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麻雀雖小,也懂用藥!破解山麻雀的挑屋守則,原來個個都是驅蟲大師?

羅夏_96
・2021/01/06 ・3561字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

人類最偉大的成就之一,就是找出對抗疾病的治療方式。

在很久很久以前,人類就學會使用柳樹皮達到止痛、消炎和退燒的效果,隨著醫療與化學技術的進步,人類從懂得運用天然藥物,變得了解背後的的藥用成分(柳樹皮內的水楊酸),並且更進一步,以化學方式將其合成為效用更好、副作用更小的阿斯匹靈,將天然植物轉化為人工藥物

現代人類,已經學會自己製作治療用的藥物,甚至研發疫苗。圖/Unsplash

到了近代牛痘的接種後,我們甚至可讓人體在未得天花前,就事先做好防禦,習得製作疫苗的技能。

從天然藥物到人工藥物來治療疾病,再到疫苗於疾病發生前就先預防,這些都顯示人類醫療的嫻熟發展與進步。

「學會用藥」可不是人類的專利!

事實上,學會運用大自然的資源當作藥物,並不是專屬於人類的技能,科學家早就發現有其他動物也懂得使用植物中的天然成分,並將這些植物作為藥物,像是懷孕的母象會食用紫草科(Boraginaceae)植物的葉子來幫助引產1

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近期,來自中國與澳洲的聯合研究團隊更發現,中國的山麻雀(Passer cinnamomeus)會在鳥巢中放置中亞苦蒿(Artemisia verlotorum)的葉子,並藉此預防幼鳥被寄生蟲侵擾2

中亞苦蒿是菊科中「蒿屬」家族的一員,就算你沒有聽過「中亞苦蒿」,但身為東方人,我們一定都對蒿屬的植物並不陌生。

《科勒藥用植物》中的中亞苦蒿(Artemisia verlotorum)。圖/List of Koehler Images

蒿屬中有不少植物都是常見的藥草,像是端午節人們掛在門口用於驅邪驅蟲的艾草(Artemisia argyi),其產生的精油,就具備抗菌能力3;而 2015 年獲得諾貝爾生理醫學獎的屠呦呦女士,就是從黃花蒿(Artemisia annua)中,成功提煉出有效對抗瘧疾的青蒿素。

中亞苦蒿自古就是多用途的植物,釀造苦艾酒就是最常見的用途,另外對於食慾不振、克隆氏症(Crohn’s disease)註1和 IgA 腎病變(IgA nephropathy)註2等等,都有著藥用的療效4,5,同時,中亞苦蒿內含萃取出來的的精油也被證實有抗寄生蟲的效果6、8

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一切,都從端午節開始

該團隊的主持人表示,這項研究的起源來自端午節的習俗。

端午節在傳統節日中象徵著夏天的到來,也是蚊蟲大量孳生的開始,因此端午節人們會在屋外掛上艾草或中亞苦蒿等植物來驅除蚊蟲,藉此減少得到相關疾病的機率。

在門口懸掛香草(天中五瑞:菖蒲、艾草、石榴花、蒜和龍船花)除毒驅瘟,是端午節的重要習俗。圖/Wikipedia

然而,科學家卻發現,當地的山麻雀竟然出現跟人類相似的行為:牠會在鳥巢內定期放入新鮮的中亞苦蒿葉!

觀察到這個現象的科學家們開始思考,山麻雀將中亞苦蒿葉放入鳥巢,是不是跟人類掛艾草的習俗一樣,都是為了要達到驅蟲的效果呢?為了檢驗這個猜測,有三個問題要解決。

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  1. 山麻雀是否更喜歡住在有中亞苦蒿葉的鳥巢呢?
  2. 當山麻雀住進鳥巢後,是否會自己主動添加新的中亞苦蒿葉
  3. 當鳥巢放有中亞苦蒿葉時,寄生蟲數量是否有明顯減少

山麻雀的挑屋守則:必須有葉子的裝潢!

