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盤點海洋中的「毒系寶可夢」!河豚、貝類有毒不是 they 的錯 ft. 食品技師 Evelyn【科科聊聊 EP71】

PanSci_96
・2021/12/13 ・3035字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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泛泛泛科學Podcast這裡聽:

第二屆泛泛泛科學 Podcast 主題票選「那些搞錯用途的毒物」,請各位泛糰選出兩種「最毒話題」,本集便將由 y 編與「絕命毒師」食品技師 Evelyn,探究動物「天然毒」的可怕之處!

節目將解析海鮮的毒素由來,原來河豚有毒不是 they 的錯?海產店吃「塔香西施舌」也可能意外致死?「吃魚肝補人肝」其實也很危險?節目中讓你「以毒攻毒」,一次獲得解答!

  • 01:41 毒理學小教室:劑量決定毒性

被稱為「毒理學之父」的中世紀鍊金術師霍恩海姆曾說:「所有物質都是毒物,沒有一樣物質不是毒物,但依使用劑量的多寡,可區分為毒物或藥物。」即是後世毒理學家所稱的「劑量決定毒性」,代表世上並無絕對的「毒」,但若劑量達到一定程度,任何物質都可能傷害人體,例如:水過量可能「水中毒」。Evelyn 再補充,外界認為食品添加物「很毒」,但實際得吃到「胃撐」才可能中毒;而動植物產生的天然物質,反而有可能在極低劑量便對人體造成傷害。

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延伸閱讀:

化學殘留、疑似致癌物讓人心惶惶?劑量才是關鍵!—食安基本功(上)

  • 04:29 中毒和過敏是同一件事嗎?

許多人可能會因食物「過敏」、「不耐症」或「中毒」所引起的身體反應相似,而混淆三者的區別。Evelyn 則指出食物過敏是自體免疫系統,因食物引起的異常反應;食物不耐症則是指人體缺乏某種酵素而無法正常消化(如:乳糖不耐症 );食物中毒則指上述兩種情況之外,食品中的物質導致人體部位產生中毒反應,例如:物質作用在神經系統的動作電位上,導致神經性中毒,或作用在腸胃導致嘔吐、腹瀉。三者成因不同,因此也並無關連性。

延伸閱讀:

過敏反應是怎麼一回事?──《毒特物種》

  • 08:59 動植物的「天然毒」

許多動植物在演化出保護自身的生存機制,合成對抗外敵的化合物,可能劑量極低便具有毒性,部分生物也會「再演化」,產生對該毒素的「免疫」機制。Evelyn 舉例,部分藻類為防止被動物食用,會自體合成藻類毒素(Algal Toxins)。雖然河豚與部分貝類對這些毒素免疫,但這些物質仍殘留於他們體內,若經由食物鏈進入人體,便可能產生中毒反應,貝類的麻痺性貝毒便是源自於藻類毒素累積而成。

  • 12:02 有毒河豚比貝類還容易取得

Evelyn 曾試圖做麻痺性貝毒的研究,但由於貝類需食用藻類毒素,才會具有麻痺性貝毒,而一般養殖貝類則會定期檢測水質,也難以具有毒性,因此難以取得實驗檢體,最終研究只得作罷,相對而言河豚的毒素,反而較容易取得。Evelyn 也提及,河豚的毒素多半藏於其皮膚、內臟、卵巢或精巢等處,若經審慎處理,仍可食用其肌肉部位。

  • 18:55 什麼是半致死劑量?

毒理學常以半致死劑量(Median Lethal Dose,簡稱 LD50)作為毒性的指標,意即能殺死一半試驗總體之有毒物質的劑量,通常為有毒物質的質量和試驗生物體重之比,例如:「毫克/千克體重」。該指標可比較各種化合物的毒素強度,也可作為食品規範的參考,Evelyn 以麻痺性貝毒舉例,約每 1 毫克的毒素便會令成人致命,河豚的毒性則稍弱一些。她也提及在海洋生物學界,更常用「mouse unit」(足以毒死一隻試驗小鼠的劑量)做為毒素指標。

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延伸閱讀:

推理系作品中兇手的最愛「氰化物」,它真的有那麼致命嗎?

