0

6
0

文字

分享

0
6
0

15 萬年前住在哈爾濱的「龍人」到底是誰?真的是丹尼索瓦人嗎?

寒波_96
・2021/12/17 ・7847字 ・閱讀時間約 16 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

探索滅絕古代人類的領域「古人類學」,2021 年一大焦點是 6 月發表的「龍人(Homo longi)」。這項研究確實增加我們對人類演化史的認識,遺憾的是,論文許多分析令人大失所望,無法提供有意義的新知識。

醜話說在前面,我對龍人研究的個人觀點是:「頂級的材料,瑣碎的分析,悲劇的論述」。

請注意,本文包含古人類遺骸的圖像。

龍人面相重建圖,看看就好,重點是髮型要亂。圖/參考資料 1

有中國特色的化石研究

龍人是一件只有頭骨上半部的化石。新聞賦予它的起源故事滿溢著中國價值,大意是,1933 年時日本佔領中國的東北,一位中國人替日本人在松花江修橋時發現這件化石,覺得很有價值就偷偷藏起來,一直到 2018 年才送到專家手中。

如此傳奇的劇情,《尚氣》續集可以考慮一下。不論上述故事有多真實,龍人都失去出土的脈絡,嚴格的資訊來源只有這件化石本身。但是研究者依然找到可能是化石所屬的地層,進行一番分析,我們就姑且信之。

相關研究最後被編織為 3 篇論文,一篇講化石型態和親緣分析,一篇講地質背景和化學分析,一篇專門命名新物種。參與的研究者主要是中國科學家,還拉到英國大佬史傳奇(Chris Stringer)入夥。這件哈爾濱出土的頭骨,被定義為新的古人類物種「龍人」,學名 Homo longi,龍之名號來自黑龍江。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

值得注意的是,命名新物種的那篇論文,史傳奇並沒有掛名。3 篇論文都發表於 The Innovation,這是一家 2020 年才開始運作的新期刊,名義上掛在 Cell 旗下(Cell 旗下還有 Current Biology、Plant Cell 等期刊),應該是在中國營運。它之前默默無聞,大部分發表和中國科學家有關的論文,這次藉著龍人大肆炒作,很多人才第一次知道。

3 篇論文報告的一系列分析,有些相對可靠,某些非常離譜。比較可靠的有:頭骨內的微量元素和地層類似,故推論頭骨是哈爾濱當地人。腦容量 1420 cc,比大部份智人、已知的尼安德塔人都更大。根據化石 10 處取樣的鈾系定年法,估計距今最少 14.8 萬年。

龍人頭骨面面觀。圖/參考資料 1

型態上,龍人和一些出土於東亞北部的化石最接近,包括陝西的大荔人( Dali,距今 24 到 32.7 萬年前間某個時候)、遼寧的金牛山人( Jinniushan,距今超過 20 萬年)、安徽的華龍洞人(Hualongdong,距今 26.5 到 34.5 萬年前),龍人自己是 14.8 萬年,算最晚的。

光看上述資訊,已經足以建立龍人在人類演化史中,時間、空間、特徵的大致定位:距今 20 到 30 多萬年前,有一群人住在東亞北部,龍人是他們延續到十幾萬年前的後裔。

然而論文的後續分析和詮釋,徹底毀了這項研究。某幾位中國作者受訪的說法,也能看出他們對人類演化的認識,偏差有點嚴重。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

龍人就是丹尼索瓦人?證據嚴重不足

將不同樣本擺在一起,根據相同或相異的特徵製作演化樹,探討彼此間的關係,是常見的分析手段。遺傳或型態特徵都可以用於建構演化樹,不一定哪種比較準。這項研究使用許多化石的型態特徵,建立一個大資料庫,煞有介事地畫出一顆大樹,但是……

夏河下顎,根據裡頭殘存的蛋白質片段,判斷來自一位丹尼索瓦人。沒有證據支持它可以跟龍人頭骨湊成一組。圖/Credit: Jean-Jacques Hublin, MPI-EVA, Leipzig

熟悉古人類學的人,想必能從論文的「演化樹」中看出不少趣味。最值得「稱道」的是,它將青藏高原東部出土,距今 16 萬年的夏河下顎(Xiahe),歸類成龍人的最近親。

而夏河下顎來自一位丹尼索瓦人,對於這種最初由古代 DNA 得知的古人類,我們對其型態特徵所知仍很有限。這讓不少人興奮:看啊這就是丹尼索瓦人的人頭!

可是龍人化石是頭骨上半部加上第二大臼齒,夏河下顎是半截下顎加上幾顆牙齒,除了臼齒型態有些相似,兩件化石彼此間根本毫無重複之處,這樣硬逼程式畫出來的演化樹能信嗎?

型態接近龍人的大荔人、金牛山人都只有頭骨,和龍人的相似算是肉眼可見;華龍洞人在頭骨之外還有幾個牙齒,但是他們的臼齒和丹尼索瓦人應該不像。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

總之,要說大荔人、金牛山人、華龍洞人、龍人這一群人,和丹尼索瓦人最接近,我想光是考慮型態特徵都說不通。

根據眾多古人類化石,型態特徵建構的演化樹。整棵樹到處都是問題。圖/參考資料 1

尼安德塔人最近的親戚,是丹尼索瓦人吧?

