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不用一條腿一隻手代價的顯微攝影

timd_huang
・2011/04/28 ・3840字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 455 ・五年級

對於認真玩化石(或礦物)的玩石家來說,如果提起礦物或化石的顯微攝影,大多數人腦子裡面會浮起什麼念頭?可能馬上會想起,若要做顯微攝影的話,起碼要有一台顯微鏡,而且這必須是稱之為「礦物顯微鏡」或「解剖顯微鏡」的,從物鏡到樣本,必須有足夠的空間(至少好幾公分),不是一般醫學顯微鏡的物鏡幾乎貼到樣本那種,除此之外,還要加上一個套管,才能把相機接上去;如此一來,這整套設備,大概好幾萬新台幣跑不掉,對於一般玩家來說,哼,這可要有點考慮了,老美有句俗語說:「costing an arm and leg」,僅僅為了如此簡單的功能,花上辛苦賺來的大把鈔票,經濟算盤很難算吔!老美的說法,就是需要砍下一隻手或一條腿去賣,錢才夠!或許吧,這就是我很多年以來試圖推廣收藏顯微礦物,一直都很失敗的原因;即便諸多顯微礦物在顯微鏡下,結晶漂亮得比林志玲還要來得美,可是入門的門票就要好幾萬,不玩也罷。

去(2010)年10月,我寫了ㄧ篇文章〈石光歲道〉,提到一個基本上沒有什麼花費,就可做到的「愛瘋」(手機)近拍裝置,從壞掉的光碟機拿下小鏡頭,黏在迴紋針上,要用的時候,把迴紋針彎一彎,放大鏡頭蓋在手機鏡頭前,就可以拍出一些近拍的照片,對於需要常跑野外的我來說,非常好用;但是,實際使用起來,還是有一點訣竅,因為如此加裝以後,放大倍率固然大幅提昇,可是景深也變得很淺短,愛瘋又沒有可裝三腳架的螺絲孔,用手拿著做近拍,對焦可要好好練習,才能抓得準。

目前我身為國際兩岸聯合世界最古老恐龍胚胎計畫的主持人之一,正在如火如荼進行中,我自己又沒有學校公家、花錢不心痛的設備,怎麼辦?如何把手中的樣本做出一些顯微照片,以供進一步研究?最近自己動手做的手又癢了,加上「窮則變、變則通」的人生大道理,終於找出了一個便宜又好用的方法--此法,可能有好多人已經想出來過,但是,我還是無法安撫自己的興奮,故此來個野人獻曝,與大家分享。

沒錯,這是一個非常簡單,花費新台幣二、三百塊左右(或以下),短時間內就可自己做好的「近拍數位顯微鏡照相機」,用你的電腦螢幕當觀景器,最棒的是:半行電腦程式都不必寫;說來難以相信吧?不過卻是千真萬確。

好了,不要賣關子了,說穿了,你不要笑,去買一個、或找一個不用的「網路攝影機(Webcam)」,網路拍賣有好多選擇,現在的感光畫素,有好多家產品號稱二、三千萬畫素,有的前面還配有二極燈(LED)燈打光,通常都有USB接線與驅動軟體。

基本上所需要的主要材料,就是這一個;如果你想要做一些放大倍率的變動、固定近拍相機與可調整物件位置等等的話,用用你的腦筋,可從家用材料中改用;如果想要攝影品質好一點的話,可能需要把舊的數位相機鏡頭拆下來用。

先把網路攝影機鏡頭扭轉下來(通常這類的鏡頭都可拆下),手不要摸到鏡頭;接著打開外殼,可以看到類似下張照片的一塊電路板,其中最重要的是那塊感光晶片,其它必要的電子零件也都完整好好的,啥都不要動,接到電腦的接線,更不要動它;如果你和我一樣從小有手癢的毛病,而且不喜歡原本廠商所提供的外殼,可以把外殼拆下丟掉,自己做一個漂亮的盒子,塗上不反光的黑色。

