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沼澤裡的王者,自己改造環境的泥炭苔——《三千分之一的森林》

azothbooks_96
・2021/02/21 ・2121字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

我在陽光照耀的泥塘裡獨舞,腳下的土像波浪般緩緩翻動。一陣暈船的感覺襲來,我的腳流連在半空中,等待踏回堅實的地面。每一步都創造了新的起伏,像走在水床上。我伸手抓住美洲落葉松的樹枝想穩住自己,但我在一個地方站了太久,冰冷的水已淹到腳踝。沼澤吸住了我的腳,把腳拔出來的時候還發出啵啵聲,小腿肚穿上一層黑色的泥。還好我把靴子留在蛇形丘上了。我有一隻紅色運動鞋還遺落在某地深處,好幾年前某次出差調查時掉的—現在我都打赤腳。除去愛偷鞋子的癖好之外,沼澤湖應該是夏天午後非常宜人的地方。

一圈環形的樹包圍沼澤,把森林隔絕在外。泥炭苔 (peat mosses, Sphagnum) 圈圈閃耀的翠綠色像是螢火蟲飛在一排深色雲杉木前。老人家說過,看得見和看不見的世界,有陽光照耀的沼澤表面和池塘的幽暗深處,兩者比鄰共存。有更多東西眼睛看不見,但依舊存在。

泥炭苔單株。圖/《三千分之一的森林》

五大湖區的森林裡, 祖先留下的土地上有很多壺穴註 沼澤。阿尼什納比部落 (Anishinaabe) 用水鼓來進行儀式,這種鼓非常神聖,不容易親眼見到。木碗上鋪著的鹿皮裝滿聖水,水鼓「代表水、宇宙、萬物和人類的心跳」。木碗表示敬重植物,鹿皮表示敬重動物,以及水表示敬重大地之母所滋養的所有生命。鼓上綁著一個環,代表萬物出生、成長、死亡的循環,還有四季的遞嬗跟年月的週期。

不適應環境?那就直接改造

說到苔蘚的重要性,地球上沒有一個生態系能超越泥炭苔沼澤。泥炭苔的碳含量比這個星球上任何一種植物都要高。在陸生棲地中,苔蘚跟維管束植物相比總是黯然失色,退居配角。但在沼澤裡,它們就是王者。泥炭苔不只在沼澤裡欣欣向榮,還能創造沼澤。土質酸又積水的棲地不利大部分高等植物生存,就我所知,大小植物沒有一種能像泥炭苔這樣,利用本身的特性來打造周圍環境的。

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沼澤裡每一方寸都覆滿泥炭苔。事實上,那並不是地,而是水,只是被苔蘚的結構巧妙地支撐著。我其實走在水上,走在池塘表面的泥炭苔軟墊上。沼澤中央還看得見一部分池水, 水面平緩深邃。沼澤塘總是超乎尋常地平靜光滑,深色的水把你的視線往下拉進那無底世界。夏日浮雲的倒影寧靜無擾,因為唯一的水源就是雨水,沒有溪流往來在泥炭苔的小島之間。水很清,泥炭苔慢慢腐敗釋出的腐植質和單寧酸,讓水變成了沙士的顏色。

泥炭苔。圖/Wikipedia

泥炭苔的莖,讓人聯想到英國牧羊犬在池塘裡游過泳後,全身濕淋淋的樣子。它的頭很像拖把長在水面上,稱為頭狀枝序 (capitulum),身體的部分從莖節向外垂掛著長長的枝條。葉子很小,只有一層綠色的薄膜,像是濕透的魚鱗挨在樹枝上。泥炭苔如果被踩踏過,聞起來甚至很像濕漉漉的狗,沾染著從池底淤泥飄出的硫磺味。