針對第一個問題,他們在野外設置了 48 個鳥巢,一半的鳥巢放置 5 克的中亞苦蒿葉,另一半放置 5 克的竹葉,藉此觀察山麻雀比較喜歡哪一種鳥巢,對哪種鳥巢入住的意願更高。

結果顯示:面對有中亞苦蒿葉的鳥巢,山麻雀入住的比例明顯更高。

接戲來,研究團隊想了解山麻雀是否會主動添加中亞苦蒿葉到鳥巢中,於是他們用不透明但會讓葉子氣味揮發出來的塑膠袋,分為以下三種:裝入 5 克的中亞苦蒿葉、5 克竹葉,或是不裝任何東西,然後每天定期更換至鳥巢中,來觀察山麻雀是否會添加新的中葉苦蒿葉到鳥巢。

(A) 嘴裡咬著中亞苦蒿葉的山麻雀。(B) 在山麻雀的鳥巢中可以看到中亞苦蒿葉。(C) 在中國南部,當地人會將中亞苦蒿葉放在門口。圖/原始文獻

結果顯示,當研究團隊在鳥巢放入空袋和竹葉袋時,山麻雀主動添加野生中亞苦蒿葉的數量和頻率,都明顯高於每天加入中亞苦蒿葉袋的鳥巢。

也就是說,當山麻雀入住鳥巢後,會主動添加新的中亞苦蒿葉。

此外,由於研究人員是使用不透明但透氣的塑膠袋來裝葉子,山麻雀無法靠視覺來判斷中亞苦蒿葉的數量,因此這個實驗也證實,山麻雀是靠「嗅覺」來判斷鳥巢內中亞苦蒿葉的數量。

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裝上葉子,真的能夠住得安心又健康?

雖然過往的研究中,已經實從中亞苦蒿葉萃取出的精油可以驅除恙螨8,但科學家想要進一步檢驗,加入中葉苦蒿葉後,山麻雀的寄生蟲數量是不是真的有下降。

寄生山麻雀的寄生蟲主要有兩個:恙蟎(Acariform mites)和鳥類麗蠅(Protocalliphora7。因山麻雀鳥巢中出現恙螨的比例(87.9%)比鳥類麗蠅高 (12.1%),所以研究團隊把恙螨當作主要的觀察對象。

恙螨會寄生在山麻雀幼鳥的皮膚薄弱處,例如如腹股溝、翼腋,當幼鳥被寄生後,幼鳥會因此產生搔癢和疼痛,並且降低食慾、生長的速度。

高加索的中亞苦蒿。圖/Wikipedia

他們同樣比較 3 種狀況的鳥巢(每天定期放入裝有:中亞苦蒿葉的袋子/竹葉的袋子/空袋),無論鳥巢內的中亞苦蒿葉是研究人員放入的,還是山麻雀自行添加的,只要鳥巢內中亞苦蒿葉的數量越多,恙螨的數量都會明顯減少,而且幼鳥的體重也會更重。

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由此可知,在鳥巢中添加中亞苦蒿葉確實可以驅除恙螨,並讓幼鳥發育得更好。

綜合上述的三個實驗,山麻雀確實會主動將中亞苦蒿葉放入鳥巢中,而且放置的中亞苦蒿葉也確實有驅蟲效用。

這只是山麻雀的癖好,還是真的懂驅蟲?

不過研究團隊表示,目前仍不確定山麻雀到底「知不知道」將中亞苦蒿葉放在鳥巢中對幼鳥有好處,說不定,牠們只是單純喜歡中亞苦蒿葉的味道而已,畢竟我們也無法直接訪問牠們的看法。

研究團隊推測,也有可能是古老的山麻雀族群中,有一些個體本身就喜歡中亞苦蒿葉的精油氣味,並將鳥巢建立在靠近中亞苦蒿葉的地方,甚至將其放在自己的鳥巢中,而中亞苦蒿葉剛好也有驅蟲的能力,讓幼鳥發育得更好,時間久了,這些喜歡放置中亞苦蒿葉在鳥巢中的山麻雀就慢慢成為族群的主流。

不過這僅僅是其中一種推測,這項行為的來源和原理都還需要更多研究,例如,了解山麻雀的基因中是否含有對中亞苦蒿葉精油敏感的嗅覺受體。

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看完這篇研究後,我們可以知道,除了人類以外,自然界的動物可能也會使用具有藥效的天然植物,讓自己生活得更健康,或許我們很容易覺得是動物模仿人類使用天然藥物,但究竟是誰模仿誰,還不好說呢!