原本的網路攝影機,為何無法做近拍?其實不是不能,而是網路攝影機原本的目的,並不是近拍用的,所以鏡頭的位置放在特定的位置,以便有足夠的拍攝角度讓一般使用者使用;如果你近拍的倍率不會常常改變,只要把剛才所拆下來的鏡頭,反過來黏到原本鏡頭孔就可以了,哇啦!你的網路攝影機,現在已經變成近拍數位顯微照相機!以前要花好幾萬去買顯微鏡、套筒、專用數位相機等等,甭用啦!台語說:「講破不值三文錢」,請把那些省下來的錢拿來請我吃飯!(一笑)。

為什麼把鏡頭反轉就變成近拍呢?這就扯到一點點光學物理,關鍵在於放大鏡片到感光晶片的距離,這距離越大,成像的放大倍率也越大;有沒有注意到,原本鏡頭內鏡片到感光晶片的距離?當把鏡頭反過來裝的時候,這個距離被拉大了,因而讓放大倍率也增加了。

按:其實放大倍率有兩種方法:一、在我〈石光歲道〉文章所介紹的,是在相機鏡頭前再加一片凸鏡,相當於把相機鏡頭的焦距縮短、也就是鏡頭放大倍率增加了;二、相機鏡頭放大倍率(焦距)不變,但是把鏡頭與感光片的距離拉大,也就是本文所用的方法;這也就是以前底片相機做近拍時,加裝蛇腹或延伸環同樣的道理。

說到放大倍率,到底要怎麼知道呢?如何測量出來呢?為了找出一個簡單的方法,我折磨了好幾天,腦筋陷在死胡同裡走出不來,哈!原來我不是那麼聰明,我脖子上的豬頭和很多別人的差不多「笨/聰明」,為了節省篇幅和大家的痛苦,我個人的痛苦摸索過程就不要說了,直接把解決方法說出來:找一隻有毫米(mm,或更細小精密)刻度的尺,用剛改裝好的近拍照一張,將這張數位相片以100%、也就是不要任何縮放列印出來,用剛才的尺量一下兩個相鄰毫米刻度的距離,這就是該近拍相機的放大倍率,比方說,量出來是99.5毫米,那麼它的放大倍率就可算相當於顯微鏡的100X,就這麼簡單。

前面說過,光是把鏡頭反轉黏裝上,只能得到一個固定的放大倍率,因為鏡頭和感光晶片的距離被黏死了是固定的;那麼,如果需要更高倍率的話,要怎麼辦?其實也不難,在過去的攝影界有一招,就是在相機機身和鏡頭之間,加裝延伸環,老式的相機還可看到折疊式的蛇腹,用以調整兩者的距離;因此,就必須找找材料,自己動手做一個可以伸縮的鏡頭筒,不要忘記要把筒內部漆上不反光的黑色,要不然後果不堪入目。

至於,哪來可以延伸的管子呢?家裡面拖地掃把柄、窗簾桿、浴室掛塑膠布遮簾那根、…等等等,遠在天邊,也近在眼前,不是嗎?切一段下來,不就是現成的材料?

鏡頭的考慮:

如果想要好一點的相片品質,可能需要改用一個好一點的鏡頭,畢竟,鏡頭的好壞,和相片的品質有絕對無法分割的關係,原本兩三百塊網路攝影機所用的鏡頭,品質能到什麼地步,大概可以猜出來,為何以前老式相機的鏡頭會那麼貴?當然不是沒有道理的;不過,也不必太灰心,現在好多過時的數位相機,不用也白不用丟到垃圾桶,還不如來個廢物利用,把它的鏡頭拆下來,裝到上面的延伸管上面,那不就可以有個可以伸縮的鏡頭了?

使用注意事項:

1. 把相機(含感光晶片與鏡頭)與被拍物件固定下來:每個人只有兩隻手,無法一手拿機身,一手拿鏡頭,又有另外一隻手拿被照的樣本;從經驗來說,找一個攝影用的翻拍架,把相機連同鏡頭固定在上面,被照物放在翻拍架底板上,那就可以只用一隻手調整兩者的距離,一直到影像很清晰;上次〈石光歲道〉文章內介紹愛瘋近拍的最大困擾,就是難以把相機放在正確的焦距距離,手會動來動去。

2. 保持感光晶片與被照物兩個平面的平行,利用翻拍架,很容易達成;請記得,放大倍率越大,攝影的景深(影像清晰的距離)就越淺,當放大到一百倍的時候,景深往往只有一毫米左右,因此,如果這兩者不平行,就會有一部份清晰,另外部份模糊;如何確定兩者盡量平行?裝相機的時候,拿個水平儀幫幫忙,水平儀在五金行都可以買得到。