死細胞才能發揮全方位功能

讓我最驚豔的是泥炭苔大部分都是死的。你可以在顯微鏡下看到每片葉子都有一條條細長的活細胞包圍著死掉的細胞,像是空空如也的牧場被綠籬包圍。二十個細胞裡只有一個是活的,其他不過都是死掉的細胞殼,也就是骨頭包著過去的細胞內容物消失後餘下的空間。這些細胞並沒有生病,只是在死後才會發揮全方位的功能。細胞壁有很多孔隙,布滿微型篩子般的小小孔洞。這些穿孔的細胞無法行光合作用或生殖,但對於植物的生長至關重要,唯一的功能就是保水,很多很多水。你若從沼澤看似結實的表面摘下一些泥炭苔,它會不斷滴水,一大把泥炭苔就可以擰出將近一夸脫的水來。

泥炭苔的內部充斥著死掉的細胞,因此可以吸收體重二十倍之多的水分,優異的保水能力讓它得以調整周圍的生態系統來順應生存的需求。泥炭苔會讓土壤變得潮濕,填滿土壤分子之間原本充滿空氣的縫隙。根需要呼吸,但積水的泥炭會創造出無氧的發根環境, 大部分的植物都受不了。因為周邊樹木長不起來,沼澤往往照得到光又開闊。

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積水的泥炭會創造出無氧的發根環境,周邊的樹木長不起來。圖/Pexels

活的泥炭苔底下那一層濕氣導致氧氣不足,也減緩了微生物的生長。因此,泥炭苔死去後的分解速度極慢,可能好幾世紀都不會有什麼改變。埋在地下的泥炭苔就留在那兒,年復一年又一年,越積越多,最後淹滿整個池塘。如果我能在沼澤深處找到我的紅色運動鞋,應該還沒腐爛吧。想到一只運動鞋竟然比一個人活得還久,感覺很奇怪。百年之後,這隻鞋可能是我在這個星球上短暫存在過的具體證據。我很滿意它是紅色的。

泥炭苔的多孔細胞。圖/《三千分之一的森林》

註解

  • 地質名詞,指流水侵蝕造成的圓形窪地或坑穴。
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漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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分析 2400 年前的「酸沼鞣屍」:圖倫男子的最後一餐與死因有何關聯?
ntucase_96
・2021/11/22 ・2750字 ・閱讀時間約 5 分鐘

  • 編譯/江柏毅

本文轉載自 CASE 報科學 《酸沼鞣屍——圖倫男子的最後一餐》

請注意,本文包含人類遺骸的圖像。

圖倫男子是 1950 年發現於丹麥的酸沼鞣屍,年代距今約 2400 年,過去研究顯示這名男性死前 12 至 24 小時曾經食用過粥。新近的腸道分析顯示他的飲食內容包含大麥、亞麻子、野草種子和一些魚,從碳化物質推斷這碗粥可能還稍微煮焦了。研究也顯示圖倫男子體內有絛蟲和其他腸道寄生蟲,可能與生食和不乾淨的飲水有關。他的死因不詳,從頸部的革索判斷可能是遭到絞殺,為獻祭下的犧牲。

圖/Creative Commons (已做處理,欲看原圖請點此)

北歐酸沼鞣屍的保存關鍵:高緯度、厭氧、低溫

泥炭(peat)是沼澤形成過程的產物之一,主要來源是泥炭苔(Peat Moss)、泥炭蘚(Sphagnum)或其他有機物。這些有機物質死亡後沉積於沼澤底部,因潮濕且偏酸性的環境而無法完全腐敗分解,便形成所謂的泥炭層。有機物質分解的程度主要是視其組成成分與浸水程度來決定,通常在較潮濕的地方泥炭層的形成比較快,有機物的分解度比較低。在雨量較高的寒冷高地,如充滿泥炭蘚的歐洲北部,泥炭層往往形成面積廣大的酸沼(bog)地貌。