  • 21:32 吃海鮮「避毒」可以這樣做

1975 年,68 歲的日本國寶歌舞伎演員「第八代坂東三津五郎」曾吃下四份河豚肝,四小時內便一命嗚呼。Evelyn 說明,若食用含有毒素的河豚,人體確實會立即產生中毒反應,因此建議大家,如果擔心食用的海鮮有問題時,可先在口中咀嚼一兩下,若產生刺痛麻痺感,該食品即可能含有毒素,務必將口中食品吐掉。

  • 28:38 海產店吃「塔香西施舌」也會中毒

Evelyn 曾在泛科學文章提及,民國 75 年時曾有國人食用「塔香西施舌」,導致 116 人出現神經性中毒症狀,更有 2 人因此死亡,這即是「麻痺性貝毒」惹的禍。當時因為國內養殖業興起,未建立水質檢測的制度,業者也未察覺藻類增生,導致藻類毒素殘留於貝類,才釀成憾事發生。Evelyn 說明,此後政府單位針對養殖業制定法規,定期做水質監測,便是為民眾的食安嚴格把關。

延伸閱讀:

在海產店吃盤「塔香西施舌」然後就死掉了?——來認識致命的「麻痺性貝毒」

  • 32:28 「燙不死」的河豚與貝類毒素

由於人類常因食用貝類而中毒, 1957 年美國西北大學化學實驗室利用強酸水溶液,從阿拉斯加巨型奶油蚌組織中,萃取出麻痺性貝毒,經實驗純化出各種類似物進行毒性試驗,並將其中強度最高的命名為蛤蚌毒素(Saxitoxin)。此種毒素的結構與特性,類似於河豚毒素,皆屬於水溶性、非生物鹼的神經毒素,並且耐酸、不怕熱,因此無法靠烹調過程「殺毒」。貝類毒素還有下痢性貝毒、失憶性貝毒等種類,國外也有人因此中毒與死亡。

  • 34:54 「吃魚肝補人肝」也可能出事

另一種常見的生物毒素則為熱帶性海魚毒素(Ciguateric Toxins),例如:龍虎石斑魚、笛鯛魚都可能含有此毒素。由於其屬於脂溶性,容易累積在魚類肝臟,較難從外觀察覺,食用時也較不像河豚毒素、麻痺性貝毒會有立即反應,通常會先產生腸胃腹瀉、嘔吐,或皮膚脫皮的現象,而後才會有神經中毒症狀,但過量食用仍有可能加速反應。Evelyn 也提及國人「吃肝補肝」的習慣,導致許多人因熱帶性海魚毒素中毒,建議盡量少食用大型魚類的肝臟部位。

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  • 38:38 同種生物的毒性可能有差異

Evelyn 以麻痺性貝毒為例,季節因素可能讓藻類增生,導致較多藻類毒素累積於貝類中,增進其麻痺性貝毒的強度;若該地的海域較髒,產生麻痺性貝毒的風險也會增加。y 編與 Evelyn 也建議想食用海鮮的民眾,必須找有信譽的餐廳用餐,更不要輕易嘗試「捕捉野生海鮮」自行食用;Evelyn 也表示,許多科學家為了找尋「安全品嚐美食」的方法,進而開始研究生物毒素。

  • 42:24 食物中毒該怎麼辦

Evelyn 表明食物中毒時,必須即刻送醫,並留下食用檢體,以供相關單位做事後檢驗。她也提及,現今醫療技術無法立刻解毒,只能提供支持療法,比如遇到呼吸不順暢時協助患者的肺部暢通,或使用活性碳吸附體內的殘存毒素。呼籲聽眾們享用食物時,仍需小心謹慎。她也再次重申「劑量決定毒性」的概念,說明國外亦有實驗使用河豚毒素,發展局部麻醉劑,可見毒素並非「一定毒」,也可能有其他應用。

延伸閱讀:

你愛吃細菌也愛,那你該擔心什麼?——談台灣近年來的食物中毒

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海洋盛宴——抹香鯨落
黑潮海洋文教基金會_96
・2023/11/05 ・3099字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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  • 文 胡潔曦|黑潮海洋文教基金會 鯨豚保育研究員
  • 本文轉載自黑潮海洋文化基金會《海洋盛宴——抹香鯨落》,歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持黑潮喔!
圖一、抹香鯨舉尾下潛