3. 要有足夠的照明,照出來的效果才會好,雖然網路攝影機所附的電腦程式可能有調整光圈快門的功能,可是還是比不上有好的光源;最好的光源是免費的自然光,不會有陰影;若是用桌上的檯燈,可能得到有色差的結果:鎢絲燈的色溫只有3200ºK,偏紅;若用省電燈泡(日光燈),則會出現陰冷調,因為這種光源沒有足夠的暖色光;6500ºK的二極燈,或可考慮,但是,最好的還是免費的自然光。

4. 如何在所得的數位照片附上比例尺?首先必須算出放大倍率,然後在影像處理或繪圖軟體內畫出一條照比例長度的線,標註該線的實際長度;比方說,如果放大倍率是80X,則畫一條160mm長的直線,代表實物的2mm。

5. 如何做化石的切面顯微照片?在學術界做化石的切面照片,通常要找人先磨成可透光的薄片,黏在載玻璃上,然後用透光式的顯微鏡去看去照相,這種方法當然有其必要,可是,從業餘的玩石家角度來說,不要說通常沒有整套的顯微鏡和攝影設備,連想磨成可以透光的薄片,也不是那麼容易的事情;不過,我們業餘玩石家,其實還是可以拍到化石切片的照片,我們不用透光式,改用反光式攝影,結果應該沒有差多少;最簡單的方法,就是把要看的化石,先用粗(100目)再用細(1,000目)砂紙磨平,然後拿家裡小朋友玩的塑膠泥土把它固定在翻拍架底座適當位置上,就可以拍攝到該化石的(反光式)近拍切面;記得,盡量保持此切面平行於相機的感光晶片。

這是一根恐龍的小骨頭顯微照片

上面那張照片,就是最好的實證,一根直徑大約只有5毫米的恐龍小骨頭,在80X放大之下,骨頭骨質、血管、骨髓部份等等等,都可以看得清清楚楚;比對於下面這張照片,直徑略同的“骨頭狀”化石,外型很類似,可是內部結構完全不同,哈!這會是什麼碗糕呢?原來是恐龍的腱化石,兩者的結構完全不同!

哼!怎麼會在同一個地點,找到一般恐龍的化石,也找到恐龍腱呢?恐龍腱只有鳥腳類的恐龍才有的,竟然出現在大部份是原蜥腳類恐龍的地方,真是個有趣的發現啊!

鳥腳類恐龍才會有的恐龍腱化石切面

再來一張更有挑戰的成果照片,這是一根我發現的世界最古老恐龍胚胎,大約二億年前的恐龍胚胎之肋骨,其直徑你自己看照片的比例尺好了。

以區區幾百塊錢的設備,自己在家就能得到如此的成果,優力卡(Eureka)!給自己拍拍手。
更多成果,請見:http://www.facebook.com/#!/DinoDragon?sk=photos

本文原發表於催眠恐龍[2011-02-09]

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timd_huang
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跟我玩恐龍去!

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【2023 年搞笑諾貝爾獎快訊】10 項怪奇獲獎研究出爐
PanSci_96
・2023/09/15 ・3874字 ・閱讀時間約 8 分鐘

一年一度、讓你廢到笑出來的搞笑諾貝爾獎,今年在美東時間 9 月 14 日下午 6 點準時直播。

今年的主題為「水」,這次 10 項獲獎都或多或少與「水」有關(但大部分是口水),現在就快讓我們一起來看看今年的得獎快訊,並一起期待後續的個別研究報導吧~

化學和地質獎:為什麼地質學家與古生物學家會舔化石

這是一封說明「過去」地質學家與古生物學家,為什麼會有舔化石習慣的「快訊」(發表在期刊上,但被歸類為快訊),這封快訊說了幾個故事,其中最讓我印象深刻的,是「義大利地質之父」的喬瓦尼·阿爾杜伊諾(Giovanni Arduino,1714-1795)用自己的舌頭「品嚐」這些化石,分類出可能是史上第一個「地質時期」

