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超高速真空吸——象之呼吸!速度勝過打噴嚏 30 倍

linjunJR_96
・2021/07/07 ・2145字 ・閱讀時間約 4 分鐘
相關標籤: 大象 (9)

大象的鼻子不只看起來很靈活,也是最萬用的取物工具。一頭大象每天要吃超過兩百公斤的小型蔬果,不過不像其他動物要以口就食,牠們可以用鼻子拿取地上的小塊食物優雅地進食。除此之外,象鼻也能快速吸起大量水分,拿來飲用或幫自己洗澡,可以說是比人類的雙手還好用。象鼻的靈巧與威力背後,其實藏著不為人知的複雜機制。科學家最近在實驗中發現,象鼻的吸氣速度快得驚人,是人類打噴嚏飛沫速度的 30 倍!

大象長長的鼻子重達一百多公斤,卻可以輕而易舉完成許多輕巧的動作。圖/Pexels

喬治亞理工學院和亞特蘭大動物園合作,針對大象如何使用牠長長的鼻子進行一連串的觀察實驗。研究人員將不同大小的切塊蔬菜放在大象面前,供其取用。此時大象會先用象鼻前端去感受食物的大小及數量來選擇不同的應對策略:當食物只有一塊,或是體積較大(邊長大於五公分),大象會直接用鼻子的尖端去抓取;當食物細碎且數量眾多,牠則會一口氣將所有顆粒吸起。如果研究人員端出顆粒極細的麥麩粉時,大象便不再選擇吸氣,因為吸入這麼細小的粉末可能造成鼻塞。相反的,牠會先用鼻子將粉末揉成了一顆球,再直接整顆抓起。

不只如此,平放在地上的一小片洋芋片對大象來說也完全不是問題。大象光是象鼻本身就重達一百多公斤,如此粗壯而巨大的構造卻能夠輕巧的吸起地上的一片洋芋片,完整地放入口中,這得歸功於象鼻強大的吸力,讓象鼻只要輕輕接觸到洋芋片就能將其吸起。

如果你自己嘗試一下,就會發現用鼻孔吸起洋芋片絕非易事,就連吸起一小片衛生紙都有困難。直覺聯想會認為我們肺部不夠力,不過大象肺部在吸入時施加的負壓跟人類差不多在同個量級。

 圖為實驗中,象鼻如何吸起各種不同大小的食物。圖表中,紅色圖標代表象鼻使用吸氣的動作,黑色則表示不用吸氣而是用鼻子尖端拾取,y 軸和 x 軸分別表示食物的數量與大小。如 ( d ) 和 ( e ) 所示,大象先用吸氣的方式吸起薯片,再將之撿起。圖/參考資料 1

真正的差距其實是在鼻孔半徑!利用白努利原理,研究人員建立了一個簡單的理論模型。他們表示在同樣的肺部壓力時,動物吸氣時對外部物體造成的壓力正比於鼻孔半徑的四次方。也就是說,雖然大象鼻孔只有我們的兩倍左右,洋芋片感受到的吸力卻會是十六倍。

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簡單來說,這是因為流速正比於鼻孔面積(也就是鼻孔半徑平方),而白努利定律告訴我們壓力跟流速平方有關係。平方再平方,就是四次方的快速成長。利用這個模型,研究人員估計空氣被吸入大象鼻孔的瞬間流速竟然來到 150 公尺 / 秒,也就是 480 公里 / 小時!這個速度比法國 TGV 高速鐵路的最高時速還要快上不少。相較之下,人類打噴嚏時噴出的飛沫速度大概只有 5 公尺 / 秒,差不多是騎腳踏車的速度,兩者相差 30 倍。

除了取食之外,這次研究還設計了另一組實驗,來測試大象吸水時的行為表現。他們將大象帶到透明水缸前,觀察象鼻吸水時的行為。為了觀察水流的速度分布,研究團隊還特地在水缸中加入了健康的奇亞籽。結果,大象在短短一秒內就吸進了3.7 公升的水,這個流速可是堪比二十個沖水馬桶。不只如此,大象一次吸飽便能將鼻子內裝滿五公升多的水。