編按:本文主要內容與圖片摘錄、翻譯自文獻Three-year investigations into sperm whale-fall ecosystems in Japan,期望在頻繁目擊抹香鯨的 7 月,跟大家分享抹香鯨落的研究。

生存在深海中並非容易的事,由於深海裡缺乏陽光與有機物質,許多生物是藉著海水表層落入深海的有機物質維生。當鯨豚死亡後沉入海底,這段過程、遺體以及過程中所形成的生態系均可被稱為「鯨落」。鯨落可以說是生命的延續之源,而這些殞落至海底的鯨豚有如「金山銀山」,不僅能提供大量的有機物,同時也將許多硫化物帶入海底,造福許多海洋生命,因此也有一句話說:「鯨落,萬物生」。這篇文章透過閱讀國外文獻與整理,希望跟大家分享抹香鯨死亡之後的貢獻!

圖二、世界目前已知的鯨落位置,Implant=人工鯨落  Fossil=鯨落化石  Natural=自然鯨落(Li et al. 2022

故事的開始——集體擱淺在日本的抹香鯨

在 2002 年 1 月,日本的西南海岸發生了一起集體擱淺,共發現了 14 隻抹香鯨,而其中 12 隻抹香鯨被綁上水泥塊後,被當地政府沉入了 Nomamisaki 岬角周邊深度大約兩、三百公尺的海裡,形成了多座人工鯨落。當時有許多學者對於抹香鯨落感到好奇,究竟牠們會吸引來哪些生物?而抹香鯨龐大的遺體會需要花費多長時間分解呢?透過這項研究,或許能讓人們對大型齒鯨落的分解過程更加瞭解。

圖三、編號 12 之抹香鯨在 2003 年之手繪插圖(Fujiwara et al. 2007

事實上,在 2002 年以前,多數的鯨落研究出自於美國的加利福尼亞州外海,並以鬚鯨為主要研究對象,而這些鯨落的深度幾乎都落在一、兩千公尺深,比起這次抹香鯨落群的深度深了非常多。而這次大量出現在日本西南海域的多座人工鯨落有著種種獨特性,包含了:深度淺、是大型齒鯨的鯨落等等,也讓學者們充滿好奇心。

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究竟要如何長期觀察抹香鯨落呢?

閱讀至此,不知道讀者們是否有一項疑問?在兩三百公尺深的海裡,既缺乏可見光,同時也承受著數十倍的大氣壓,在這樣的條件下到底要如何觀察抹香鯨落呢?「ROV——水下探測載具」即是這個研究的一大助手,能夠幫助科學家們突破這些困難,不僅能在深海中蒐集珍貴的影像,也可以完成採集的工作。而在團隊耗費了 3 年運用水下載具追蹤其中的五隻抹香鯨後,他們也有了些有趣的收穫,透過圖四可以看到這段時間抹香鯨的外觀變化。

圖四、編號 12 之抹香鯨 a. 2003 年 7 月  b. 2004 年 7 月  c. 2005 年 7 月利用水下探測載具拍攝影像(Fujiwara et al. 2007

經過數年的追蹤後,研究團隊發現,抹香鯨落歷經分解的速度堪稱飛快!根據 2003 年的鯨落研究,學者將鯨豚分解的過程定義為下述四個階段(Smith and Baco 2003),而第一個階段到最後階段可能會歷時數年甚至到數十年,當鯨豚的遺體越大,可能耗時越長:

  1. 移動清道夫階段(Mobile-scavenger):生物會快速消耗掉鯨豚體表上的肉與脂肪。
  2. 機會主義者階段(Enrichment opportunist):生物開始進駐鯨豚裸露的骨頭及周邊富含營養的底層泥沙上。
  3. 化能自養階段(Sulphophilic):骨骼釋放硫化物,供養海洋中依靠硫化物維生的生物。
  4. 骨礁階段(Reef):在所有有機物質被消耗之後,即會進入骨礁的階段。

