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讓水生生物窒息的綠色殺手——優養化│科基百科

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/03/17 ・1248字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 民視科學再發現 委託,泛科學企劃執行。

我家門前有小河~裡面綠綠的~哇!眼前這片厚實的綠,莫非代表著無限生機?

才不!以前課本都有學過,這樣的現象稱為「優養化」,主要是由於清潔劑、肥料或穢物等等,對植物來說超級營養的物質流入河川、溪流中,而這些營養物質通常包含等元素。

然而某些熱帶地區的氾濫平原,也可能會因為季節性的洪水氾濫,而將磷酸鹽類通通帶進水裡。

這些超爆營養的物質會使得水體中的「初級生產力」增加,讓藻類啊、浮游性植物啊像發了瘋似的快速生長。

漸漸地,水體的顏色開始改變……紅色綠色黃色褐色,水裡頭總是有許多,許多顏色的彩虹燈!(大誤)

圖為一條發生優養化情形的中國河川。圖/wikimedia

優養化會讓水中的生物漸…漸…窒息……

植物一直長,那不就可以促進光合作用,生成好多好多的氧氣! \ 萬歲 /

修但幾勒!實際上的情況可以說是完全相反啊!如果優養化發生了,首當其衝的便是生物多樣性降低,整個生態系的物種結構、優勢物種全都跟著改變! 

在白天,因為植物數量大增,確實會讓水中的溶氧量增加;不過一旦到了晚上,這些藻類與依附在其中的微生物,會進行大量的呼吸作用,使得水裡的溶氧量急速下降

當溶氧量降到一定程度,水裡的魚、蝦與其他底棲類生物,便會因為缺氧而窒息死亡;如果情況越演越烈,整個水體變成「厭氧」環境的話,便會促進一些可能產生致命毒素的細菌生長,如肉毒桿菌。

讓水體溶氧急劇下降甚至促成有毒細菌生長的優養化,可謂水生生態系殺手。圖/flickr.com

從源頭做好,才是解決優養化問題的關鍵

科學家神通廣大,應該可以挽救吧?!

優養化的發生過程其實頗為漫長,等我們意識到水變得混濁,顏色也不再自然的時候,通常已經回~不~去~了!QAQ

是的,沒錯!一旦我們讓水變得營養滿分,其實很難恢復成原樣。

所以說,從源頭開始做好污水處理、營養鹽消耗,減少含氮、磷等營養鹽在水體中的含量,真的非常重要啊!

錯誤用法:如同七彩霓虹燈的水最漂釀惹ヽ(✿゚▽゚)ノ
正確用法:水流管理做得好,優養化情況自然少

資料來源


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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?

胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)


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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。