住獵物飽餐一頓。

在水中如此，在鬆軟乾燥的沙漠中卻是另當別論了。

乾燥的沙漠只要受力，沙子間就會崩解散落，連帶消去了能夠傳遞出去的震動動能，這就像是裝著乾沙的沙袋受到擊打，沙團就會散開變形於是消去動能、壓力和震動一樣。

因此，在地球上沙漠中潛沙伏擊的動物，無論是蜘蛛或沙蟒，大多都是依靠視覺或者觸覺、或者如絆腳索的絲線上傳來的震動，以得知獵物的到來與方位。只有少數的地底動物如非洲蝟目的金鼴，大概比較真有本事偵測從附近沙上傳來的細小震動。

根據地球這邊的研究得知，金鼴的聽骨不成比例的特大、而且也有精細巧妙的放大結構，也因此能夠偵測沙子上傳來的細小震動。而龐大的沙蟲又有什麼樣的精巧構造，讓祂得以在幾公里外偵測到人類規律走動的腳步呢？

這樣的謎團實在令人費疑猜啊。或許也只能期待哪一天，勇敢的弗瑞曼族人們從沙蟲神聖的大體和更仔細的觀察中略知一二了。

尊敬的弗瑞曼族人們，衷心感謝您閱讀至此，期待有一天能夠收到來自厄拉克斯星球的回訊，更盼望有那麼一天，地球的沙蟲愛好者如我能夠與您並肩，看見族人幽藍雙眼看見的世界，穿上寶貴的蒸餾服，一同感受沙漠的不可侵犯，讓心跳隨著沙槌震動，同時體會沙蟲自遠方洶湧而來的神性震撼。

祝弗瑞曼族人們健康平安。

來自地球的沙蟲愛好者敬上

尊敬的弗瑞曼人，您好：

是的，又是我，來自地球的沙蟲愛好者。自從上次鼓起勇氣提筆寫信給您，我實在難以抑遏再次提筆寫信的激動與衝動，因此在短時間內又冒昧寫了這第二封信，希望您能夠海涵。也希望您與族人能夠感受到我對沙蟲的熱情，當您們閃著幽藍雙眼凝望沙漠深處之時，我是多麼期望能夠與您們在陰影下並肩，用皮膚體會厄拉克斯星球的乾熱、空中沙塵的粗糲、鼻尖若有似無的香料氣息、以及如果有幸的話，或許可以聽見沙蟲在遠方的低鳴，甚至一瞥祂磅礡無匹的身影。

但您知道，地球距離厄拉克斯星球是多麼的遙遠啊。我只能在夢裡遙想您們所見所聞，期望您和族人們能夠體諒遙遠地球的沙蟲愛好者的迫切心情，並且願意抽空回覆與我分享關於沙蟲的見聞與觀察，哪怕只是隻字片語都好，對我而言都將是莫大榮幸更如獲至寶。

上一封信中，我談到沙蟲的龐大體型可能會帶來的諸多難題，也斗膽提出了我的猜想：沙蟲這麼大的體型，必定需要又輕又強韌的成份（如木質纖維素或幾丁質）構成身體，而且體內很可能具有許多氣囊和氣管系統，如此不僅可以促成身體大幅輕量化，氣囊與氣管系統和外界頻繁交換空氣也能解決龐大身體核心難以排出餘熱的問題、形成有效率的呼吸系統、大力輔佐循環系統、甚至也能夠解釋沙蟲在沙漠中快速游動的本事。

不過我沒講完的是，即使如此，看著歷年來厄拉克斯星球的生態記錄片中珍貴的沙蟲畫面，我認為沙蟲還是必然擁有較為堅硬的骨骼系統，才可能辦到記錄片中把身體前端穿出沙漠表面還懸空低頭的動作。根據弗瑞曼族人的觀察，沙蟲表面有鱗片被覆，那麼像是地球上的蛇類一樣體內有脊椎貫串，似乎也不會太奇怪。