酸沼,酸性泥炭沼澤;為酸性泥炭與死亡植物所積累的濕地。圖/維基百科

高緯度地區的酸沼由於厭氧和低溫特點,有利於有機物質的存留,而泥炭蘚腐敗後轉化而來的腐植酸(humic acids)也能夠抑制微生物生長,將生物的皮膚、軟骨、肌腱、指甲等部位鞣製(tanning)成古銅色保留下來。歐洲北部大面積的酸沼地帶目前發現有近 2000 具的人類遺骸,稱之為酸沼鞣屍(bog body),他們的軟組織大多保存良好,但骨骼因酸性環境,大多已不存在。目前大約有一百多具鞣屍經碳十四進行測年,所屬年代主要分布在公元前 1000 至公元後 250 年之間(跨歐洲的青銅時代晚期、鐵器時代與羅馬時期),而集中於鐵器時代與羅馬時期。丹麥日德蘭半島所發現的圖倫男子(Tullund Man)是其中較為著名的一具,年代距今約 2400 年,屬斯堪地納維亞的前羅馬鐵器時代。

 在西北歐濕地發現上千具鐵器時代人類遺骸。圖/The last meal of Tollund Man: new analyses of his gut content|《Antiquity》

圖倫男子的研究分析

圖倫男子是在 1950 年工人挖掘泥炭時意外發現,死亡年齡大約是 40 歲。由於其身體及大部分器官並沒有腐化消失,發現時一度被認為是最近凶殺案的受害者。被發現時身體呈嬰兒胚胎般的蜷曲姿勢,除了頭上由羊皮製成的尖頭毛帽和腰間的皮革腰帶以外全身赤裸,頸部則纏繞著可能是用來絞殺他的皮製絞索。他的面容安詳,應是死後被刻意放置於酸沼中。至於他被絞殺的原因不詳,可能與儀式性獻祭、處刑有關(目前仍有爭議)。歐洲北部上千具的鞣屍的死因不盡相同,較高比例的現象顯示死者身上多有輕微殘疾,如脊椎彎曲、多一根手指、營養不足所導致的發育不良、斷肢外傷、疾病所導致的體態異常等。

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圖倫男子(Tullund Man) 面容安詳,頭部保存得相當完好。圖/維基百科 (已做處裡,欲看原圖點此)

研究人員在發現之初曾對圖倫男子的胃部和消化道進行檢驗,了解到這名男子在死前 12 至 24 小時曾吃過最後一餐,且可能是內含燕麥、大麥、野生植物種子(包含早苗蓼 pale persicaria 、卷莖蓼 black bindweed、野生堇菜、亞麻、藜、大爪草 corn spurrey 和亞麻薺 gold-of-pleasure 等,約有 40 種)的粥。最新由丹麥席克爾堡博物館(Museum Silkeborg)、丹麥國家博物館、歐胡斯博物館(Moesgaard Museum)和奧胡斯大學(Aarhus University)研究人員所組成的團隊進一步分析他的腸道,顯示他所食用的粥由大麥、亞麻籽、野生種子(包含早苗蓼、野生蕎麥、亞麻薺、藜、大爪草、黃鼬瓣花和野生菫菜)和一些魚煮成,另外還含有一些沙。從微小的炭化碎片可知,粥是以陶製鍋具烹煮,而且稍微煮焦了。

A)大麥;B)早苗蓼;C)大麥軸段;D)亞麻;E) 卷莖蓼;F)藜;G)沙;H)黃鼬瓣花;I)亞麻薺;J)大爪草;K)野生堇菜。圖/The last meal of Tollund Man: new analyses of his gut content|《Antiquity》