另一點匪夷所思的,是某些論文作者對媒體表示「過去認為智人的親戚關係和尼安德塔人最近,但是龍人和智人更近。」

主張「龍人和智人的親戚關係最近」是因為論文建構的演化樹中,龍人、大荔人、夏河下顎等被歸為一群,所有智人樣本同屬另一群,上述兩群彼此最接近,更早之前和尼安德塔人分家。

但是論文作者的認知很明顯是錯誤的。在 2021 年,早就由古代 DNA 和蛋白質的大量分析得知,尼安德塔人和丹尼索瓦人的親戚關係最接近,智人比較遠;也因此論文提出的演化關係,違反當下最扎實的證據。並不是說遺傳材料的價值超過型態材料,而是兩個論點相比,哪邊證據更合適。

由細胞核 DNA 建構,智人、尼安德塔人與丹尼索瓦人間的親戚關係。

論文建構的演化關係,至少還有兩處問題很大,一處是東亞其他化石的位置。納入比較的東亞化石,一部分和龍人歸為同一群,但是年代和龍人相近的馬霸人(Maba)、許昌人(Xuchang),都與尼安德塔人、龍人、智人更早分家。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

更仔細看,許昌人、馬霸人又和印度的 Narmada 最近,而東非的 Ndutu 則夾在許昌人那群和尼安德塔人之間。不是不可能,但是未免太跳 tone。

龍人跟智人最接近?但是龍人那群什麼人都有

另一處問題是,龍人所屬的支系除了東亞化石以外,還包含多件年代與地理皆差異頗大的化石。包括西班牙超過距今 70 萬年的前人(Homo antecessor)、肯亞 20 到 30 萬年前的 Eliye Springs、摩洛哥的 Rabat、德國的 Steinheim(沒那麼確定該歸類為哪款人)。

你說這批時空差異甚遠的非洲人、歐洲人、東亞人之間的親戚關係,會比其他一大堆人更接近?!

還有一項佐證來自古代蛋白質的分析。前人化石只在西班牙一處遺址出土過,沒有從中取得古代 DNA,但是獲得一些蛋白質片段,藉此得知智人、尼安德塔人、丹尼索瓦人的共同祖先,和前人是平行的。這與龍人論文建構的演化樹可謂天差地別。

事實上,在論文的附錄 S-Figure 20 中,還有另一棵演化樹,將前人置於比較合理的位置;但是論文內文提到一次以外,並不強調 Figure S20,我想讀者也不用浪費時間。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
論文的附錄圖 21,依然有明顯問題,但是較為合理的演化樹。儘管論文作者並不太青睞這棵樹。圖/參考資料 1

看到這兒,有人在心裡痛罵這是瞧不起型態分析,獨尊遺傳學證據嗎?提醒諸君,我們怎麼知道夏河下顎是丹尼索瓦人呢?就是用裡頭殘留的蛋白質判斷的。假如一類證據合意就採用,不合意就不看,那便不叫科學研究了。

我個人的意見是,這批樣本間當然有個關係存在,演化樹也常常不會 100% 符合實際的親緣關係;但是根據殘缺型態特徵,硬畫的演化樹,不符合其他證據的可疑之處未免太多,也使得後續衍生的分析沒有任何意義。

算出來智人的共同祖先在 77 萬年前?都不覺得哪邊不對勁嗎!

一句「沒意義」不太負責,我們繼續看再來有多離譜。這一系列分析與詮釋的災難,並沒有在論文作者自我感覺良好的錯亂演化樹後結束,論文接下來的一手是,將型態特徵當作遺傳變異來用。

根據 DNA 或蛋白質的差異,可以估計不同樣本的分家時間、遺傳交流等事件,比方說根據古代 DNA 的差異,估計尼安德塔人和丹尼索瓦人約在 40 多萬年前分家,他們和智人則是 55 到 77 萬年前。而三種人群之間,幾萬年前又發生過幾次情慾流動。

根據蛋白質差異建構的演化樹。前人化石殘存的蛋白質很有限,可以比較的材料很殘缺,所以這棵樹中,尼安德塔人、丹尼索瓦人、智人的關係,和利用完整基因組 DNA 建構的演化樹不同;不過還是可以判斷,三種人彼此較近,和前人的分枝平行。圖/參考資料 12

龍人研究者把型態當 DNA 玩,依樣畫葫蘆得到:龍人和智人約在 94.9 萬年前分家,他們和尼安德塔人則是 100.7 萬年前。到這邊,已經超越遺傳或型態證據的問題,因為最近正經的型態學分析,對於尼安德塔人和智人共同祖先的年代估計,並不會超過一百萬年!!

各位讀者若有興趣,可以自行從其他分枝位置尋找樂趣。這兒提供一條:智人的共同祖先為 77 萬年前,而非洲外的智人是 41.6 萬年前……Errrr,智人到底多久以前有共同祖先,我還真不敢說,但是去問熟悉這個領域的人,大部分都會說 77 萬年早的離譜。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

其實整個看下來不難察覺,這些年代估計都是高估,某些參數設定的問題肯定超級大。見到這種跟一大堆研究不符合,「只有我懂」的結果不斷出現,還敢大辣辣放上論文發表,真的已經超越使用型態或遺傳材料的層次,而是將整個古人類學領域的人當作白痴。

天啊,連幾 % 情慾流動都算得出來,搞到跟真的一樣。圖/參考資料 1

災難至此還沒結束,論文貫徹有資料就可以硬套公式的精神,最後用型態變化的程度,估計各地區與支系的情慾流動,物種誕生方式之類的。不禁讓寫不出論文的研究人員感慨,有些領域一旦掌握稀罕的材料,加上比坦克更厚的臉皮,就是可以隨便唬爛!