註釋

  1. 克隆氏症是一種發炎性腸道疾病,從口腔至肛門的任何腸胃道部分都有影響。症狀通常包含:腹痛、腹瀉(如果發炎嚴重可能會呈血性)、發燒和體重減輕。目前對於此疾病的成因尚不明,推測是環境、細菌感染、自體免疫和遺傳等多因素導致。
  2. IgA 腎病變是觀察到有一些疾病,會有過多的免疫球蛋白 IgA 沉積在腎臟,造成發炎反應、細胞增生,進一步影響腎臟的過濾功能。目前對於此疾病的成因並不完全清楚,推測可能為細菌感染誘發和遺傳因素等導致。

資料來源:

  1. Elephants Might Be Able To Self-Medicate To Induce Labor
  2. Yang, C., Ye, P., Huo, J., Møller, A. P., Liang, W., & Feeney, W. E. (2020). Sparrows use a medicinal herb to defend against parasites and increase offspring condition. Current Biology30(23), R1411-R1412.
  3. Guan, X., Ge, D., Li, S., Huang, K., Liu, J., & Li, F. (2019). Chemical composition and antimicrobial activities of Artemisia argyi Lévl. et Vant essential oils extracted by simultaneous distillation-extraction, subcritical extraction and hydrodistillation. Molecules24(3), 483.
  4. Krebs, S., Omer, T. N., & Omer, B. (2010). Wormwood (Artemisia absinthium) suppresses tumour necrosis factor alpha and accelerates healing in patients with Crohn’s disease–a controlled clinical trial. Phytomedicine17(5), 305-309.
  5. Krebs, S., Omer, B., Omer, T. N., & Fliser, D. (2010). Wormwood (Artemisia absinthium) for poorly responsive early-stage IgA nephropathy: a pilot uncontrolled trial. American journal of kidney diseases56(6), 1095-1099.
  6. Krishna, S., Bustamante, L., Haynes, R. K., & Staines, H. M. (2008). Artemisinins: their growing importance in medicine. Trends in pharmacological sciences29(10), 520-527.
  7. Merino, S., & Potti, J. (1996). Weather dependent effects of nest ectoparasites on their bird hosts. Ecography19(2), 107-113.
  8. In vitro and in vivo efficacy of extracts of Artemisia verlotorum against Psoroptes cuniculi.
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羅夏_96
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同樣的墨跡,每個人都看到不同的意象,也都呈現不同心理狀態。人生也是如此,沒有一人會體驗和看到一樣的事物。因此分享我認為有趣、有價值的科學文章也許能給他人新的靈感和體悟

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從「衛生紙」開始的環保行動:一起愛地球,從i開始
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/03 ・1604字 ・閱讀時間約 3 分鐘

你是否也曾在抽衛生紙的瞬間,心頭閃過「這會不會讓更多森林消失」的擔憂?當最後一張衛生紙用完,內心的愧疚感也油然而生……但先別急著責怪自己,事實上,使用木製品和紙張也能很永續!只要我們選對來源、支持永續木材,你的每一個購物決策,都能將對地球的影響降到最低。

二氧化碳是「植物的食物」:碳的循環旅程

樹木的主食是水與二氧化碳,它們從空氣中吸收二氧化碳,並利用這些碳元素形成枝葉與樹幹。最終這些樹木會被砍伐,切成木材或搗成紙漿,用於各種紙張與木製品的製造。

木製品在到達其使用年限後,無論是被燃燒還是自然分解,都會重新釋放出二氧化碳。不過在碳循環中,這些釋出的二氧化碳,來自於原本被樹木「吸收」的那些二氧化碳,因此並不會增加大氣中的碳總量。

只要我們持續種植新樹,碳循環就能不斷延續,二氧化碳在不同型態間流轉,而不會大量增加溫室氣體在大氣中的總量。因為具備循環再生的特性,讓木材成為相對環保的資源。

但,為了木製品而砍伐森林,真的沒問題嗎?當然會有問題!