根據過去對 12 具歐洲鐵器時代酸沼鞣屍的分析,這是相當標準的一餐。這些受害者的餐食以穀物為主,有時還有肉和莓果。至於上述內容是否為當時的典型飲食,研究者難以下定論,因為目前歐洲鐵器時代的飲食資料大多來自這些保存良好的酸沼鞣屍,而當時處理遺體的主要方式為火葬。研究團隊也檢視了圖倫男子是否死前曾吃下任何特殊物質,諸如迷幻藥或其他麻醉劑、止痛劑,但最終並沒有找到。腸道內含物分析也顯示他的體內有寄生蟲卵,主要是絛蟲和線蟲,很可能與飲食中包含生肉、未完全煮熟的肉品,或不乾淨的井水有關。上述研究目前已發表於《Antiquity》期刊。

關於圖倫男子的研究已發表於《Antiquity》期刊。圖/ The last meal of Tollund Man: new analyses of his gut content|《Antiquity》

糧食短缺、環境惡化、活人獻祭

研究團隊主持人,席克爾堡博物館科學家 Nina Nielsen 表示, 許多酸沼鞣屍的最後一餐都有相似處,且可能具有儀式性意義。數具酸沼鞣屍腹中都有野草種子與脫粒殘渣,其中最引人注目的是早苗蓼。這些野生種子可能反映了當時可能有飢荒危機,這些種子是在糧食短缺的狀況下被刻意加入替代正常飲食的。許多歐洲北部發現的酸沼鞣屍骨骼上都發現有營養不良或疾病所導致的"Harris lines"。 伯明罕大學考古學教授 Henry Chapman 認為,歐洲北部的酸沼地貌可能也掌握著了解這些酸沼鞣屍出現的關鍵。由於當時的酸沼環境顯示氣候正逐漸變濕惡化,反映農地的流失,當地人群可能因環境惡化而逐漸發展出以活人獻祭的習俗。

參考資料

  1. 2021 07. 22 Bob Yirka, Most detailed study to date of gut contents of Tollund Man, Phys.org 網站
  2. 2021 07. 21 Elizabeth Djinis, Last meal of sacrificial bog body was surprisingly unsurprising, researchers say: A new study of Denmark’s Tollund Man reveals what he ate—and, more importantly, didn’t eat—before his murder 2,400 years ago. National Geographic 網
  3. 2001 Andrew T. Chamberlain & Michael Parker Pearson, Earthly Remains: The history and science of preserved human bodies, pp. 50-54. London: The British Museum Press.
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ntucase_96
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CASE的全名是 Center for the Advancement of Science Education,也就是台灣大學科學教育發展中心。創立於2008年10月,成立的宗旨是透過台大的自然科學學術資源,奠立全國基礎科學教育的優質文化與環境。

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環境壓力脅迫,苔蘚只能讓子代自生自滅——《三千分之一的森林》
azothbooks_96
・2021/02/20 ・2604字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 464 ・五年級

我的鄰居寶琳跟我溝通多半都是用吼的。我在外面整理車上的東西,她會從穀倉探出頭來,吼過整個馬路:「旅行好玩嗎?妳不在的時候下大雨,菜園裡的南瓜長了一大堆, 自己動手啊!」我還來不及回答,她的頭就縮回去了。

她不贊成我雲遊四海,但我不在時, 卻又幫我把家顧得很好。當我在戶外堆柴火或種豆子,若看到她的亮橘色小帽,我會從馬路的這一側喊她,跟她說我發現池塘邊有倒掉的柵欄線。我們的吼叫代表了彼此之間簡化的情感。這麼多年來都是我從路的這一邊發出電報給她,告訴她孩子長大了、父母老了、施肥機壞了、雙領鴴在牧場的某處築巢了。九一一那天,我從電視機前衝到穀倉,我們擁抱、哭了一下,直到飼料車抵達,把我們帶去餵養嗷嗷待哺的小牛。

嗷嗷待哺的小牛。圖/pixabay

我的老屋和她的老倉庫都位在紐約的法比尤斯小鎮 (Fabius),以前同屬於一個自一八二三年就在那兒的穀倉,共享一棵大楓樹,被同一口井水灌溉。我們把這兩棟老空間從破敗邊緣救回來,所以要說我們是朋友也行。有時候天氣好,我們會交叉雙臂站在路中間聊天,把從穀倉裡跑到路上阻礙交通的貓噓回去,路上有時候會有稻草車或牛奶卡車。當我們在吸收陽光跟聊天的時候,我倆會把骯髒的工作手套脫下來,轉身回去時才又戴上。偶爾, 當我倆講電話時,她會忘記自己不是正從穀倉叫喊,所以我得讓電話離耳朵一英寸。

都叫AI,是人工智慧?還是人工授精?