演化樹最基本的功能,是告訴我們樣本的親疏關係,誰和誰一夥;其次是每條關係的差異程度,並藉此推算分歧的時間;更進階,還能評估分枝間的交流幅度。然而,龍人論文的演化樹,最基本的親疏位置就大量擺錯,後續衍伸的分析更是慘不忍睹。

不論遺傳或型態,重要的是正確使用材料

有些古生物學家面對質疑的態度是「用論文說話」,不滿意我這篇論文的意見,你為什麼不自己也發表論文講你的?龍人論文的中國作者態度類似如此,面對許多強烈的質疑,回擊說他們建立了龐大的資料庫,大家有不同意見,也可以自己分析。

我認為這是非常不負責任的錯誤態度,因為對就是對,錯就是錯,一篇論文的分析、論點有誤,那就是錯誤,並不受到後續研究影響。尤其是龍人這種錯誤多層次齊出的論文,對它正確的態度,就是明確指出其錯誤,不要讓它誤導不熟悉的人,也要譴責發表這種論文的研究者。

佛系的鷹哥。圖/鷹哥的推特討論串

至於型態和 DNA,各位讀者假如想要理性、中道的意見,來看看古人類學家鷹哥(John Hawks)的說法:

「It’s not a question of DNA being right and morphology being wrong. They just tell us about different things. Morphology tells us about adaptation, convergence, and retained features from deep ancestors. DNA tells us about phylogeny, incomplete lineage sorting, and introgression.」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

鷹哥的意思是,問題並不是 DNA 就是正確,型態就是錯誤,而是兩者告訴我們不同事情。型態告訴我們適應、趨同、繼承自遠古祖先,持續保留的特徵。DNA 告訴我們親緣關係、不同支系分家之前已經存在的差異、情慾流動。

實際上,儘管型態和 DNA 各有適用範圍,兩方面的分析並非互斥,也常常得到類似的結果。用型態建構親緣關係,或是以 DNA 探討適應,同樣能做出非常好的研究。

我想關鍵還是在於要了解問題,尤其是材料和方法的限制;比起知道多少,更重要的是意識到「不知道」多少。

再度強調,龍人研究的問題不是它用型態資料做分析,而是作者們在缺乏相關知識之下,非常自我感覺良好的做了大量分析,得到一個又一個離譜的結果,還大張旗鼓搞國際宣傳。他們自以為知道很多,所以什麼話都敢講,卻完全不知道自己的侷限。

畫過演化樹的人都知道,只要把資料丟進去就一定會有結果,但是垃圾進,垃圾出(garbage in, garbage out)。諷刺的是,胡亂用殘缺的 DNA 畫演化樹,忽視其他方面的證據,其實是遺傳學家常被批評的原因;同樣的事竟然也發生在型態學家身上,實在是眾生平等(?)。

拒絕劣質研究!另外可以注意這張圖中,直立人和其他人的分家年代是 285 萬年前。做出這種分析的人,知道最早的直立人化石只有 200 萬年,最早的 Homo 也才 280 萬年嗎?很明顯,這些數字都被嚴重高估。圖/參考資料 1

持續增添成員,改變認知的人類演化史

也許有人好奇,論文作者還包括這個領域的權威史傳奇,他沒有把關嗎?甚至是他也贊成這些離譜的論點!?我想這個問題,不好說。我的猜測是,他一直對東亞的古人類大荔人、金牛山人感到興趣,很難抗拒龍人的誘惑。

史傳奇更在意的,恐怕是盡快將龍人化石發表,其他人才能再後續研究。至於當下的龍人論文,反正懂的人都懂,古人類學這個領域本來就是什麼話都有人講,中國作者愛說什麼沒那麼要緊。

而史傳奇不太認同,將哈爾濱頭骨定義作 Homo longi 的理由,鷹哥也有提到。同一物種不能重複命名,龍人和大荔人非常相似,中國的老牌古人類學家吳新智(Xinzhi Wu,於不久前的 2021 年 12 月 4 日去世)曾經將大荔人定義為 Homo sapiens daliensis,也就是智人旗下的大荔亞種,因此狀況有點尷尬。史傳奇則偏好命名為 Homo daliensis ,用較早發表的大荔人,來定義包含大荔人、龍人等化石的這一群人。

左邊是龍人,右邊是大荔人,兩者非常相似。圖/鷹哥的推特討論串

所以龍人到底帶來哪些真正的新知?比較合理的推論是,距今 20 到 30 萬年前住在東亞北部,型態上比直立人更接近智人的古人類,像是大荔人、金牛山人,這群人的血脈仍然延續到 15 萬年前左右。他們後來當然是滅團了,但是不清楚在什麼時候。而這群人當初從何而來,和其他人群的關係為何,目前仍不清楚。

漏洞百出的龍人論文發表同時,Science 期刊也發表以色列化石的論文,年代和龍人算是同一個時段。這項研究報告的新化石,型態組合也前所未見,但是並沒有像龍人一般被定義為新的物種。該論文認為,Nesher Ramla 遺址出土距今 12 萬年的古人類,是歐亞大陸西部,更早以前人群的末代後裔。

