大嗓門小青蛙

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。

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。

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。

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）」：

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。

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。

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。

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。

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

• 文／文詠萱

編按：單身長達 10 年的「世上最孤單青蛙」都已經找到伴侶，那__呢？

一人一點錢，救救單身蛙

2008 年時，科學家們在野外發現了一隻瑟溫卡斯水蛙 (Sehuencas water frog，Telmatobius yuracare)，他們將之命名為「羅密歐」，並養在玻利維亞科恰班巴自然歷史博物館 (Bolivia’s Cochabamba Natural History Museum) 的水族館裡。

沒想到，整整 10 年過去了，在 2008~2019 年間，人們居然都沒有在牠的棲息地發現其他野生個體。這讓玻利維亞的環境保護人員非常緊張，因為這很可能代表羅密歐是世界上最後一隻瑟溫卡斯水蛙，假設牠翹辮子了，那這種青蛙也就要絕種了。更慘的是，這種青蛙的平均壽命為 15 年，要是不加緊腳步，可能就來不及了。

為了避免絕種危機，保育人員們積極地在野外尋找雌性的瑟溫卡斯水蛙，同時建立了人工繁殖計畫。但這還不夠，保育團隊甚至在 2018 年為羅密歐建立了一個個人網站，為牠填寫了詳細的交友檔案，並發起募款活動，希望能喚起大眾的注意，讓民眾、科學家、探險家能在野外棲地尋找雌性水蛙個體，讓羅密歐脫離滅絕危機，繼續繁衍下去。

除了上述種種，保育人員還做了許多努力，包括：訪問玻利維亞雲霧森林 (Bolivian cloud forest) 中曾見過此物種的居民，以建立瑟溫卡斯水蛙的足跡地圖；研究棲地水體中物種環境 DNA 及其滅絕原因，並找出方法保護那些留在野外的物種；建立該地區水蛙生物資料庫等等。

真命天女出現啦！

令人慶幸的是，2019 年 1 月，一支探險隊在探索玻利維亞雲霧森林時，竟在溪流中發現了五隻瑟溫卡斯水蛙！分別為三隻雌蛙、兩隻雄蛙，其中一隻雌蛙更正值生育年紀。經過多年等待，羅密歐終於找到他的「茱麗葉」了嗚嗚。

探險隊領導者 Teresa Camacho Badani 對於兩者間的未來十分樂觀，她深信異性相吸的道理。「羅密歐的個性有點害羞，他目前相當健康，喜歡吃東西；而這隻茱麗葉的個性截然不同，她精力充沛，時常游泳，有時候會試圖逃跑。」

危機未解除，兩棲動物陷困境

這些被帶回來的水蛙們將會進行健康檢查，以防止弧菌、真菌傳染病，當然也要讓羅密歐與茱麗葉見面，想辦法創造宇宙繼起之生命，繁衍出未來可以回到自然棲息地的後代。

在過去，瑟溫卡斯水蛙曾在玻利維亞雲霧森林內的溪流、河流與池塘等不到 10 個地點被發現。這些棲地曾有豐富的水生蛙生態，然而，目前玻利維亞、厄瓜多及秘魯的水蛙正在迅速減少，牠們面臨到各種威脅，包含氣候變遷、棲地破壞以及外來種鱒魚等。

全球野生動物保護組織的 Chris Jordan 表示：「將動物帶回圈養是有風險的，但由於野外青蛙數量太少，目前無法長期確保會持續繁殖，不得不帶回人工繁殖。」相關團隊表示會盡力恢復玻利維亞森林特有種青蛙，並將相關寶貴經驗提供給目前正面臨絕種的類似物種。