身為觀察力敏銳的鄰居,我們對彼此知之甚詳。她只是搖搖頭,對我在工作季一心一意要研究苔蘚的繁殖選擇一笑置之。同一時間,她跟她的丈夫艾德正在給八十六頭牛擠奶、種玉米、剪羊毛,還有蓋一棟給小母牛的穀倉。就在今早,我們在樓下郵箱處碰到聊了一下, 那時她正在等AI 專家來。「人工智慧?」(Artificial Intelligence) 我挑起眉毛問道。她的臉垮下來,表示她的教授鄰居又顯露了象牙塔內的無知。白色的小貨車軋過穀倉前的坑洞,濺起水花,車身上有一隻公牛的圖案。「人工授精」(Artificial Insemination)。當我倆走向街道兩邊,回到自己的世界時,她轉過頭來大吼,「妳的苔蘚還有繁殖的選擇,但我的牛肯定沒有啊!」 

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人工智慧與人工授精的簡稱都是AI。圖/Wikipedia

苔蘚確實演示繁殖行為的各種可能,從放縱情慾到清教徒式的禁慾都有。有些性生活活躍的物種一次就能大量製造數百萬的子代,也有禁慾不曾發生有性生殖的物種。跨性別也不是沒有,有些物種可以隨意改變性別。

植物學家以生殖努力這一指標衡量植物對有性繁殖的興致,方法很簡單,就是測量植物的體重有多少比例是用於有性繁殖。比方說,楓樹分配給木頭的能量,比給它的小花和順著微風旋轉落地如直升機般的種子更多。相較之下,牧場上的蒲公英生殖努力非常高,頂端整團黃色的花佔了植物體的大量,之後就會變成一堆毛絨絨的種子。

生了小孩卻不養!? 不負責任的苔蘚親代

分配給繁殖的精力可能會以各種方式展現出來。同樣的熱量也可以產生幾個大塊頭的子代—畢竟父母下了重本投資;有些物種就比較揮霍,把精力放在產生一大堆體積小又營養不良的後代。寶琳就對生了小孩但又不好好照顧的情況頗有微詞:穀倉的其中一隻長毛美貓「小藍」似乎就抱著小貓是一次性商品的態度,她生了一窩又一窩,卻不願哺育,任牠們自生自滅。

角齒苔 (Ceratodon) 也是同一個路數。在通往穀倉一塊經常被牛踩踏的地上,角齒苔的葉子藏在它們終年製造的成片茂密孢子體下面,幾乎都看不到了。每個孢子都很小,看起來發育不良,就像小藍的那些貓仔,生存機會微乎其微。好在有個穀倉貓界的模範母親「奧斯卡」出現,她是乾草堆的老太太,細心地照料她的一窩貓仔,而且很樂意收養小藍的孤兒。因為這樣,奧斯卡在擠奶時間獲得了一頓牛奶大餐的入場券。

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角齒苔 (Ceratodon)。圖/Wikipedia

寶琳應該會喜歡像牛舌苔 (Anomodon) 這樣長在穀倉後方的石牆陰暗處的苔蘚,這個物種會延後生產孢子的時程,偏好把資源分配給生存,而非恣意繁殖。

讓小孩自生自滅也是迫不得已

高低生殖努力的兩種策略通常跟特定環境有關。在不穩定、干擾多的棲地,演化對能夠產出許多微小且可傳播子代的物種較為有利。像角齒苔在牛路徑這種難以預料的棲地環境, 代表成體必須承受因干擾而死去的高風險,所以能夠快速繁衍會比較有利,這樣才能盡快把後代送到另一個更好的環境裡。那些被風吹走的孢子去了哪裡沒有人知道,但它們的傳播優勢很可能跟親代非常不一樣。