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圖說:從吸碳到固碳的循環

砍對樹,很重要

實際上,有不少木材來自於樹木豐富的熱帶雨林。然而,熱帶雨林是無數動植物的棲息地,它們承載著地球豐富的生物多樣性。當這些森林被非法砍伐,不僅生態系統遭到破壞,還有一個嚴重的問題–黃碳,也就是那些大量儲存在落葉與土壤有機質中的碳,會因為上方森林的消失重新將碳釋放進大氣之中。這些原本是森林的土地,將從固碳變成排碳大戶。

不論是黃碳問題,還是要確保雨林珍貴的生物多樣性不被影響,經營得當的人工永續林,能將對環境的影響降到最低,是紙漿和木材的理想來源。永續林的經營者通常需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。木材反覆在同一片土地上生成,因此不用再砍伐更多的原始林。在這樣的循環經營下,我們才能不必冒著破壞原始林的風險,繼續享用木製品。

圖說:人工永續林的經營者需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。

如何確保你手中的紙張來自永續林?

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圖說:只要認明FSC(森林管理委員會)認證與PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。

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圖說:選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌
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小鳥為什麼不走路要用彈跳的?——《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》
晨星出版
・2023/10/25 ・1493字 ・閱讀時間約 3 分鐘

彈跳的鳥類

用雙腳移動時,只有鳥類會使用而人類不會用的動作,那就是彈跳。這種名為彈跳的運動既困難又麻煩,為什麼鳥要這樣子彈跳呢?其實到現在我們還無從得知。

如同前述,彈跳是兩腳幾乎同時一起跳的運動方式。我們常見的鳥,像是麻雀和日菲繡眼這種小鳥就是用彈跳的(圖一),而烏鴉在急的時候也會彈跳。

麻雀是兩腳並用一起跳,但也有兩腳稍微錯開來彈跳的物種。例如巨嘴鴉之類的鳥類身體會微微傾斜,左右腳些微錯開,用「噠噠、噠噠」這樣的節奏來彈跳。這兩種本質上的差異目前還不清楚,不如說彈跳跟跑步的差異也還不清楚,所以步行研究者目前也是束手無策。

圖一、麻雀的彈跳,左右腳微微錯開著地(照片 ③ 中偏差大約是 1/120 秒)

歐亞喜鵲這種鳥同時會彈跳也會跑步,但比較兩者的研究顯示,在跑步與彈跳中,腳的運動方式跟肌肉動作幾乎一樣。彈跳跟跑步一樣,是高速移動的方式,活用肌腱像是彈簧的功能來轉換動能跟彈性位能。然後,兩種的差別只有「雙腳交互動作」或是「幾乎一起動作」而已。

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彈跳和跑步除了腳動的時機以外沒有什麼不同,那為什麼只有一部分的鳥是用彈跳的呢?

這個問題,很遺憾現在的科學還沒有解開,現階段一致贊同的只有:一般認為會彈跳的鳥是相對小型的種類,以及常待樹上的種類。看了許多鳥以後,會發現確實小型的鳥很常彈跳。另外,喜歡待在樹上的鳥則是常用兩腳一起從一根樹枝跳到另一根樹枝上,所以在地上也同樣會用兩腳一起跳躍,這樣說來可能就會覺得可以理解。

但是在樹上彈跳,在地上也還是可以步行不是嗎?不這樣區分移動方式,應該是因為有什麼身體構造或生理學上的理由才對,但這問題至今仍然是謎。

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圖/giphy

另一方面,小型的鳥喜歡彈跳的理由,如果用「彈跳適合用來高速移動」,可以解釋一部分的疑問。比起小型鳥,大型鳥的步幅更大,一般步行速度也比較快。如果小型鳥想跟大型鳥用同樣速度移動的話,就需要走得很快。像是人類,也很常在路上看到小孩要小跑步拚命跟上大人的走路速度。跟那個狀況相同,小型鳥有使用相對身體尺寸的高速進行移動的必要性。