有趣的是,這點其實和龍人類似。若是推論正確,意思是歐亞大陸一東一西,各自早於 20 萬年前的某古人群,都在 10 多萬年前留下最後身影。

另一方面,今年還有一群古人類學家發表論文主張,定義一款新的物種波多人(Homo bodoensis),取代曖昧不清的海德堡人(Homo heidelbergensis)和羅德西亞人(Homo rhodesiensis)。而史傳奇作為海德堡人的老牌支持者,顯然不太高興。

整個古人類學領域,就這麼持續演化著。

延伸閱讀

參考資料

  1. Ni, X., Ji, Q., Wu, W., Shao, Q., Ji, Y., Zhang, C., … & Stringer, C. (2021). Massive cranium from Harbin in northeastern China establishes a new Middle Pleistocene human lineage. The Innovation, 2(3), 100130.
  2. Shao, Q., Ge, J., Ji, Q., Li, J., Wu, W., Ji, Y., … & Ni, X. (2021). Geochemical provenancing and direct dating of the Harbin archaic human cranium. The Innovation, 2(3), 100131.
  3. Ji, Q., Wu, W., Ji, Y., Li, Q., & Ni, X. (2021). Late Middle Pleistocene Harbin cranium represents a new Homo species. The Innovation, 2(3).
  4. 史傳奇推特對「龍人」的個人觀點
  5. ‘Dragon man’ fossil may replace Neanderthals as our closest relative
  6. Homo longi: extinct human species that may replace Neanderthals as our closest relatives found in China
  7. Mysterious skull fossils expand human family tree — but questions remain
  8. Stunning ‘Dragon Man’ skull may be an elusive Denisovan—or a new species of human
  9. A 146,000-Year-Old Fossil Dubbed ‘Dragon Man’ Might Be One of Our Closest Relatives
  10. A new sister lineage for Homo sapiens – the arrival of ‘Dragon Man’
  11. Wu, X. J., Pei, S. W., Cai, Y. J., Tong, H. W., Li, Q., Dong, Z., … & Liu, W. (2019). Archaic human remains from Hualongdong, China, and Middle Pleistocene human continuity and variation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(20), 9820-9824.
  12. Welker, F., Ramos-Madrigal, J., Gutenbrunner, P., Mackie, M., Tiwary, S., Jersie-Christensen, R. R., … & Cappellini, E. (2020). The dental proteome of Homo antecessor. Nature, 580(7802), 235-238.
  13. 鷹哥推特對「龍人」的觀點
  14. Hershkovitz, I., May, H., Sarig, R., Pokhojaev, A., Grimaud-Hervé, D., Bruner, E., … & Zaidner, Y. (2021). A Middle Pleistocene Homo from Nesher Ramla, Israel. Science, 372(6549), 1424-1428.
  15. Roksandic, M., Radović, P., Wu, X. J., & Bae, C. J. (2021). Resolving the “muddle in the middle”: The case for Homo bodoensis sp. nov. Evolutionary Anthropology: Issues, News, and Reviews.
  16. 史傳奇推特對「波多人」的個人觀點

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
寒波_96
193 篇文章 ・ 1086 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
E10 低碳汽油:台灣減碳新契機,為何我們應該接受?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/01/17 ・3468字 ・閱讀時間約 7 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文與美國穀物協會合作,泛科學企劃執行。

台灣將在 2040 年禁售燃油車。但別急,現在路上開的舊有車款不會馬上報廢消失,因為舊有的車輛會繼續開到年限結束。根據計算,當禁售燃油車的那一天來臨時,還有大約 60% 的車輛是燃油車。這時,在多數交通工具還是燃油的情況下,美國、歐盟等國已經開始使用酒精燃料來減少碳排放,那麼,台灣也能做到嗎?

你聽過 E3、E10 汽油嗎?

這是指在汽油中加入酒精,E3 代表有 3% 的汽油被酒精取代,而 E10 則是 10% 的汽油換成酒精。酒精是一種抗爆震性能更好的燃料,且比化石燃料更環保,因為它可以來自生質燃料,碳排放也較低。即便算上運輸和加工的碳足跡,用玉米製造的乙醇仍比傳統汽油的碳排放低了 43%。其實,在美國、歐洲、澳洲等地,E10 或更高比例的酒精汽油早已廣泛使用,這在我們之前的影片中也有提過。

現在,台灣有 14 間加油站可以加到 E3 汽油,而中油也正積極促使相關部門開放 E10 汽油的銷售。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

不過,在推動這項改變之前,仍有許多民眾對酒精汽油有疑慮。大家最關心的問題是,把不是汽油的燃料放到引擎中,到底會不會對車輛引擎造成不良影響?例如會不會影響引擎運行,甚至影響里程數?
其實,換燃料確實會對引擎有影響,因為不同燃料燃燒後所產生的能量與副產物都不一樣。但別擔心,根據我們之前的討論,2011 年以後生產的所有汽車,還有大部分 1990 年代後期生產的汽機車,都能直接相容 E10 汽油。換句話說,除了少數舊車或特殊車型,約 95% 的汽機車都不需要擔心這個相容性問題。

2011 年以後生產的所有汽車,還有大部分 1990 年代後期生產的汽機車,都能直接相容 E10 汽油。圖 / 美國穀物協會提供

E10 汽油在效能上的表現,會不會受到影響?