有性繁殖的關鍵優點就是能把親代的基因混合成為新組合,每個孢子就像一張樂透彩券,有些組合好、有些則不好,但只要能有上百萬的子代在環境裡隨意傳播,這個賭注就值得。一定會有幸運兒能夠找到某個地方,讓新基因組合成功適應。有性繁殖創造了多樣性,讓個體在變幻莫測的世界裡擁有獨一無二的競爭優勢。不過有性繁殖也要付出一些代價,產生精子和卵子的時候,親代只有一半的基因可以成功傳給下一代,讓那些基因在有性生殖的樂透裡面洗牌。

有性生殖的每個孢子就像樂透彩券,創造基因多樣性。圖/Pixabay

寶琳腳上泥濘的靴子和身上濺了糞便的外套不太符合基因工程學家身著白大褂的形象,但她的確是在應用端的最前線工作。身為康乃爾的畢業生,她養了一群得獎的荷斯登牛 (Holstein),血統無可挑剔。她若把最優質的母牛跟隨便一頭老公牛配對,失去她辛苦配種得來的基因優勢,不如用人工授精,將類似的胚胎轉移到代理孕母身上。這樣一來,她就可以養出一群變異性很少的獸群,讓原本可能會被一般有性生殖打亂的成功基因繼續延續下去。這種複製基因的方法是乳製品生產的一大進展,但苔蘚早在泥盆紀時代 (Devonian era) 就這麼做了。

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漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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沼澤裡的王者,自己改造環境的泥炭苔——《三千分之一的森林》
azothbooks_96
・2021/02/21 ・2121字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

我在陽光照耀的泥塘裡獨舞,腳下的土像波浪般緩緩翻動。一陣暈船的感覺襲來,我的腳流連在半空中,等待踏回堅實的地面。每一步都創造了新的起伏,像走在水床上。我伸手抓住美洲落葉松的樹枝想穩住自己,但我在一個地方站了太久,冰冷的水已淹到腳踝。沼澤吸住了我的腳,把腳拔出來的時候還發出啵啵聲,小腿肚穿上一層黑色的泥。還好我把靴子留在蛇形丘上了。我有一隻紅色運動鞋還遺落在某地深處,好幾年前某次出差調查時掉的—現在我都打赤腳。除去愛偷鞋子的癖好之外,沼澤湖應該是夏天午後非常宜人的地方。

一圈環形的樹包圍沼澤,把森林隔絕在外。泥炭苔 (peat mosses, Sphagnum) 圈圈閃耀的翠綠色像是螢火蟲飛在一排深色雲杉木前。老人家說過,看得見和看不見的世界,有陽光照耀的沼澤表面和池塘的幽暗深處,兩者比鄰共存。有更多東西眼睛看不見,但依舊存在。

泥炭苔單株。圖/《三千分之一的森林》

五大湖區的森林裡, 祖先留下的土地上有很多壺穴註 沼澤。阿尼什納比部落 (Anishinaabe) 用水鼓來進行儀式,這種鼓非常神聖,不容易親眼見到。木碗上鋪著的鹿皮裝滿聖水,水鼓「代表水、宇宙、萬物和人類的心跳」。木碗表示敬重植物,鹿皮表示敬重動物,以及水表示敬重大地之母所滋養的所有生命。鼓上綁著一個環,代表萬物出生、成長、死亡的循環,還有四季的遞嬗跟年月的週期。