註解:上述中文名詞翻譯參考自國家地理頻道及國立海洋科技博物館 鯨落展區。

鯨落最快被消耗掉的部分是身上的肉跟脂肪,而這份文獻研究的 5 座抹香鯨落,肉跟脂肪在經過 1 年之後已幾乎被消耗殆盡;經過 1.5 年之後,抹香鯨落已進入化能自養階段,骨骼開始釋放硫化物質;有些大型鯨落從化能自養階段轉為骨礁期要歷經數十年,根據這項研究發現,部分抹香鯨落竟在 3 年後就能夠進入骨礁期,身上所有的有機質都被消耗殆盡,而這樣的進度相較於過去鬚鯨落的研究是非常快的!研究人員初步推測,可能是因為此處的平均水溫相較其他鯨落研究的海域高,生物分解的速度比較快。

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抹香鯨落上意想不到的生物多樣性

這次的研究共有發現超過百種生物聚集在抹香鯨落周邊,包含軟體動物門、多毛綱與甲殼綱的生物等,在 1.5 年後,貽貝是抹香鯨骨骼上最為豐富的生物類群(圖五)。而抹香鯨落整體的生物多樣性在到達 3.5 年時來到高峰,紀錄中共有八十多種生物出現。

圖五、位在抹香鯨脊椎骨的貽貝(Fujiwara et al. 2007

除了確認抹香鯨的腐化速度之外,研究人員也會在探測載具每次下海時採集底部的泥沙,經分析發現,抹香鯨身體下方泥沙中的硫化物濃度,隨著鯨落分解的時間越久,濃度也會逐漸提高,並吸引來大量仰賴硫化物生存的生物。為了進一步確認周遭環境的生物是否與抹香鯨身上的有差異,研究人員也將抹香鯨 10 米以內與外的生物做了比較,發現鯨落 10 米以外的物種與鯨落上的生物完全沒有重疊,也證明了鯨落的出現確實吸引來許多的生物。

鯨落,萬物生

鯨落的各個分解階段吸引了許多生物造訪,肉與脂肪等在幾個月內快速地被消耗掉,有機碎屑也能讓周邊海底的富含養分,而抹香鯨骨能釋放硫化物數年,部分大型鯨甚至可能長達數十年。「鯨落,萬物生」,在鯨豚生命的最後一章,牠們的身體緩緩沉入海底,成為了大量生物的食物來源。至 2022 年為止,目前世界已知鯨落共有約 160 座,也希望隨科技進步,人們能更深入認識鯨落為環境帶來的影響。

影片分享:美國於2019年在NOAA保護區發現的深海鯨落

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參考資料

  1. Fujiwara, Y., Kawato, M., Yamamoto, T., Yamanaka, T., Sato-Okoshi, W., Noda, C., Tsuchida, S., Komai, T., Cubelio, S.S., Sasaki, T., Jacobsen, K., Kubokawa, K., Fujikura, K., Maruyama, T., Furushima, Y., Okoshi, K., Miyake, H., Miyazaki, M., Nogi, Y., Yatabe, A. and Okutani, T. (2007), Three-year investigations into sperm whale-fall ecosystems in Japan. Marine Ecology, 28: 219-232.
    https://doi.org/10.1111/j.1439-0485.2007.00150.x
  2. Li Q, Liu Y, Li G, Wang Z, Zheng Z, Sun Y, Lei N, Li Q and Zhang W (2022) Review of the Impact of Whale Fall on Biodiversity in Deep-Sea Ecosystems. Front. Ecol. Evol. 10:885572. doi: 10.3389/fevo.2022.885572
  3. https://oceanservice.noaa.gov/facts/whale-fall.html
  4. https://natgeomedia.com/environment/article/content-6001.html
  5. https://www.soest.hawaii.edu/oceanography/faculty/csmith/Files/Smith%20and%20Baco%202003.pdf
  6. http://hi.people.com.cn/BIG5/n2/2020/0409/c228872-33936490.html
黑潮海洋文教基金會_96
4 篇文章 ・ 1 位粉絲
  黑潮海洋文教基金會,1998年於花蓮成立,是臺灣第一個為「鯨豚與海洋」發聲的民間非營利組織。最初以鯨豚調查為開端,多年來深耕於海洋議題、環境教育與科學調查,如同一股陸地上的黑潮洋流溫暖而堅定,期許每個臺灣人的心中都有一片海洋。

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為什麼腿短短,走路還搖搖晃晃?解密企鵝賣萌的背後真相!——《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》
晨星出版
・2023/10/24 ・1652字 ・閱讀時間約 3 分鐘