羅密歐找伴的故事引起了人們對於兩生類動物困境的關注，雖然故事有了好的發展，但人員並未在找到茱麗葉的溪流附近發現其他水蛙，這讓他們對於生態系的健康仍然十分擔憂。

參考資料

• World’s ‘loneliest’ frog gets a date. bbc 2019.01.15

文／李彥輝（生態環境調查工作者）

「海底陷阱」博比特蟲（Bobbit worm）

提到博比特蟲（Bobbit worm），想必大家會想到網路上流傳的影片：一種疵牙裂嘴的潛伏在海底沙中的蠕蟲，當哪個倒楣鬼路過時，就猛然伸出去咬住拖到洞穴裡。

網路上的影片或文章介紹博比特蟲時，也會有簡單介紹：這是一種環節動物門（Annelida）、多毛綱（Polychaeta）、磯沙蠶屬（Eunice）、學名為 Eunice aphroditois 的多毛蟲，生活在印度­洋、太平洋、大西洋較溫暖的海域，通常約 1 公尺長、2.5 公分寬，是一種體型很大的磯沙蠶。

事實上，除了 博比特蟲（Eunice aphroditois），還有其他大型的磯沙蠶，文獻紀錄裡面，有發現 5 毫米的種類，也有長至 6 公尺的紀錄；此外，雖然磯沙蠶大多為 100 至 200 節，但也有 35 節與 1500 節的兩個極端的紀錄。

目前全世界的磯沙蠶屬共有 259 種，廣泛分布於潮間帶到深海的海洋底棲環境，特別是熱帶淺海的珊瑚礁岩等含石灰質的環境。在生態地位上，被視為造成生物侵蝕作用（bioerosion）[註 1] 的主要生物種類之一，通常是鑿洞生物演替（succession of borers）[註 2] 趨於成熟之後的常見物種。

提到這邊，台灣有沒有像博比特蟲這樣子的磯沙蠶呢？台灣有多少種磯沙蠶呢？答案是有的，台灣目前發現有 6 種，2 種為新紀錄種、4 種為世界新種，其中有大型的磯沙蠶還帶著「番刀」呢！以下就一一的介紹台灣的磯沙蠶。

台灣的磯沙蠶

1. 節鬚磯沙蠶（Eunice annulicirrata Miura, 1986）

按照學名直翻中文，稱為節鬚磯沙蠶，最明顯的是牠擁有長且像念珠形狀一節一節的觸角，擁有梳狀的鰓（pectinate branchiae），因為鰓絲（branchial filament）很多，看起來就像是一把把長梳子。牠的體型不大，目前已發現最大的個體約 5 公分長、0.3 公分寬，不過是不完整的標本，真正的長度未知。

世界上有發現節鬚磯沙蠶的地方，目前是日本的相模灣到種子島、父島，從潮間帶到 170 公尺深的亞潮帶（潮間帶低潮線以下一直到 20 至 30 公尺深的海域）都有分布。而台灣目前採集到標本的地方是新北市的蚊子坑、屏東縣的後壁湖與核三廠入水口。此外，筆者檢視小琉球海洋志工隊清理上來的海洋垃圾時，也發現了這種磯沙蠶。

2. 扁磯沙蠶（Eunice dilatata Grube, 1877）

直接翻譯學名的話，稱為扁磯沙蠶，最明顯的特徵就是身體後段體型是扁平的，像是被卡車輾過一樣。牠的觸角形狀像手指，有不明顯的分節；也有梳狀的鰓，不過比較短，鰓絲數目少，看起來像是金龜子鰓葉狀的觸角，屬於體型較大的磯沙蠶，目前已發現最大的個體約 24 公分長、0.5 公分寬。

世界上目前有發現的地方是南半球的帝汶島，北半球日本南部的天草，東南方的父島、母島，西南方的種子島、與論島、沖繩、西表島，以潮間帶為主要分布區。台灣採集到標本的地方則有屏東的萬里桐、核三廠入水口、墾丁，以及台東的基翬和花蓮的石梯坪。