故事的亮點是引用了喬瓦尼·阿爾杜伊諾的研究紀錄,看起來就像是個美食家在品嚐化石。

文學獎:重複寫字,直到感覺不對勁

A 編小學時,曾被老師罰抄生字 100 遍,寫到一半突然懷疑這個字是不是這樣寫,趕緊回頭看前面寫的字,還把課本翻出來看才確定自己沒有寫錯。

上述的情境,稱為「猶昧感」(Jamais Vu),「猶昧感」是「既視感」(Deja Vu)的反義詞,描述人們對熟悉的事物,突然感到陌生,也是這篇論文主要探討的主題。

這研究的笑點在於他的實驗,他們讓受試者一直重複寫同一個字,跟小學被老師罰抄生字一樣。

實驗中,約有三分之二的受試者體驗到「猶昧感」,這些受試者大約在重複 30 次或一分鐘後開始感到異狀。另外,研究也發現平常越容易發生「既視感」的人,也更容易發生「猶昧感」,未來「猶昧感」的相關研究,可能會加深我們對「既視感」的理解。

  • 原文研究: “The The The The Induction of Jamais Vu in the Laboratory: Word Alienation and Semantic Satiation,” Chris J. A. Moulin, Nicole Bell, Merita Turunen, Arina Baharin, and Akira R. O’Connor, Memory, vol. 29, no. 7, 2021, pp. 933-942.  doi.org/10.1080/09658211.2020.1727519

機械工程獎:死靈機器蜘蛛

會招喚骷髏或操縱屍體的死靈法師稱為 Necromancer,而科學家再次中二病發作,把用液壓操控的蜘蛛屍體,稱作 Necrorobotics 死靈機器。

我跟同事討論這種死靈機器,算不算是一種仿生科技?他覺得是,我覺得不是,你們覺得呢?

  • 原文研究:“Necrobotics: Biotic Materials as Ready-to-Use Actuators,” Te Faye Yap, Zhen Liu, Anoop Rajappan, Trevor J. Shimokusu, and Daniel J. Preston, Advanced Science, vol. 9, no. 29, 2022, article 2201174.  doi.org/10.1002/advs.202201174
死靈機器蜘蛛。

公共醫學獎:斯坦福馬桶

恩,就是接上各種感應器的物聯網馬桶,能即時檢測使用者的糞便與尿液。這東西最酷的是能「肛門辨識」,只要坐到馬桶上,斯坦福馬桶就能透過肛門的型態,辨識出使用者!

因為這個獎項,我才知道原來每個人的肛門都長得不一樣……謝謝你,搞笑諾貝爾獎。

  • 原文研究:
    •  “A Mountable Toilet System for Personalized Health Monitoring via the Analysis of Excreta,” Seung-min Park, Daeyoun D. Won, Brian J. Lee, Diego Escobedo, Andre Esteva, Amin Aalipour, T. Jessie Ge, et al., Nature Biomedical Engineering, vol. 4, no. 6, 2020, pp. 624-635.  doi.org/10.1038/s41551-020-0534-9
    • “Digital Biomarkers in Human Excreta,” Seung-min Park, T. Jessie Ge, Daeyoun D. Won, Jong Kyun Lee, and Joseph C. Liao, Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, vol. 18, no. 8, 2021, pp. 521-522.  doi.org/10.1038/s41575-021-00462-0
    • “Smart Toilets for Monitoring COVID-19 Surges: Passive Diagnostics and Public Health,” T. Jessie Ge, Carmel T. Chan, Brian J. Lee, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, NPJ Digital Medicine, vol. 5, no. 1, 2022, article 39.  doi.org/10.1038/s41746-022-00582-0
    • “Passive Monitoring by Smart Toilets for Precision Health,” T. Jessie Ge, Vasiliki Nataly Rahimzadeh, Kevin Mintz, Walter G. Park, Nicole Martinez-Martin, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, Science Translational Medicine, vol. 15, no. 681, 2023, article eabk3489.  doi.org/10.1126/scitranslmed.abk3489

傳播獎:嗎話說著倒能你?

趣有超也獎學播傳,心擔別,的常正是來過反來起看子句得覺在現你!