可是，根據我淺薄的理解，弗瑞曼人的重要文獻中從來沒提到沙蟲死後有留下明顯骨骼。於是我大膽的猜想，沙蟲的骨骼系統可能是像地球上的棘皮動物那樣，沒有脊椎骨、且主要由細碎骨片構成，又或者也可能是像地球上的節肢動物一樣，身體具有分節且帶關節的外骨骼系統。

不過我猜想，除了堅硬的骨骼系統外，更重要的是沙蟲體內應該擁有大量的縱向、橫向、以及環狀的肌肉或結締組織，就像我們口中的舌頭、大象（地球上最大的陸地動物）的長鼻子、章魚（地球上最聰明的無脊椎動物）的腳那樣，藉著這些肌肉構成的所謂的「肌肉水骨骼系統」，可以伸縮俯仰翻轉自如，來達成柔軟又強韌的身體動作。

這樣大膽的猜想，終究只能依賴勇敢的弗瑞曼人您們對沙蟲的觀察與判斷，才能稍微確認是否屬實。下次有族人近距離看見沙蟲、或是正巧遇見沙蟲神聖的大體時，在敬畏俯首之前，可以請您們幫我仔細瞧瞧嗎？

不過，在沙蟲的龐大身軀裡，有一件事情始終讓我百思不得其解，那就是沙蟲的神經傳導機制與速度。試想，沙蟲那麼巨大的身體，神經傳導速度該有多快啊？就算根據弗瑞曼人重要文獻「沙丘」所述，沙蟲擁有所謂分散式的神經網狀節點，那也就像是地球上的環節動物或節肢動物那樣，在身體各節擁有自己的神經節，但是神經節之間還是要依靠神經索彼此連結，以互相協調傳遞訊息啊。

以地球已知最快的神經傳導速度 200 公尺/秒為前提，頭尾長達 200 公尺的中型沙蟲，訊息從頭傳到尾需要整整一秒，更別說更大的沙蟲就需要更久的時間，這樣的神經傳導速度要應付沙蟲的動作協調和反應，真的來得及嗎？但仰望沙蟲那樣迅速的活動與反應，我不禁揣想沙蟲其實擁有地球生物不曾演化出來的神經傳導機制，所以具備望塵莫及的神經傳導速度吧？

尊敬的弗瑞曼人啊，如果有族人正巧遇見沙蟲神聖的大體時，可以請您們幫我仔細觀察沙蟲令人敬畏的軀體內的神經系統嗎？

其實，我光是從歷年來的生態人文記錄片中，隔著螢幕就可以感受到沙蟲令人敬畏的魄力，曾經與祂面對面、被祂的陰影與低鳴吞噬的弗瑞曼人您們，必定更是深深臣服於祂的神性。

而坦白說，沙蟲那麼龐大的體型，在厄拉克斯星球的沙漠中還能夠存活多年，也實在是一種奇蹟。地球上最大的動物藍鯨要靠著吞食大團磷蝦與小魚來支撐所需能量和營養，沙蟲又比藍鯨大上了 50 倍有餘，需要的食物也該有十倍以上才對。

然而以生態學的角度來看，厄拉克斯星球的沙漠看起來就沒什麼初級生產力，沙蟲光靠吃沙子裡面的浮沙生物（Plankton，姑且容我如此翻譯）怎麼可能撐得起自身所需的龐大能量，實在令人費解。

基於我們近年來在地球的微生物群聚生態學的研究進展，請允許我做出如此大膽的猜想：沙蟲或許並不真的靠沙子和浮沙生物為食，而是在體內保有大量的、緊密共生的自營微生物，藉由這些自營微生物光合作用產物的供養，獲得大多數的必須營養與能量甚至還可能有氧氣。

如果我大膽的猜想屬實，那麼在神秘的沙漠深處，沙蟲的日常生活或許就只是攤在沙漠表面曬太陽，不時翻個面確保曬得均勻，讓體內各處的共生自營微生物都能夠充分進行光合作用。

當然，我相信弗瑞曼人對沙蟲的觀察依然無誤，沙蟲的確會吞食沙子和裡頭的浮沙生物，但是目的或許不是為了以這些浮沙生物為食，而是要把它們納入體內收集起來，成為緊密共生的好夥伴。