 圖為大象吸水的實驗圖。 ( c ) 表中表示的是象鼻吸入的水量與時間的關係。( d ) 圖為象鼻結構示意圖,紅色箭頭表示氣流的方向。圖/參考資料 1

這麼強大的流速和容量乍看之下其實相當不合理,因為象鼻雖然長,但是兩個鼻孔的半徑並不大,似乎沒辦法吸起多少水。為了解開這個謎團,研究團隊在象鼻旁架起了超音波機器,觀察象鼻肌肉的變化。超音波影像顯示,象鼻肌肉在吸水時會快速收縮,造成象鼻孔內的容量增加大約 60%。

有趣的是,象鼻孔在吸氣時並不會明顯的擴張。而當研究人員進一步在水中加入「勾芡」用的麥麩,他們發現象鼻孔擴張的幅度比起清水多了 10%。這似乎顯示大象會根據吸取的物質濃稠程度,調整鼻孔擴張的「用力」程度。利用對鼻子肌肉如此精準的控制能力,讓大象能輕鬆地用長鼻進行細微的動作。

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設計精巧的象鼻,幾乎可以說是一支附帶嗅覺與吸取功能的機械手臂,如此萬用的結構,對善於模仿的人類來說是最好的學習對象。在精密產品的製作過程中,常常可以看到真空夾持器吸起並移動零件,這種機械工具可以使作業進行的過程中不留下任何接觸或黏貼的痕跡。經過特殊設計的救援機器人也有類似的設計,利用長長的軟管結構進入廢墟或其他危險場所,達成人類和傳統機器人無法完成的救援任務。

研究團隊中的 Andrew Schulz 博士說:「象鼻肌肉的行為結合了抓取與吸取。這方面的研究讓我們能將類似的物理機制運用在機器人的設計與建造。此外,非洲象現在已被列為瀕危物種,對於這個神奇物種的深入了解也對保育很有幫助。」

參考資料:

  1. Andrew K. Schulz, Jia Ning Wu, Sung Yeon Sara Ha, Greena Kim, Stephanie Braccini Slade, Sam Rivera, Joy S. Reidenberg, David L. Hu. Suction feeding by elephants. Journal of The Royal Society Interface, 2021; 18 (179): 20210215 DOI: 10.1098/rsif.2021.0215
  2. How an elephant’s trunk manipulates air to eat and drink
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linjunJR_96
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清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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。

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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
來源:內政部建築研究所

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。

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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。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

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。

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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%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

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。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

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。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

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。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

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。

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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。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

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。

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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。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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大象你的鼻子怎麼伸得這麼長?因為多功能皮膚也能伸展!
Peggy Sha/沙珮琦
・2022/08/24 ・1627字 ・閱讀時間約 3 分鐘

「大象~大象~你的鼻子怎麼那麼長?」

在象鼻皺皺的皮膚下面,隱藏著超強伸展力。 圖/envatoelements

喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)最新的研究發現,大象皺巴巴的「皮膚」竟然隱藏著超強的「伸展之力」,跟肌肉簡直就是完美搭檔。有了隱藏的伸展力,大象就能夠加倍發揮象鼻的各種功能,還能將象鼻伸得更長、更遠!

又硬又軟的萬用工具!象鼻究竟有多強?

象鼻實在是非常神奇的存在,它擁有超過四萬條肌肉,既能柔軟靈活地捲起水果和樹葉,又能強悍地打斷樹幹、抵禦攻擊。究竟它為何能這樣「又硬又軟」靈活切換呢?

神奇的象鼻,靈活地就像大象的手一樣。 圖/GIPHY

為了深入探索象鼻的秘密,研究團隊特別跑去亞特蘭大動物園(Zoo Atlanta),設置了高速攝影機,紀錄下非洲大象用象鼻拿取食物的過程。

乍看之下,軟軟的象鼻似乎就像我們的舌頭一樣,是充滿肌肉的無骨組織。然而,它真正派上用場時,可一點兒也不像舌頭呢!透過鏡頭,研究人員發現:象鼻頂部底部的運動狀況完全不一樣。當大象伸長象鼻時,象鼻外側的延伸能力比內側強多了。仔細看看畫面,就能發現外側的象鼻其實伸得更長!

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非洲象用象鼻拿取食物的過程。影/Georgia Tech College of Engineering

秘密就在皮膚裡!打開皺紋發揮伸展之力吧!