你有試過快速把彩虹的顏色順序倒著背,或是把你說話中的每個名詞都倒過來講嗎?大家都知道這超難,但這份研究中的兩位受試著確有著超強「顛倒單字或語句」的能力。

研究對象以西班牙語為母語,他們能在對話中輕鬆地將 banana 念成 ananab,或是將「 basket is fun」念成「nuf si teksab」。研究著重在這兩位有著特殊能力的人,推理、記憶能力是否優於常人,以及大腦灰質、白質比例與一般人(對照組)是否有差別。

大腦如何組織語言一直都是個有趣的研究題目,像是為什麼中文的序順不會響影到閱讀,這也是 A 編跟大家都一樣好奇的。而了解大腦語言是如何形成的,也能推進對於失語症、癡呆症的症狀研究。

  • 原文研究:“Neurocognitive Signatures of Phonemic Sequencing in Expert Backward Speakers,” María José Torres-Prioris, Diana López-Barroso, Estela Càmara, Sol Fittipaldi, Lucas Sedeño, Agustín Ibáñez, Marcelo L. Berthier, and Adolfo M. García, Scientific Reports, vol. 10, no. 10621, 2020.  doi.org/10.1038/s41598-020-67551-z

醫學獎:屍體兩個鼻孔的鼻毛數量是否一致?

俗稱鬼剃頭的「圓禿」(Alopecia areata)不只會頭髮脫落,同時睫毛、眉毛與鼻毛也會脫落,其中,鼻毛脫落會增加得到過敏、呼吸道感染的機率。

由於鼻毛的相關研究非常少,為此,研究者調查 20 具「遺體」的鼻毛數量與長度,並收集相關病史、死往原因…等數據,來評估正常人的鼻毛數量與長度。研究結果顯示,平均每個鼻孔的鼻毛數量約為 120~122 根,左右鼻孔並沒有顯著差異,鼻毛平均長度大約是 1 公分。

  • 原文研究:“The Quantification and Measurement of Nasal Hairs in a Cadaveric Population,” Christine Pham, Bobak Hedayati, Kiana Hashemi, Ella Csuka, Margit Juhasz, and Natasha Atanaskova Mesinkovska, Journal of The American Academy of Dermatology, vol. 83, no. 6, 2020, pp. AB202-AB202.  doi.org/10.1016/j.jaad.2020.06.902

營養獎:電流有一股「電味」

日本明治大學教授宮下芳明 (Homei Miyashita)與他的團隊,發現在筷子與吸管上附加微弱電流,會改變食物的味道。

他們發現微弱電流刺激舌頭時,會產生一股「電味」(論文上寫 Electric taste,你說我要怎麼翻比較好) 。這股「電味」味道如何呢?基本上沒有味道(不能啟動味覺細胞),但如果有其他味道存在,例如鹹味(氯化鈉)或鮮味(麩胺酸鈉),電味會讓食物吃起來更鹹或更鮮。

接著,他們發明了連著電線的通電筷子與吸管(看起像整人玩具),證明了通電筷子與吸管確實能在不改變食物味道的情況下,讓人們吃進更少的鹽跟味精。

通電吸管構造
  • 原文研究:“Augmented Gustation Using Electricity,” Hiromi Nakamura and Homei Miyashita, Proceedings of the 2nd Augmented Human International Conference, March 2011, article 34.  doi.org/10.1145/1959826.1959860

教育獎:系統性研究課堂上感覺無聊的學生與老師

你覺得上課無聊嗎?多半人都會問答「是」,而這系列研究仔細分析了為什麼上課無聊,且越來越無聊的原因。

你可能會想:「那不就是老師上課很無聊啊,老師不有趣阿。」我只能說你們這樣太沒同理心了,搞不好老師也在想:「教你們真無聊!」

所以,研究者第一個想探討的問題是:「老師如果覺得無聊,會不會讓學生也覺得無聊。」先說結論,不會。

雖然學生不會刻意去了解老師的心情。但如果學生明確感受到老師很無聊,像是死氣沉沉地念課文,學生就會覺得這堂課更無聊,進而影響學習動機與學習成效。某種程度上,研究還是印證了「老師不有趣覺得無聊」這件事,但老師是否在強顏歡笑,這就不得而知了。

另一個問題則是:「是不是想著上課很無聊,就會覺得更無聊?」沒錯,的確是這樣!只要上課前預期這堂課很無聊,那這堂課就會比你預期的還要更無聊!