學過化學的人都知道,燃燒其實是一種氧化反應,可以用化學式表達。也就是只要汽缸的大小是固定的,就能算出空氣中能參與氧化反應的氧氣分子有多少,進而推算出每次汽缸燃燒時,應該搭配多少的燃料。

當引擎運作時,汽缸內的氧氣分子會與燃料反應,產生動力。為了最佳化效能,引擎的噴油嘴會精準控制每次的進油量,確保空氣和燃料的比例,稱為「空燃比」。接著調整噴油嘴的設定,讓出油量符合我們的需求。

每當空氣成分改變,燃料量或燃料的種類更換時,空燃比就會產生變化。在燃料相對空氣來說比較多時,我們通常稱為「富油」;相反的,如果燃料相比空氣來的少,就稱為「貧油」。如果我們把汽油換成百分之百的酒精,因為酒精每單位體積所需要的氧氣比較少,而且熱值比較低,因此會產生貧油現象,推力感受起來自然也會比較低。

要解決這個問題,方法其實不難,只要增加燃料量即可。而巴西早已證明,使用 E100 汽油是可行的。巴西近 50 年來推動 E85、E100 燃料車輛,並展示了彈性燃料引擎的優勢。

而巴西早已證明,使用 E100 汽油是可行的。巴西近 50 年來推動 E85、E100 燃料車輛,並展示了彈性燃料引擎的優勢。圖/美國穀物協會

這類交通工具被稱為彈性燃料引擎,顧名思義,能很彈性的使用汽油、E100 酒精汽油、或是任何比例的甲醇、乙醇、汽油的混合物。彈性燃料引擎跟一般引擎最大的差別,就是內建了「燃料成分感測器」。能透過判斷燃料的種類與比例,調整噴油嘴的出油量設定以及點火正時,讓引擎的輸出動力維持在最佳狀態,確保引擎效能不受影響。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

所謂的點火正時,指的是火星塞點火的時機。不同的燃料,化學反應的速度與膨脹的體積不同,當然會對應不同的點火時機。

但是 E100 其實也不是純酒精?

大家都知道,蒸餾酒需要經過多次反覆蒸餾,為什麼不能只蒸餾一次就好呢?原因在於,酒精與水的沸點雖然不同,但它們不完全互斥,會產生交互作用。在蒸餾過程中,即使酒精的沸點較低,水仍然會在加熱的過程中,隨著酒精部分蒸發進入容器中。

事實上,當酒精濃度達到 95.63% 時,不論再怎麼蒸餾,濃度也不會再上升。這是因為當酒精濃度接近這個比例時,酒精與水的沸點非常接近,這種現象稱為「共沸」,意思是酒精和水的混合物會一起沸騰,無法再進一步蒸餾分離。

共沸現象的結果,就是為什麼市面上銷售的藥用酒精,濃度最高都是 95%,而非 100%。因為更高濃度就必須使用脫水劑等方式處理,成本會提高,或是因為有添加物而不符合藥用標準。所以當然,E100 汽油裡面,實際上使用的也是濃度 95% 的酒精,而不是 100%。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
E100 汽油裡面,實際上使用的也是濃度 95% 的酒精,而不是 100%。 圖 / 美國穀物協會提供

解決迷思:酒精汽油是否容易因吸收水分,而產生油水分離?

事實上,酒精和水是高度互溶的,這使得高比例的酒精在汽油中有更高的水分耐受性。簡單來說,進入油箱的水氣,會溶在酒精汽油中而不會產生油水分離。

根據美國國家可再生能源實驗室的研究,即使在高溫高濕的極端環境下,E10 酒精汽油也需要經過三個月才會出現明顯的油水分離。而三個月也是一般汽油建議最長的保存時間,因為汽油放太久就會氧化。

也就是說,酒精與水混和物的特性,不是把酒精和水的相加除以二那麼簡單,它們的交互作用更加複雜。

一篇刊登在《國際能源研究期刊》的研究指出,在可變壓縮比引擎中的實驗結果,加入酒精後,引擎的功率會逐漸升高,在 E10 酒精時為最佳比例效果。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

當然,實際情況和實驗室當然不能直接類比。大多數汽車和機車並未專門為酒精汽油做調整,那這樣會有多大影響呢?根據英國政府的官方結論,直接使用 E10 汽油與一般汽油相比,每公升的里程數大約會降低 1%,但在日常駕駛中,這個差異幾乎不會被察覺。實際上,載貨量和駕駛習慣對油耗的影響,遠遠大於是否使用 E10 汽油的影響。

更好的一點是,酒精其實是一種常見的工業用品,以每美國為例,在過去一年中,酒精的離岸價格實際上都比汽油還低,因此不用擔心酒精會讓油價變貴。

此外,經過調校的引擎也不必擔心推力問題。事實上,F1 賽車從 2022 年開始使用 E10 作為燃料,納斯卡賽車更早在 2011 年就採用了 E15 燃料,運行上沒有太大問題。

F1 賽車從 2022 年開始使用 E10 作為燃料,納斯卡賽車更早在 2011 年就採用了 E15 燃料,運行上沒有太大問題。圖/unsplash

最重要的是,使用 E10 燃料的好處明顯更多。由於酒精和烷類燃料的分子式不一樣,酒精分子式中多了一個氧原子,這使得燃燒過程中反應會更完全,能夠產生更多二氧化碳而非有毒的一氧化碳,同時降低一氧化氮和二氧化氮等氮氧化物的產生。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