3. 基翬磯沙蠶（Eunice jihueiensis Hsueh & Li, 2014）

這個物種最早被發現的地點在台東的基翬，因此學名也以發現的地點命名。牠的觸角是指狀的，但是沒有分節，像香腸一樣，並有單一的鰓絲，屬於小型的磯沙蠶，個體長度約 2 公分、寬 0.8 公分，發現的環境是珊瑚礁與藻礁的潮間帶區域。看到這邊想必各位會納悶，介紹得這麼簡單，這種磯沙蠶有甚麼特別的？為什麼會被認為是新種？

在提到這種磯沙蠶特別的地方之前，先談到在磯沙蠶屬的分類鑑定時，會按照鰓的分布特徵、跟一種稱為亞足刺鉤（subacicular hook）的構造，用顏色跟末端的型態做為分群（Group），以便可快速的比對相似的種類。而基翬磯沙蠶按照上述的分群方式去比對，發現座落在沒有近似種可以比對的群，所以說，基翬磯沙蠶特別的地方，是鰓的分佈狀況跟亞足刺鉤（subacicular hook）型態結合起來的特徵，是世界上未發現的種類。

4. 網紋磯沙蠶（Eunice reticulate Hsueh & Li, 2014）

這種磯沙蠶特別的地方在於背側有蛇紋狀、具金屬光澤的花紋，這個特徵在全世界已知的種類上都沒有描述到，所以稱為網紋磯沙蠶，不過這個花紋是隨著磯沙蠶長大、體型逐漸發育才越來越明顯的。牠的觸角形狀像手指，有不明顯的分節。這種磯沙蠶也有像長梳子的鰓，是體型較大的種類，個體長度約 26 公分、寬 0.6 公分。發現的環境是珊瑚礁與藻礁的潮間帶區域。

台灣採集到標本的地方包括新北市的蚊子坑、屏東核三廠入水口、台東的基翬。

5. 石門磯沙蠶（Eunice shihmenensis Hsueh & Li, 2014）

這個物種首次被發現的地點為新北市的石門，因此以發現的地點命名。牠是一種小型的磯沙蠶，長度只有 1.2 公分，最寬約 0.09 公分。牠的觸角成棒狀，像肥短的鑫鑫腸。牠最大的特徵是沒有鰓，全世界已知的種類共有 9 種是沒有鰓的，這種是第 10 種。發現地點在潮間帶的藻礁環境。

6. 達悟磯沙蠶（Eunice taoi Hsueh & Li, 2014）

這是一種大型的磯沙蠶，長度有 56 公分，0.4 公分寬，牠的體型是目前台灣已發現的磯沙蠶種類裡面最大的，有 600 多節的紀錄，可以說是台灣的博比特蟲了。牠的觸角尖細狀沒有分節，有梳狀的鰓，不過比較短，鰓絲數目少。牠最特別的地方，是具有一種稱為複合刺形剛毛（compound spinigers）的構造，全世界已知的種類原只有 3 種，這是第 4 種，而此一複合刺形剛毛的外觀，就像是有長柄的原住民番刀。

在網路上流傳影片裡的博比特蟲，都是住在沙地裡面，但是這個物種不僅是住在珊瑚礁或藻礁等環境，還會在裡面鑽洞，構築皮質（leathery）的蟲管，居住在裡面。達悟磯沙蠶的蟲管會延伸出礁岩表面數公分長，甚至可達 30 到 40 公分，上面往往長滿藻類，以致外觀常常看不出來是蟲管。

每根蟲管的主幹挺直，形狀有點波浪狀，有互生的開口位於每個波鋒處。有些蟲管也發現在東部的砂岩與頁岩上，可從潮間帶分布至亞潮帶約 5-7 公尺深。台灣採集到此物種的標本的地方，有屏東萬里桐、台東的伽路蘭、基翬、衫原，花蓮石梯坪。此外，筆者在花蓮港外海潛水的時候，在消波塊上面也有發現這種蟲管，在小琉球潮間帶跟浮潛的時候也有發現，可以說是廣泛分布在台東跟台灣南部的生物礁環境。