想像看看會啄食掉落在地面的種子的鴿子和麻雀,如果用同樣密度灑餌,鴿子只要數步就能抵達下一個餌也說不定,但小型的麻雀需要移動相對更遠的距離才能拿到餌(圖二)。這樣一來就需要比較急著移動,這麼解釋或許也很合理。

圖二、假設在距離鴿子兩個身體遠的地方放餌,對體型較小的麻雀來說,同距離就需要移動六個身體的長度,不移動更遠的距離就沒辦法拿到餌。

但是彈跳和跑步如果是同樣的運動,那為什麼不能用跑的呢?「小型鳥比較需要快速移動」這種說明,很遺憾地似乎不能完全解釋為什麼要選擇彈跳。

但這麼簡單的問題,21世紀的科學還無法解釋,真是令人驚訝。

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——本文摘自《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》,2023 年 8 月,晨星出版,未經同意請勿轉載。

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晨星出版
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不為人知的鳥秘密?全都藏在羽毛裡——《五感之外的世界》
臉譜出版_96
・2023/09/19 ・2471字 ・閱讀時間約 5 分鐘

比孔雀還要顯眼、高調的鳥類並不多,但如果可以的話,我想請各位先忽略牠那華麗又色彩斑斕的尾羽。我們要將關注焦點放在孔雀頭上形成冠羽的那些硬挺羽毛。

細節藏在羽毛的「振盪頻率」裡

這些長得像鍋鏟的羽毛雖然也很醒目,卻常常被忽略。蘇珊.阿瑪德.康恩(Suzanne Amador Kane)從專門繁殖鳥類的鳥舍與飼養員那裡找來了一些孔雀,再加上一隻來自動物園、曾經不小心飛進北極熊圍欄裡的倒霉孔雀,想要研究孔雀冠羽的用途。

她的學生丹尼爾.凡.貝爾倫(Daniel Van Beveren)在孔雀冠羽上裝設了機械振盪器,並且觀察冠羽的擺動。當機器的振盪頻率為二十六赫茲時──也就是一秒振盪二十六次──冠羽擺動得特別劇烈。這是會令孔雀冠羽產生共鳴的頻率,也正好是雄孔雀求偶時擺動尾羽的頻率,因此康恩對我說:「這不可能只是巧合。」

孔雀冠羽產生共鳴的頻率,正好是雄孔雀求偶時擺動尾羽的頻率。圖/pexels

凡.貝爾倫對著架設好儀器的孔雀冠羽播放各種錄音,假如播出的是真正的孔雀搖動尾羽的聲音,冠羽就會產生共鳴;若是播放其他聲音,例如 Bee Gees 的〈Staying Alive〉,就沒有這種效果。

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該研究結果顯示,站在求偶的雄孔雀面前的雌孔雀或許真的能夠感知到雄孔雀尾羽製造出的氣流。除了看見雄孔雀賣力的求偶動作以外,雌孔雀或許也能感覺到這一番努力。(這種現象也會反過來,有時候雌孔雀也會對雄孔雀展現自己。)

康恩想要拍攝真實的孔雀求偶時冠羽的模樣,觀察牠們擺動冠羽的頻率是否真和尾羽相同,藉此證明她的論點。假如真是如此,就表示孔雀求偶的過程中除了有浮誇的視覺效果以外,其實還存在著人類一直以來都沒注意到的元素;而我們會忽略這些細節,是因為缺少適當的配備。

假如連大自然中如此耀眼浮誇的行為展演中,都有被我們忽視的環節,我們到底還錯失了多少東西?