最關鍵的一點,酒精與化石燃料相比,能夠更快速地幫助減碳。只要確保使用永續農法、不與糧食競爭土地的前提下,所製造的玉米乙醇,碳排量就是比化石燃料還要低。

E10 低碳汽油是填補減碳缺口的最快方案,挑戰只在接受度

英國引入 E10 後,每年減碳 75 萬噸,相當於減少 35 萬輛汽車的碳排量。而台灣呢?目前根據政策規劃,台灣 2040 年起將新售的汽機車全面電動化。依照這個目標進程,在 2025 年將達成減碳 288.6 萬噸的目標。然而,這距離運輸部門須減少 487 萬噸碳排量目標,還差 198 萬噸。

如果燃油車全面改用 E10 低碳汽油,則能減碳 202 萬噸,幾乎能完全彌補缺口。這項方案的優勢在於,E10 與一般汽油性質相近,不需更換新的引擎設計或架設特規加油站,執行門檻低。

實際上,目前推動低碳汽油最大的瓶頸,大概就是民眾對於這個新燃料的接受度了吧!如果接受度提升,購買量上升,成本也有機會進一步再下降。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
222 篇文章 ・ 313 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

1
0

文字

分享

0
1
0
解密離岸風電政策環評:從審查標準到執行成效,一次看懂
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/21 ・3546字 ・閱讀時間約 7 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 環境部 委託,泛科學企劃執行。 

政策環評是什麼,跟一般環評差在哪?

隨著公共建設的規模越來越大,傳統的環境影響評估(EIA),難以應對當今層層疊疊的環境議題。當我們評估一項重大政策時,只看「單一開發案」已經不夠,就像評估一棵樹,卻忽略了整片森林。因此,政策環境影響評估(SEA)應運而生,它看樹,也看森林,從政策的角度進行更全面的考量與評估。

與只專注於「單一開發案」的個案環評不同,政策環評更像是一場全面性的檢視,強調兩個核心重點:「整合評估」與「儘早評估」。簡單來說,這不再是逐案評估的模式,而是要求政府在制定政策時,就先全面分析可能帶來的影響,從單一行為的侷限中跳脫,轉而聚焦在整體影響的視角。無論是環境的整體變化,還是多項行為累計起來的長期影響,政策環評的目的就是讓這些潛在問題能儘早浮現、儘早解決。

除此之外,政策環評還像是一個大型的協商平台,以永續發展為最高指導原則,公開整合來自不同利益團體、民眾與各機關的意見。這裡,決策單位不再只是單純的「評分者」,而是轉為「協調者」或「仲裁者」,協調各方的意見看法在這裡得到整合,讓過程更具包容性。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

政策環評並沒有所謂的「否決權」,而是側重意見的蒐集與整合,讓行政機關在政策推動時,能更全面地掌握各方意見。政策環評旨在建立系統化、彈性的決策評估程序(包含量化、特徵化等評估方式),也廣納社會面或民眾滿意度等影響因子,把正式與非正式的作法一併考量進去。再來,決策程序中能層層檢討、隨時修正,也建立了追蹤機制和成效評估標準(如環境殘餘效應、累積效應等),透過學習來強化決策品質與嚴謹度。就像一場球賽,隨時根據變化、調整策略。

這樣的制度設計,就非常適合離岸風電這類規模大、跨區域、影響層面廣泛的能源政策評估,讓我們可以在政策推動初期就想到整個工程對環境、產業發展與社會的諸多影響,也為後續政策執行奠定更穩固的基礎。

政策環評並沒有否決權,而是重在整合各方意見、量化影響以及建立追蹤與修正機制,這樣的制度設計便適用於離岸風電等大型政策評估。圖/envato

離岸風電為何需要的是政策環評?

離岸風電是能源轉型的重要策略之一,但這不是只在某塊空地上架幾個風車,而是要在廣闊的大海中進行大規模建設,牽涉的不僅是發電,還涉及海洋保育、航空交通、水下文化資產等議題,更與當地漁民的權益息息相關。

這樣的大型離岸風電工程,因海洋環境的風險和不確定性極高,很容易讓人擔心生態影響。如何在海洋生態保護和綠能發展之間找到平衡點?這就需要政策環評的把關,從多方檢視這些複雜的挑戰,確保政策推行既能穩妥,又能達成發電目標。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

2016 年 3 月,經濟部自願提出「離岸風電區塊開發政策評估說明書」,是臺灣首次針對再生能源政策所進行的政策環評。根據這份評估說明書,政府將採分期公告、逐年檢討的方式,每三年開放 0.5~1 百萬瓩(GW)的電量額度鼓勵業者投入開發。當時環保署(現為環境部)歷經九個月召開 2 次意見徵詢會議,蒐集環評委員、專家學者、相關機關、民眾等意見,最終於同年 12 月的環評委員會作出徵詢意見。這些協商和檢討的過程,讓政策「名正言順」,得以充分顧及各方利益與生態平衡。

共通性環境議題與因應對策

在「離岸風電區塊開發政策評估說明書」中,環評會議盤點了開發過程中共通的環境議題。

首先,對於海洋生態保育的重點,特別是對中華白海豚的保護。環評會要求風機基座必須距離白海豚棲地1公里以上,以減少對其生態的干擾。實際上,這項規範在後續的實務執行中更為嚴格,例如,福海二期示範風場已退縮到 2.5 公里外,臺電二期風場甚至退到 4.2 公里外,顯示政策環評確實發揮了實質作用。此外,針對施工期間的聲音干擾,要求施工需有 30 分鐘以上的打樁緩啟動時間,並限制聲量不得超過 180 分貝等。