畢竟，殺掉一隻母雞頂多飽餐一頓，但是把母雞養起來就可以持續獲得雞蛋，沙蟲這樣收集共生自營微生物並且永續經營利用的習性，不也正展現祂們富有靈性與智慧的存在嗎？

如果弗瑞曼族人們覺得我的猜想似乎有理，那麼請容我更進一步說明。

共生自營微生物跟沙蟲緊密依存的假說，不僅能夠解釋沙蟲龐大身軀的營養來源，也可以解釋沙蟲身邊的火光與閃電現象。根據重要文獻所述，沙蟲的排泄物會產生大量氧氣，移動時尾部還常伴隨摩擦而來之火花與氧氣燃燒的火光。

但我們從地球的基礎化學知識得知，氧氣只是助燃氣體，真正燃燒的必定另有他物，如果沙蟲體內的共生自營微生物會產生氫氣或甲烷等易燃易爆氣體，混合氧氣後只要有點靜電火光就會爆炸燃燒，那麼沙蟲的糞便產生大量氧氣、移動時候尾部會冒出火光就不再只是神秘奧妙的現像，而是合理的化學反應與氣體燃燒了。

同樣的，弗瑞曼人歷代所描述的沙蟲，在沙漠淺層水平移動時的高速摩擦會產生閃電，也可能並非真的閃電，而是和沙蟲體內共生自營微生物的產氣有關。

厄拉克斯星球的空氣那麼乾燥，沙蟲移動時要累積靜電很容易，但是要突破大片乾燥空氣的絕緣特性，在沙蟲周圍產生長距離的閃電弧光則應該非常困難。但只要沙蟲體內有大量會產出易燃易爆氣體的共生自營微生物，當沙蟲移動時為了把沙團液化所以從氣孔往前噴氣，氣流裡面的易燃易爆氣體與氧氣混合以後被靜電點火，爆炸瞬間燃燒出銀色或藍色條狀火焰，看起來不就像是閃電模樣了嗎？

如此一來，沙蟲周圍的電光火花等異象也就都解釋得通了。

不過，地球的自然總有令人難解之處，厄拉克斯星球的自然當然也不例外。

我始終無法想像，如果沙蟲其實主要依賴共生自營微生物獲得能量和營養，平時只要曬太陽就能輕鬆過活，為什麼還要有強烈領域性呢？沙蟲們排好躺平一起曬太陽互不干涉也是挺好的不是嘛？這一點實在令人費解啊。

抱歉，再次強調我對沙蟲沒有一點不尊敬的意思，也理解弗瑞曼族人一時可能不容易接受這些大膽的沙蟲猜想和假說。無論如何，非常感謝您撥空讀信與理解，希望能夠很快收到來自厄拉克斯星球的回音，給我這個地球上的沙蟲愛好者更多的指引，衷心感激。

祝弗瑞曼族人們健康平安。

來自地球的沙蟲愛好者敬上

• 文／林祉均　就讀清大物理系的斜槓理工男，喜歡學習與嘗試新事物。目前對科學和翻譯有點上癮，看到 Netflix 上奇怪的字幕翻譯會皺眉頭。

我們一般把沙丘看成非常機械性、只會隨著風吹或海流變化的景象。這次介紹的研究，可能會打破你的想像──沙丘之間，其實是會「互動」的喔！

試著想像一下：把沙漠裡一座又一座的沙丘，想成一群草原動物，可以成群結隊地在沙漠中遷徙、互動，形成獨特的群體模式。沒錯，我們今天要告訴你的就是一段關於愛與沙丘的故事，沙丘究竟是如何互相吸引、排斥，形成壯觀的沙丘群？

沙丘竟會排排站？空拍圖片現端倪

乍看之下，「沙丘」只是平凡無奇的地質景觀，但如果你把視角轉換一下，從空拍圖來看，就能發現上千個沙丘竟然會依照大小，整齊劃分成數個帶狀區塊，形成綿延數十公里的奇特景象。仔細觀察，你會看見這種景象有以下特點：