  • 原文研究:
    • “Boredom Begets Boredom: An Experience Sampling Study on the Impact of Teacher Boredom on Student Boredom and Motivation,” Katy Y.Y. Tam, Cyanea Y. S. Poon, Victoria K.Y. Hui, Christy Y. F. Wong, Vivian W.Y. Kwong, Gigi W.C. Yuen, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, vol. 90, no. S1, June 2020, pp. 124-137.  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31342514/
    • “Whatever Will Bore, Will Bore: The Mere Anticipation of Boredom Exacerbates its Occurrence in Lectures,” Katy Y.Y. Tam, Wijnand A.P. Van Tilburg, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, epub 2022.   doi.org/10.1111/bjep.12549

心理學獎:你會跟著抬頭看天空嗎?

他們到底在看什麼?眼前一群人停下腳步抬頭看著上方,你一定會跟著將視線移向相同的地方,看看他們到底在看什麼。

沒錯,這就是著名的從眾效應,或稱做群聚效應、羊群效應。這個1969年進行的經典實驗,應該很多人也聽說過。Stanley Milgram、Leonard Bickman、Lawrence Berkowitz 三人組,在紐約的街道上測試要有多少人同時往上看,才能吸引其他人也駐足湊熱鬧。

這個實驗能得獎感覺毫不意外,甚至覺得怎麼現在才得獎!

群聚效應引響甚遠,因為整個社會的運作都養類人與人之間的互動與連結。不管是跟風買東西、參與熱鬧的大型活動、政治意識型態的抉擇等等,都能看到群聚效應影響著人們的身影。

大家都有可能是羊群裡面的羊。

  • 原文研究:“Note on the Drawing Power of Crowds of Different Size,” Stanley Milgram, Leonard Bickman, and Lawrence Berkowitz, Journal of Personality and Social Psychology, vol. 13, no. 2, 1969, pp. 79-82. psycnet.apa.org/doi/10.1037/h0028070

物理學獎:一群鯷魚能影響海流?

一隻拍翅膀的蝴蝶能讓海的對面產生颶風,那一群在海中游泳的鯷魚呢?他們可能直接影響了洋流與海面的大氣流動。

如果要計算颱風能量或是海洋鹽分的變化,我們通常會考慮海面風速與氣壓,要不然就是洋流、海溫和密度的垂直梯度等等。但這份研究發現,我們或許忽視了大海居民造成的影響。

研究發現只要到了鯷魚的產卵季,當天晚上海面附近海水的垂直混合程度會增加10~100倍。也就是這群游動的小魚們,像是攪拌棒一樣攪混了上層海洋,程度相當於地球物理現象造成的影響,對海溫與營養鹽分布的作用可能比我們想像的還大。

  • 原文研究: “Intense Upper Ocean Mixing Due to Large Aggregations of Spawning Fish,” Bieito Fernández Castro, Marian Peña, Enrique Nogueira, Miguel Gilcoto, Esperanza Broullón, Antonio Comesaña, Damien Bouffard, Alberto C. Naveira Garabato, and Beatriz Mouriño-Carballido, Nature Geoscience, vol. 15, 2022, pp. 287–292.  doi.org/10.1038/s41561-022-00916-3

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恐龍時代的哺乳動物:爬獸居然會吃恐龍?!——《直立猿與牠的奇葩家人》
大塊文化_96
・2023/08/20 ・2616字 ・閱讀時間約 5 分鐘

爬獸是恐龍時代已知最大的哺乳動物。
這種健壯結實的動物與獾差不多大小生活在白堊紀早期的中國。
有件爬獸化石標本,出土時,還伴隨完好無損的胃部內容物:一隻小恐龍的遺骸。
這是顛覆人類對中生代哺乳動物演化認知的一件化石。

大約一億三千萬年前,有種名為爬獸(Repenomamus)的動物,在林下植物之間活動。牠看起來像獾,渾身是毛,體型壯實,有鋒利的牙齒,可以長到十四公斤(三十一磅),是中生代最大的哺乳動物。