針對鳥類保育,政策環評也訂立了具體規範。其中,包括風機之間必須留設 500 公尺以上的鳥類穿行廊道,並在施工期間避開每年 11 月至隔年 3 月的候鳥過境期。同時,為確保這些措施確實生效,工程方也被要求設置「鳥類活動監測系統」,持續追蹤、評估風場對鳥類的影響。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

此外,環評會也確立了「先遠後近」的開發原則,要求優先開發較單純的航道外側區塊,待累積足夠經驗及相關資料後,再進行近岸區域的開發。這項原則考量了近海生態系的複雜性,也顧到養殖漁業的漁民權益,展現出政策環評在平衡發展需求與環境保護上的價值。

新一代的審查機制:達成能源轉型及環境保護雙贏

為提升環評效率並確保審查品質,環境部參考過去離岸風電審查經驗,制定「風力發電離岸系統開發行為環境影響評估初審作業要點」,建立了全新的二階段審查機制。

環境部推動二階段審查機制,提升離岸風電環評效率與審查品質。圖/envato

這套新機制分為兩個階段。第一階段,就像「初步檢查」,由環境部依照檢核表進行初審,並由環評審查委員會執行秘書邀集 2-5 位環評委員進行初審,通過第一階段初審之業者,可取得經濟部遴選資格,其初審結果有效期為兩年,必要時可申請展延一年。接著進入「第二階段」,開發單位檢附目的事業主管機關核配的容量證明文件等資料,提供更詳細的環境影響說明書以進行實質審查。

檢核表明確規範了 15 大項審查事項、112 項檢核項目,涵蓋開發案的全生命週期。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

工程面,包含風機及海上變電站基礎設置、海域電纜路線規劃、陸域設施工程等硬體設施的規範。其中,風機基礎設置必須避開海岸保護區、河口、潮間帶等環境敏感區域,且須進行地震危害度分析。海域電纜部分,除特殊情形外,埋設深度至少須達 1.5 公尺,且不得跨越中華電信海底電纜 1 公里的範圍。

環境保護上,檢核表則對施工噪音管制訂立了明確標準。舉例來說,打樁期間警戒區 750 公尺範圍內的水下噪音不得超過 160 分貝,且必須全程採用最佳噪音防制工法。同時,每個開發案或聯席審查的風場,同一時間內只能進行一支基樁施作,而日落前一小時到日出前也不得啟動新的打樁作業。

環境監測計畫更是檢核表中的重點,分為「施工前、施工期間、營運期間」三階段,每個階段都規定了詳細的監測要求(包括海域底質監測、水下噪音監測、鯨豚目視監測等)。以鯨豚監測為例,每年需執行20趟次,四季中每季至少執行 2 趟次。此外,所有監測數據都必須上傳至環境部「環保專案成果倉儲系統」(https://epaw.moenv.gov.tw/)供各界查閱。

這套標準化的審查機制不僅解決了「同一風場可能有多家廠商重複調查或審查」的資源浪費,也透過明確的檢核項目,讓開發單位在規劃階段就能掌握更具體的環境保護要求。不僅如此,該機制亦確保了環境保護標準前後一致,避免不同案件之間標準不一。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

結語

透過新的審查機制,環境部正積極推動再生能源開發案的環評審查作業,在提升行政效率之餘,也確保環境影響評估的品質,支持臺灣的離岸風電開發及國家能源轉型政策,也做好把關。藉由標準化檢核表和二階段審查制度,期待能在推動能源轉型的同時落實環境保護。

為確保制度能持續精進,環境部每半年至一年會進行制度檢討,並持續公開所有環評書件於「環評書件查詢系統」(https://eiadoc.moenv.gov.tw/eiaweb/)。此外,環評會議召開前一週,也必須在指定網站公布開會訊息,讓民眾能申請列席旁聽或發表意見。透明化措施一方面展現了政府推動永續發展的決心,另一方面也確保全民能共同參與監督離岸風電的發展過程。未來,這套制度將在各界的檢視與建議中持續完善,為臺灣的永續發展貢獻心力,發揮環評作業的最大效益。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
222 篇文章 ・ 313 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

1
1

文字

分享

0
1
1
貓咪也會學鳥叫?揭秘貓貓發出「喀喀聲」背後的可能原因
F 編_96
・2024/12/24 ・2480字 ・閱讀時間約 5 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

F 編按:本文編譯自 Live Science

貓是一種神秘而又引人注目的動物,牠們看似深居簡出,但擁有多元的聲音表達:從吸引人類注意的「喵喵叫」,到面對威脅時的「嘶嘶聲」與低沉的「咆哮」。

延伸閱讀:貓咪為什麼總愛對人喵喵叫?看貓如何用聲音征服人類的心

然而,細心的貓奴們可能會注意到,貓有時會對著窗外的鳥兒或屋內小動物玩具,發出一種獨特的「卡卡聲」或「咯咯聲」。這種聲音既像牙齒打顫,又好似一陣陣輕微的顫鳴,卻很難歸類到常見的喵叫或咆哮裡。這種名為「chatter」的行為,究竟在貓的生活中扮演什麼角色?目前科學界尚未對此有定論,但有幾種廣為討論的假說,或許能為我們提供一些思考方向。

卡卡叫:情緒的釋放或表達?