最後談談為這個物種命名時發生的小插曲，筆者原本想將這種命名為「台灣磯沙蠶」，原本滿心期待的可以用「台灣」（ taiwanensis）來命名新物種，可是在投稿審核的階段，對方來信說「台灣」這個種名已經有人使用在特磯沙蠶屬（Euniphysa）的物種上了，由於與磯沙蠶屬形態特徵很相似，未來有可能將特磯沙蠶屬歸類在磯沙蠶屬裡面，所以建議我們再取新的名字。收到這樣的回覆，心裡正覺得奇怪，當初在做文獻回顧的時候，台灣明明沒人研究過這個題目啊，結果一查，原來是中國人發表的新物種，因採集地點是在「台灣海峽」而以台灣命名，遇到這種狀況，心裡免不了嘀咕。因此只好另外取名，最後決定採用代表台灣海洋文化的達悟族來命名。另外，雖然筆者還未去過蘭嶼，但是我相信這種磯沙蠶遍布台東的珊瑚礁、藻礁海岸，那裡理應也會有這種磯沙蠶才是。

生長在易被忽視的海濱 尚待研究的磯沙蠶

台灣目前發現的磯沙蠶大多生長在珊瑚礁、藻礁的環境，但對於牠們的生態習性、以及牠們對珊瑚礁或藻礁影響的研究都還付之闕如。台灣擁有豐富多元的海岸環境，除了潮間帶，還有亞潮帶至深海，以及最近爭議不斷的桃園藻礁，可能都還存有未被發現的種類，值得大家花費心思挖掘跟探索。

＊本文轉載自環境資訊中心

注解：

• 注 1：bioerosion：生物對海洋硬基質的侵蝕作用，可由軟體動物、多毛類、帚蟲動物、海綿、甲殼類、海膽以及魚類所造成的，主要探討對珊瑚礁的影響，作用方式為刮蝕、刻蝕、或是鑿洞。
• 注 2：succession of borers：探討新形成的死亡珊瑚礁體，鑽孔生物添入的演變過程，主要有微藻、真菌、海綿、軟體動物、多毛蟲、星蟲動物。這些鑽孔生物在死亡的珊瑚礁造成蜂窩狀的結構，使珊瑚礁結構變得脆弱，進而讓更多鑽孔的生物添入，持續影響讓孔洞變大。

參考資料

1. Day, J.H. (1967) A Monograph on the Polychaeta of Southern Africa, Part I. Errantia. British Museum (Natural History) Publications, London, 374-393 pp.
2. Fauchald, K. (1986) Revision of the Types and Key to the Species of Eunice (Eunicidae: Polychaeta) from the Australian Region. Records of the Australian Museum, 38, 241-262.
3. Fauchald, K. (1992) A revision of the genus Eunice (Eunicidae: Polychaeta) based upon type material. Smithsonian Contributions to Zoology, 523, 1-422.
4. Grube, A.E. (1877) Anneliden-Ausbeute S.M.S. Gazelle. Monatsbericht der Koniglich Preussischer Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 1877, 509–554.
5. Hartman, O. (1944) Polychaetous Annelids. Part V. Eunicea. Allan Hancock Pacific Expeditions, 10, 1-237.
6. Hsueh, P.W. & Li, Y.H. (2014) New species and new records of eunicids (Polychaeta, Eunicidae) from Taiwan. Zootaxa (3802), 151-172.
7. Hutchings, P.A. (1986) Biological destruction of coral reefs. Coral Reef, 4, 239-252.
8. Hutchings, P.A. (2008) Role of polychaetes in bioerosion of coral substrates. Current Developments in Bioerosion, Erlangen Earth Conference Series, 2, 249-264.
9. Lu, H. & Fauchald, K. (2000) A phylogenetic and biogeographic study of Euniphysa (Eunicidae, Polychaeta). Journal of Natural History, 34, 997-1044.
10. Eunice aphroditois. Wikimedia
11. World Register of Marine Species. WoRMS