爬獸是一種肉食性哺乳動物,體型與獾相當,會吃小恐龍。圖/大塊文化

爬獸屬於一個名為戈壁尖齒獸的已滅絕群體,是第一批專門吃肉的哺乳動物。儘管牠們主要以較小型的脊椎動物如蜥蜴和小型哺乳動物為食,來自中國的驚人證據顯示,這些飢餓的機會主義者也會吃恐龍幼仔,顛覆我們對古代食物網的成見。

儘管人們把侏羅紀和白堊紀跟恐龍聯繫在一起,哺乳動物在這個時期也在一旁蓬勃發展。牠們屬於合弓綱這個與爬蟲類有共同祖先的龐大群體,合弓綱動物在三億年前與爬蟲類分道揚鑣。

到了三疊紀晚期,大多數合弓綱演化分支已經滅絕,只剩下哺乳動物。一直到最近,人們依舊以為哺乳動物在侏羅紀與白堊紀仍維持老鼠的大小,因為牠們的世界被一同生活的大型爬蟲類所支配。

會吃小恐龍的爬獸

我們現在知道,由於有爬獸之類的化石存在,前述想法並不成立。這隻爬獸的胃裡有一隻鸚鵡嘴龍(Psittacosaurus)幼仔,是當時常見的一種植食恐龍。

雖然無法確知爬獸到底是主動獵捕,還是單純吃下這頓令人印象深刻的腐肉大餐,這件化石證實,哺乳類在這個時期的生態多樣性,比人們之前懷疑的還要高。

成功捕捉到鸚鵡嘴龍幼體的巨爬獸。圖/wikipedia

現存的哺乳動物群體主要有三:胎盤哺乳類、有袋類與單孔目(鴨嘴獸與針鼴)。這些動物的共同祖先可以回溯到三疊紀。

所有哺乳類都是溫血動物,會分泌乳汁,身上有毛髮覆蓋。牠們的牙齒形狀複雜,而且與其他脊椎動物不同,通常只更換一次,換成恆齒以後得用一輩子。

現今世界充滿各種形貌與大小的哺乳動物,但所有這些都源於白堊紀末期大滅絕事件的少數倖存者。在該次大滅絕之前,許許多多的家族分享著恐龍世界,包括爬獸在內。

大多數家族都隨著牠們的爬蟲類共居者一起消失了―把地球留給現代哺乳動物的祖先來接管。

三疊紀的哺乳動物留下生物感官上的遺產

在三疊紀,最早的哺乳動物體型非常小,而且可能是夜行動物。成為小型夜行性的狹適應動物,在哺乳動物生物學中留下永久的遺產。體型較小的動物比體型較大的動物更容易失去熱能,因為表面積與體積比更高,身體熱能會透過皮膚表面流失。

早期的哺乳動物藉由長出一層絕緣的皮毛來補償,同時新陳代謝加快了―這也是今日哺乳動物是溫血動物的部分原因。

早期的哺乳動物藉由長出一層絕緣的皮毛來保存熱能。圖/envato

根據現存哺乳動物的眼睛結構與基因,我們得知早期哺乳動物屬於夜行性。如今的哺乳動物眼睛裡,只有為數不多、稱為視錐的感光結構,這些視錐的作用是日間視覺和顏色感知。牠們的夜行性祖先並不需要這些結構,因此視錐及與之相關的基因已經佚失。

如此一來,大多數哺乳動物現在都是色盲,只有少數演化分支(包括我們人類在內)演化出偵測顏色的替代方法。

夜行性可能導致感官的發展,包括敏銳的聽覺與氣味偵測。哺乳動物可以聽到很大範圍的聲音,包括蝙蝠能偵測到的超高頻率,以及大象對話的最低頻震動。哺乳動物也倚賴氣味來溝通,牠們的鬍鬚與皮毛對觸感很靈敏,適合在光線較暗的情況下導航。

哺乳動物可以聽到很大範圍的聲音,包括大象對話的最低頻震動。圖/envato

這些變化導致哺乳動物的大腦尺寸從侏羅紀就開始逐漸增大,因為牠們需要適應,想辦法解讀來自周圍環境愈形增加的感官資訊。沒有這樣的發展,就不可能出現今天這麼大範圍的物種―從體型小又好動的鼩鼱到藍鯨這類深海巨獸。