• 同一區塊的沙丘，大小十分相近
• 某些區塊完全沒有沙丘

這種奇觀不只會在平坦無際的沙漠中出現，也能在河床和海底，甚至是外星球的沙漠中觀察到。

沙丘追追追，追到了會不會融在一起？

而除了那清楚到有些不尋常的分界，沙丘間還藏著另一項令人們困惑的謎團──沙丘追逐戰。

當迎風面的沙子被風吹起後，會在背風面堆積，因此在空曠開闊的環境中，沙丘並不會靜止不動，而是像一隻笨重的動物，順著風向慢慢「遷徙」。

在這個遷徙的過程中，地質學家發現，身形嬌小的沙丘會以較快的速度移動，而身形龐大的沙丘移動速度則較為緩慢。沙丘的大小和它的移動速度，呈現幾乎完美的反比關係。

不過，如果真的是這樣，那敏捷的小沙丘應該會不斷追上前方的大沙丘，合而為一，最後留下少數的超級巨無霸沙丘。然而，我們實際觀察到的沙丘卻是巨大的群落，個體大小錯落有致，並沒有不斷融合的現象啊？兩種觀察互相矛盾，究竟是哪裡出了問題呢？

一個可能的解釋是：或許相撞的沙丘不會合而為一，而是像撞球一樣相撞並彈開，分裂成兩個大小相近的沙丘。

這種猜想在電腦模擬中看起來可行，但因為所需空間過大，難以在實驗室內進行長時間的觀察。

真相只有一個！蓋個水槽測測看

劍橋大學的研究團隊決定接受挑戰、解開謎團。他們先架起環形的水槽，加上槳片，讓水槽變成一個水流持續繞行的河道。接著，只要在水槽底部放上人工沙丘，就能開始實驗啦！

在一開始，研究人員在水槽裡放置許多相同大小、相同形狀的沙丘，希望能夠一次獲得大量的觀察數據。但沒想到，這些沙丘竟然開始互相遠離，這表示沙丘之間可能存在某種未知的交互作用。

為了證實這項推測，研究人員留下了兩個沙丘，來觀察兩者之間產生的變化。我們分別叫它們上游沙丘（藍色）和下游（紅色）沙丘。

結果，神奇的事發生了！儘管兩個沙丘的大小完全相同，下游的沙丘卻以更快的速度順流移動，逐漸遠離上游的夥伴。沙丘們看起來就像是知道撞擊即將發生，因而自行調整移動速度。

有點兒難想像是嗎？讓我們用張圖來理解看看吧：

兩個大小一樣的沙丘的位置（橫軸）隨時間（縱軸）變化。可以看到：上游的藍色沙丘大致等速地順流而下；下游的紅色沙丘速度卻較快，直到兩者遠離後慢慢減速，逐漸達到平衡。由此可見，沙丘在短距離內會對下游的夥伴產生排斥的效果。

不要過來！像磁鐵相斥的沙丘

進一步的影像分析發現：水流經上游沙丘後會在後方形成亂流，而這個亂流在短距離內會造成下游沙丘加速移動。也就是說，只要兩個沙丘靠得太近，下游沙丘就會加速遠離上游沙丘，表現出磁鐵般的互斥力。

那如果大小不同呢？研究團隊試著將大沙丘擺在小沙丘前方，而結果和先前一致。在小沙丘追撞大沙丘之前，大沙丘彷彿受到了一股神祕的排斥力，開始加速遠離小沙丘，最後兩者井水不犯河水，穩定地等速移動。這個現象解釋了沙丘為何不會相撞，也某種程度上反駁了原本的「撞球」說法。

這項研究成果登上了頂尖的物理期刊《Physical Review Letters》（沒有錯，除了黑洞和半導體之外，沙丘也是理論物理的防守範圍喔），讓我們對於沙丘的運動又多了一些理解。

可別小看沉默的沙丘，當它們遷徙到沙漠的邊緣，有可能會對鄰近的城鎮帶來危害，而沙丘相關的研究，則能協助解決類似難題。未來，研究團隊期待能透過衛星影像等方式獲得長期觀測資料，進一步確認沙丘移動的情形。

參考資料

• Wake induced long range repulsion of aqueous dunes, Physical Review Letters (2020). doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.054501