至於兩邊的長度為何會有如此大的差距呢?秘密原來就藏在象鼻的皺褶中!研究團隊解剖了大象屍體,發現象鼻外側與內側的皮膚非常不同——象鼻外側那摺疊起來的皮膚,比另一側的皮膚多出了約 15% 的彈性。

更有趣的是,大象移動象鼻的方式,跟章魚觸手這種軟趴趴器官常用的「平均伸展大法」十分不同,象鼻伸展時就像是打開了一把折疊傘,內部是固定的,而傘面則可以向外變寬、延伸。不只如此,大象們還會如同開折傘一樣「分批運動」象鼻喔!

怎麼說呢?牠們運用象鼻時,會先探出頂端,然後視需求一節一節依序運用後面的肌肉,不到萬不得已,絕對不會動到靠近身體這側的肌肉群!學者們表示,大象之所以會這樣動,是因為象鼻前端部分的肌肉量較少,動起來也比較不費勁,而大象其實就跟人類一樣懶,當然是追求越省力越好囉!

在拿取東西時,象鼻會由前往後一節節伸展。圖/envatoelements

借我學一下啦!皺褶象皮竟能應用在機器人身上?

另一方面,象鼻上這些皺巴巴的皮膚其實也十分堅硬,能起到重要的保護作用。比如說,在關節部分,一般肌肉容易拉伸,甚至拉傷,但如果有了皺褶,則需要花上整整 13 倍的力量才能拉伸。

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這樣的保護力有什麼用呢?在未來,或許可以應用在仿生機器人身上喔!許多仿生機器人都會設計液壓系統,雖然十分靈活,但施力時卻也非常容易斷裂。如果我們能在機器人身上添加一些皺巴巴的皮膚,不僅能提供更強大的保護力,也讓機器人在運用上出現更多不同的可能性。

參考資料

  1. Skin: An additional tool for the versatile elephant trunk
  2. Schulz, A. K., Boyle, M., Boyle, C., Sordilla, S., Rincon, C., Hooper, S., Aubuchon, C., Reidenberg, J. S., Higgins, C., & Hu, D. L. (2022). Skin wrinkles and folds enable asymmetric stretch in the elephant trunkProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America119(31), e2122563119. https://doi.org/10.1073/pnas.2122563119
  3. How Skin Helps Elephants Move and Twist Their Trunks
  4. 動物奇門功夫.象鼻神奇構造
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Peggy Sha/沙珮琦
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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鏡子中的大象,給傲慢的人類何種啟示?——《我們與動物的距離》
馬可孛羅_96
・2022/01/15 ・2227字 ・閱讀時間約 4 分鐘

大象極易受到低估,我就低估了牠們使用工具的能力。過去我只見過牠們撿起樹枝搔抓臀部,另外也見過牠們拋擲泥土。在我工作的一座動物園裡,每當寒鴉在象欄的圍牆上啼鳴,那些大象就會這麼做。那些鳥兒就像《拉封丹寓言》(Fables choisies mises en vers)裡的渡鴉一樣。寒鴉也許自認歌聲動人——畢竟鴉科也屬於鳴禽——但音樂品味是極為主觀的。大象會拋擲一大團泥土趕走那些噪音製造者。

我以為大象的能耐就只有這樣而已,實驗從來不曾顯示牠們有更進一步的能力。科學家曾經把食物放在這種厚皮動物搆得到的範圍之外,再提供牠們一根長棍子,看看牠們會不會利用棍子勾取食物。靈長類動物在這項實驗表現得很好,但大象全然不理會那根棍子。實驗的結論認為大象無法理解這道題目,但沒有人想過,說不定問題是出在我們這些研究者根本就不懂大象。

不同於靈長類動物的手,大象的抓握器官同時也是嗅聞器官。大象不只利用象鼻拿取食物,也會加以嗅聞並且觸摸——象鼻充滿神經末梢,尤其是敏感的象鼻末端。大象擁有無可比擬的敏銳嗅覺,因此能夠確知自己抓取的是什麼食物,視覺對牠們而言僅具次要地位。不過,大象一旦捲起一根棍子,鼻道就受到了堵塞。就算棍子能夠接近食物,也還是會對嗅覺造成阻礙。這就像是要求我們蒙上眼睛伸手拿東西一樣,除非是參加派對遊戲,不然我們通常不願這麼做,而且理由很充分。