有些貓行為專家推測,貓咪在看到獵物(如窗外的鳥、老鼠)卻無法接近時,會因「欲捕無法」的挫折感或興奮感,發出這種「卡卡聲」。就像人類遇到障礙時,可能會發出抱怨的咕噥聲或乾著急的嘆息聲一樣,貓咪的「喀喀聲」也可能只是把當下的情緒外顯,並非有特別針對人或其他動物的溝通目的。

  • 情緒假說
    • 挫折:當貓看見鳥兒在窗外飛舞卻無法撲殺,內心焦躁,遂用聲音抒發。
    • 興奮:或許貓在準備捕獵時也感到高度亢奮,因此嘴部不自覺抖動並出聲。
貓咪的「喀喀聲」可能源於挫折或興奮情緒,表達捕獵受阻的內在反應。圖/envato

要在科學上驗證「情緒假說」並不容易,因為需要同時測量貓咪行為和生理指標。例如,研究人員可能需要測量貓咪在卡卡叫時的壓力荷爾蒙變化,才能確認牠們究竟是帶著正面興奮,或是負面挫折的情緒。不過,由於貓的獨立特質,實驗設計往往困難重重,樣本量要足夠也不容易,所以至今沒有定論。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

增強嗅覺?貓咪的「第二鼻子」

另一種說法則認為,貓咪發出「卡卡聲」時,可能同時開啟了其位於口腔上顎的「犁鼻器」(vomeronasal organ),也稱作「賈氏器官(Jacobson’s organ)」。這個感知器官能捕捉一般鼻腔聞不到的化學分子,如費洛蒙或特定氣味分子,因此對貓的求偶、社交和獵捕行為都非常重要。

  • 嗅覺假說
    • 張口呼吸:如果貓咪一邊「咯咯咯」地開合上下顎,可能在嘗試讓空氣(及其中所含的氣味分子)進入犁鼻器。
    • 蒐集更多環境資訊:在確定下手前,更完整的嗅覺分析或能提高牠們獵捕成功率,或是幫助判斷環境中是否有其他潛在威脅或機會。

然而,要科學驗證「增強嗅覺假說」同樣不簡單。研究人員不僅要觀察貓咪在卡卡叫時的行為,也需要測量牠們是否真的打開了更大的氣道,並在那個同時有效使用犁鼻器。這些行為與生理測量都必須在相對可控卻又不影響貓自由行動的實驗環境中進行,實務上難度頗高。

聲音模仿:貓咪的「偽鳥叫」?

貓咪的「卡卡聲」或許是為了模仿獵物的聲音,讓獵物降低警戒。圖/envato

第三種最有趣也最具「野性色彩」的假說,是「模仿獵物聲音」。在野外,一些中南美洲的小型貓科動物(例如:長尾虎貓,又稱美洲豹貓或瑪家貓,Margay)曾被觀察到,在捕獵小猴群時,發出類似猴子叫聲的音調;有些當地原住民族群也傳說,叢林裡的某些捕食者會模仿目標獵物的聲音來誘捕。由此推測,家貓看到鳥兒時發出的「卡卡聲」,可能包含些微模仿鳥兒啁啾的元素,試圖降低獵物警戒或甚至吸引獵物靠近。

  • 模仿假說
    • 案例參考:野生貓科動物曾出現學習或偽裝聲音的紀錄。
    • 家貓可能繼承的行為:家貓的祖先——北非野貓(African wildcat)及其他小型貓科物種,是否具備聲音模仿能力?這在生物演化研究上仍是未解之謎。
    • 缺乏大規模觀察:由於小型野生貓科動物研究資料有限,且家貓實驗更不易做大樣本長期追蹤,最終導致此理論尚未獲得廣泛實證。

貓咪行為研究的挑戰:野性祖先的重要性

探討貓咪行為,常常需要回溯至野生祖先的棲地環境。家貓(Felis catus)普遍被認為源自北非野貓(Felis lybica),然而,野貓習性的研究本就不多,尤其是關於聲音與捕獵策略更是資料有限。我們想知道「為什麼家貓會卡卡叫」,首先要確定:「牠們的野性祖先或其他小型貓科,也有同樣的行為嗎?」若有,家貓則可能繼承自古老基因;若無,則可能是家貓在與人類共處的環境中演化出的新行為。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
如果要探查家貓「卡卡叫」的原因,還需要了解其祖先或其他小型貓科是否具有類似行為。圖/envato

再者,貓在實驗室中的「不可控」因素相當多。貓不像狗般樂於服從人類指令,常有自己的規律與個性。要在實驗情境下穩定地誘發貓的「卡卡叫」行為、同時檢測牠們的生理和心理反應,並確保每隻貓的個體差異都被考慮到,這些都對研究團隊是極大考驗。

對於許多貓奴來說,貓咪坐在窗邊,一邊盯著外頭的鳥兒或松鼠,一邊發出獨特的「卡卡聲」,是一幕既可愛又神祕的風景。究竟牠們是在抒發情緒、強化嗅覺、抑或真的在「假扮鳥叫」以誘捕獵物?目前沒有確切的答案。然而,也正因為這層未知,貓貓才更顯得迷人。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

F 編_96
21 篇文章 ・ 0 位粉絲
一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