不適應環境?那就直接改造

說到苔蘚的重要性,地球上沒有一個生態系能超越泥炭苔沼澤。泥炭苔的碳含量比這個星球上任何一種植物都要高。在陸生棲地中,苔蘚跟維管束植物相比總是黯然失色,退居配角。但在沼澤裡,它們就是王者。泥炭苔不只在沼澤裡欣欣向榮,還能創造沼澤。土質酸又積水的棲地不利大部分高等植物生存,就我所知,大小植物沒有一種能像泥炭苔這樣,利用本身的特性來打造周圍環境的。

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沼澤裡每一方寸都覆滿泥炭苔。事實上,那並不是地,而是水,只是被苔蘚的結構巧妙地支撐著。我其實走在水上,走在池塘表面的泥炭苔軟墊上。沼澤中央還看得見一部分池水, 水面平緩深邃。沼澤塘總是超乎尋常地平靜光滑,深色的水把你的視線往下拉進那無底世界。夏日浮雲的倒影寧靜無擾,因為唯一的水源就是雨水,沒有溪流往來在泥炭苔的小島之間。水很清,泥炭苔慢慢腐敗釋出的腐植質和單寧酸,讓水變成了沙士的顏色。

泥炭苔。圖/Wikipedia

泥炭苔的莖,讓人聯想到英國牧羊犬在池塘裡游過泳後,全身濕淋淋的樣子。它的頭很像拖把長在水面上,稱為頭狀枝序 (capitulum),身體的部分從莖節向外垂掛著長長的枝條。葉子很小,只有一層綠色的薄膜,像是濕透的魚鱗挨在樹枝上。泥炭苔如果被踩踏過,聞起來甚至很像濕漉漉的狗,沾染著從池底淤泥飄出的硫磺味。

死細胞才能發揮全方位功能

讓我最驚豔的是泥炭苔大部分都是死的。你可以在顯微鏡下看到每片葉子都有一條條細長的活細胞包圍著死掉的細胞,像是空空如也的牧場被綠籬包圍。二十個細胞裡只有一個是活的,其他不過都是死掉的細胞殼,也就是骨頭包著過去的細胞內容物消失後餘下的空間。這些細胞並沒有生病,只是在死後才會發揮全方位的功能。細胞壁有很多孔隙,布滿微型篩子般的小小孔洞。這些穿孔的細胞無法行光合作用或生殖,但對於植物的生長至關重要,唯一的功能就是保水,很多很多水。你若從沼澤看似結實的表面摘下一些泥炭苔,它會不斷滴水,一大把泥炭苔就可以擰出將近一夸脫的水來。

泥炭苔的內部充斥著死掉的細胞,因此可以吸收體重二十倍之多的水分,優異的保水能力讓它得以調整周圍的生態系統來順應生存的需求。泥炭苔會讓土壤變得潮濕,填滿土壤分子之間原本充滿空氣的縫隙。根需要呼吸,但積水的泥炭會創造出無氧的發根環境, 大部分的植物都受不了。因為周邊樹木長不起來,沼澤往往照得到光又開闊。

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積水的泥炭會創造出無氧的發根環境,周邊的樹木長不起來。圖/Pexels

活的泥炭苔底下那一層濕氣導致氧氣不足,也減緩了微生物的生長。因此,泥炭苔死去後的分解速度極慢,可能好幾世紀都不會有什麼改變。埋在地下的泥炭苔就留在那兒,年復一年又一年,越積越多,最後淹滿整個池塘。如果我能在沼澤深處找到我的紅色運動鞋,應該還沒腐爛吧。想到一只運動鞋竟然比一個人活得還久,感覺很奇怪。百年之後,這隻鞋可能是我在這個星球上短暫存在過的具體證據。我很滿意它是紅色的。

泥炭苔的多孔細胞。圖/《三千分之一的森林》

註解

  • 地質名詞,指流水侵蝕造成的圓形窪地或坑穴。
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