不同於靈長類動物的手,大象的抓握器官同時也是嗅聞器官。圖/Pexels

我在不久前造訪位於華府的國家動物園,普雷斯頓.福爾德(Preston Foerder)與黛安娜.瑞絲(Diana Reiss)向我展示了坎杜拉這頭小公象在同一道題目、但不同方法呈現的情況下所能夠做到的事情。這兩位科學家把帶有水果的樹枝高高掛在象欄上方,就在坎杜拉抓取得到的範圍之外。他們為他提供了幾件可以使用的物品,包括棍子、一個正方形的箱子,還有幾塊厚厚的木砧板。坎杜拉沒有理會棍子,但過了一會兒之後,就開始用腳踢那個箱子。他沿著直線踢了那個箱子許多次,直到那個箱子位於樹枝正下方,然後用前腳踩上箱子,即可用象鼻勾到那根樹枝和水果。

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坎杜拉嚼食他的獎賞之際,福爾德與瑞絲表示,為了增加這道關卡的難度,他們得把這些物品挪到不同的地方擺放。他們會把箱子放在象欄裡的另一個區域,在坎杜拉的視線之外,於是在他抬頭看見誘人的食物之後,就必須回想先前的解決方案,然後先走離他的目標,前去找尋工具。能夠做到這一點的動物不多,坎杜拉卻能毫不猶豫地到遠處取回那個箱子。後來不給他箱子,他則會把木板疊起來,藉此墊著腳好勾取食物。

坎杜拉的表現顯示他完全擁有對因果關係的理解能力,也就是所謂的「靈光乍現的時刻」(或是更生活化一點:頭頂冒出電燈泡的時刻),而這種能力被視為是高度智慧的徵象。明顯可見,在我們宣稱另一種動物只會拋擲泥土之前,應該先嘗試以牠們的觀點看待世界——就算我們必須想像自己有個像水管一樣的鼻子也不例外。

欠缺證據,不代表沒有證據

這讓我回想起先前的另一項實驗,當時瑞絲和我一起合作,試圖確認大象是否能夠認得鏡中的自己。連同我當時的學生喬許.普拉尼克(Josh Plotnik),我們在紐約的布朗克斯動物園(Bronx Zoo)進行了一項研究。大象在以前從來不曾展現過任何徵象顯示牠們認得鏡中的自己。牠們是不是以為鏡中的自己是另一頭大象,就像猴子看見另一隻猴子的反應一樣?就我們所知,只有人類、猿類與海豚認得自己的鏡像。

然而,先前的測試都只給這種體型最龐大的陸地動物低矮的鏡子,遠比牠本身小上許多。而且鏡子還是擺在室內獸欄欄杆外頭的地面上。大象在那種情況所看見的,可能只是四條腿立在兩層欄杆後方,因為欄杆也會映照在鏡子裡。從那些實驗獲得的令人失望結果,被視為代表了大象不認得鏡中的自己。不過,我們不禁納悶是不是有更好的測試方法。我們特製了一面昂貴的八英呎見方防撞鏡,並且擺放在室外象欄內,好讓大象能夠觸碰、嗅聞以及查看鏡子後方,然後再探索自己的映影。探索是必要的第一步,黑猩猩與兒童也是如此。

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結果,一頭名叫快樂的亞洲象就認得了自己。她站在鏡子前面的時候,不斷摩挲自己前額上一個白色十字痕跡。唯有認知到鏡中的影像就是自己的身體,她才有可能知道那個十字痕跡的存在。這也是對兒童測試自我覺察的做法,大多數兒童都在兩歲以前就會展現出自我覺察的能力。大象被納入擁有自覺能力的動物菁英階層,成了一件備受矚目的大事。新聞媒體的標題忍不住引用一首童謠的歌詞:「她就是快樂,而且她自己也知道!」

事實證明大象比我們原本以為的還要聰明,但更重要的是,這項發現證明了負面證據的局限。你如果在一個特定物種沒有發現使用工具的行為或者自我覺察的徵象,並不能據此認定你對這個物種具有確切的理解。有可能是這種動物欠缺相關能力,但也可能是我們對這種動物欠缺了解:我們有可能提供了錯誤的工具,或是擺放了不適當的鏡子。實驗心理學的一句名言反映了這個洞見:「欠缺證據不代表沒有證據。」

——本文摘自《我們與動物的距離:在動物身上發現無私的人性》,2021 年 12 月,馬可孛羅

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