恐龍時代的哺乳動物有出乎意料的多樣性

在過去二十年間,新化石的出土,顛覆我們對恐龍時代哺乳動物的看法。這些動物從迴紋針大小的啃食動物到鬥牛犬大小的肉食動物都有。

適應攀爬的動物,用長長的手指在樹梢之間穿梭;擅泳的動物,潛水捕食水生昆蟲與魚類;鼴鼠般的挖掘動物,則以蠕蟲為食。有些動物也擅長滑行,就如今日的飛鼠,利用張開的皮瓣在樹間穿梭。

這些化石大多來自中國,細節保存得相當完整,揭露中生代哺乳動物的生態多樣性幾乎和現今類似大小的動物差可比擬。

展示於中國古動物館爬獸模式標本。圖/wikipedia

雖然這些驚人的多樣性,發生在侏羅紀與白堊紀的許多哺乳動物群體中,現代哺乳動物的祖先在當時並不特別顯著。隨著地球大陸的解體,這些動物被分開了,而在大滅絕事件之後,每個群體都在世界的不同地區建立起獨特的演化分支。

比如說,包括大象、金毛鼴、海牛與蹄兔等在內的非洲獸總目,其祖先可追溯到非洲阿拉伯大陸。包括刺蝟、鯨、有蹄類、肉食動物與蝙蝠的勞亞獸總目,有共同的祖先在北半球。

有袋類哺乳動物存在於澳洲與南美洲。這個例子正說明了地球地質情況與生物之間的密切關係,創造出地球上獨特的生命模式。

——本文摘自《直立猿與牠的奇葩家人:47種影響地球生命史的關鍵生物》,2023 年 7 月,大塊文化,未經同意請勿轉載。

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如果塑膠是石油做的,那塑膠恐龍的成分中,有多少真正的恐龍?——《如果這樣,會怎樣?2》
天下文化_96
・2023/04/25 ・1344字 ・閱讀時間約 2 分鐘

塑膠是石油製成的,而石油是死掉的恐龍製成的,請問塑膠恐龍的成分中有多少真正的恐龍?
——史蒂夫.萊德福(Steve Lydford)

我不知道。

塑膠恐龍

煤和石油稱為化石燃料,因為它們是由千百萬年來埋在地底下的死亡生物殘骸所形成的。「地下的石油來自何種死掉的生物?」標準答案是「海洋浮游生物和藻類」。

換句話說,那些化石燃料中並沒有恐龍化石。

只不過,那個答案不太正確。

我們大部分的人看到的石油,只是它的精煉形式,例如煤油、塑膠,以及從加油槍流出來的東西,所以很容易把石油的來源想像成某種均勻的黑色冒泡物質,每個地方都一樣。

但化石燃料帶有自身原始來源的指紋。煤、石油和天然氣的不同特性,取決於進入其中的生物體,以及牠們的身體組織長久以來發生了什麼樣的變化;取決於牠們住在哪裡、牠們如何死亡、牠們的遺骸最終葬身何處,以及牠們經歷了什麼樣的溫度和壓力。

死亡的物質帶有自身生命歷史的化學印記,千百萬年來以各種不同的方式混雜在一起。我們將它挖出來之後,費了不少工夫剝掉這段故事的證據,將複雜的碳氫化合物精煉成均勻的燃料。當我們燃燒燃料時,它們的故事終於灰飛煙滅,釋放出束縛在它們身上的侏羅紀陽光,為我們的汽車提供動力。

無論是哪裡來的,塑膠恐龍成分中的石油,只有一小部分可能直接來自真正的恐龍屍體。如果是來自以陸地物質為主的中生代油田,含有的恐龍可能稍微多一點;如果是來自密封於冠岩底下的前中生代油田,可能完全不含恐龍。如果不花費心思追查特定玩具製造過程的每一道步驟,就沒辦法知道。

廣義來說,所有的海水在某段時間都曾經是恐龍的一部分。當這些水被用來行光合作用時,其中的分子成為食物鏈中脂肪和碳水化合物的一部分——但那些海水其中有更多,此刻正以水的形式存在於你的體內。

換句話說,你的塑膠玩具身上含有的恐龍,遠不如你身上含有的。

——本文摘自《如果這樣,會怎樣?2:千奇百怪的問題 嚴肅精確的回答》,2023 年 3 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

天下文化_96
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