孔雀細小的纖羽會告訴我們答案

從孔雀冠羽底部細小的纖羽(filoplume)就能找出線索。纖羽的樣子就像一根尖端為簇狀的茅,還能做為機械性受體之用。

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當空氣流動擾動了冠羽,便會擠壓到纖羽,進而觸發神經。大部分的鳥類都有纖羽,而且幾乎都會伴隨其他羽毛一起發揮作用。

鳥類可以透過纖羽掌控羽毛的狀態,因此或許能夠在鳥羽澎亂時即時整理羽毛,重整態勢。不過纖羽還有一項最重要的功用──幫助鳥類飛行。

從孔雀冠羽底部細小的纖羽就能找出線索。圖/pexels

避免失速墜落技巧

鳥飛行的樣子看起來是如此地輕鬆自在,因此我們很可能根本想不到那是一件多費力的事。為了維持在空中飛行,鳥必須一直調整翅膀的型態與角度。如果一切都對了,氣流就能順著翅膀流動,鳥類的身體也就能順利抬升至空中。

然而如果鳥的翅膀角度太大,原本順暢的氣流會形成擾流,抬升的力量也就隨之消失,這種現象叫做失速(stalling)。一旦鳥無法避免這種狀態產生或即時修正,就會從天上掉下來。不過這不常發生,一部分原因是因為纖羽能為鳥類提供必要資訊,因此能夠因應各種情況快速調整翅膀的狀態,避免不幸。

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老實說,這種能力實在相當驚人。我記得有次站在船上看著一隻海鷗緊跟船身飛行;那天風很大,而我們──也就是我坐的船和那隻海鷗──都在高速移動。當我伸出手感受從手上與指間吹過的風時,不禁讚嘆海鷗的翅膀竟然也能產生同樣的作用,讓鳥類能夠在天空中飛翔。

如果一切都對了,氣流就能順著翅膀流動,鳥類的身體也就能順利抬升至空中。圖/pexels

然而我當時我根本不知道鳥類還會運用纖羽判讀氣流,在飛行時不斷微調姿態。法國的眼科醫師安德烈.羅尚-杜維尼奧(André Rochon-Duvigneaud)曾描述鳥是「一對靠雙眼引導方向的翅膀」,不過這個說法還不夠正確──鳥的翅膀其實會為自己找到方向。

蝙蝠翅膀長得不一樣,功能卻一點都不差

蝙蝠的翅膀也是如此。牠們翅膀的薄膜雖與鳥羽構造大不相同,敏感度卻不相上下。蝙蝠的翅膀薄膜上布滿有敏銳觸覺的毛髮,這些毛髮從小小的半圓球狀上凸出,並且連接著機械性受體。

蘇珊.斯德賓發現這些毛髮大多數只會對來自蝙蝠背後往前吹拂的氣流有反應,而這種現象通常在蝙蝠快要失速時才會出現。因此蝙蝠其實就跟鳥類一樣,都能感覺出快要失速的狀態,也能夠及時採取行動修正。

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多虧這些毛髮,蝙蝠能以陡峭的角度飛行、在空中盤旋和後空翻,捕捉在尾巴附近的昆蟲,甚至還能以頭下腳上的姿態降落。當斯德賓以除毛膏去除蝙蝠翅膀上的毛髮,並讓牠們飛過障礙物後,可以發現毛髮消失對牠們產生的影響非常明顯。

蝙蝠翅膀的薄膜雖與鳥羽構造大不相同,敏感度卻不相上下。圖/pexels

牠們雖然不會墜落,卻會選擇與周邊的物體保持相當的距離,轉彎的角度也比平常更大,姿態更笨拙;反之,假如牠們翅膀上的毛髮完好無缺,就能夠以離物體僅僅幾公分的姿態飛行,還能做出過髮夾彎一般的飛行動作。

對牠們來說,氣流感受器的存在與否決定了牠們只能用一般方式飛行,還是能夠進一步做出各種飛行特技。

對於其他動物來說,這些感受器的存在很可能更是存亡與否的關鍵。這或許就是為什麼它們會演變為這世上數一數二敏感的器官。

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——本文摘自《五感之外的世界:認識動物神奇的感知系統,探見人類感官無法觸及的大自然》,2023 年 8 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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