企鵝搖搖晃晃地走路

圖/giphy

說到用兩隻腳走路的鳥類,就不得不提企鵝。企鵝用兩隻腳在冰上搖搖晃晃走路的樣子非常可愛。在水中卻可以自由自在地高速游泳、追捕魚,這兩種樣子帶給人的印象有非常大的不同。

話說,企鵝意外地可以走很長一段距離。牠們會在地上蒐集石頭來作巢,所以當然要可以走到築巢的地點。通常企鵝類的繁殖群會位在距離海岸線幾百公尺的地方,但有時會在距離海岸 3 公里以上的內陸,想像企鵝排成一列搖搖晃晃地走 3 公里,實在是可愛至極。

說是這樣說,但是走 3 公里,我們人類都覺得有點遠了,企鵝真的可以搖搖晃晃走過去嗎?

牠們的走路方式感覺效率很差,好像很累。企鵝走路時腳會使用的力量以及計算其所需能量的研究顯示,企鵝的走路方式一如外表印象,效率很差。大概所有人都會覺得「我想也是」吧,但我們不妨來仔細思考為什麼會效率很差。

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圖/giphy

鵝生好累!企鵝其實一直蹲著?

在討論企鵝的步行時,首先得要知道的是其獨特的體型。企鵝看起來是用兩隻腳站著,腳感覺極端的短。大概因為身上的毛色彷彿穿著燕尾服一樣,總覺得像是人類的喜劇演員一般。

但是牠嚴格說來並不是「站著」。看企鵝的骨骼圖(圖一)就很清楚。髖關節跟膝關節強烈彎曲的姿勢,以人類來說就是「蹲著」。換言之,企鵝時時刻刻都是蹲著的,連走路時也是蹲著的狀態。試著自己蹲著走路看看,就會像企鵝那樣搖搖晃晃地。牠們搖搖晃晃的姿態,背後的祕密就是體型與姿勢。

而由此延伸,企鵝的步行方式非常沒效率的理由,可能就是身體橫向搖擺和轉動幅度非常大。搖擺跟旋轉的動作,對前進而言怎麼看都是不必要的舉動,但是根據之前的研究,其實企鵝不搖晃反而效率會更差。之前也說過雙足步行的動能跟位能要有效率地轉換,才能有效率地運動,但企鵝似乎是用橫向搖擺的動作來進行這種能量轉換。

圖一、企鵝的樣子跟人很像,所以如果讓企鵝在山手線月台上排隊,也不會有人發現(右),但是如果看骨骼(左),企鵝蹲下來就可以跟站著的人類簡單區分開來。

短腿優先?

也就是說,企鵝走路效率不佳的理由,跟牠們這種體型跟姿勢有關。

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企鵝的腳確實很短,以現在還活著的企鵝種類來說,體型最大的皇帝企鵝的體重將近 20 公斤,和澳洲的平胸鳥類鶆䴈幾乎相同,然而比較這兩種鳥類的腿長的話,鶆䴈的髖關節大概在 80 公分高的位置,而皇帝企鵝大概在 30 公分高左右。明明體重差不多相同,企鵝的腳的長度卻只有鶆䴈的一半以下,步行效率差也是沒辦法的事。

本章已經反覆提過好幾次,腿愈長一般來說會步行速度愈快、效率也愈好,企鵝的短腳和蹲下的姿勢非常不適合走路,這點沒有人能否定。

圖/giphy

企鵝的腳會這麼短,恐怕是為了在寒冷地帶保住體溫。雖然也有棲息在熱帶的企鵝,但多數企鵝都棲息在極地,在水中跟地面上不失去體溫就是牠們最重要的課題。四肢末梢要是比較長,就會因為體積的表面積變大,容易失去體溫。所以在寒冷地帶演化的物種,耳朵等突出部位通常都會比較小。

雖然意外地能走很長距離,但企鵝仍然主要屬於在寒冷地區游泳的鳥類,為此演化出的短腿跟蹲著的姿勢,必須讓身體左右搖晃走路來補足才更有效率。

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——本文摘自《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》,2023 年 8 月,晨星出版,未經同意請勿轉載。

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動物移動方式大不同!獵豹為什麼跑這麼快?——《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》
晨星出版
・2023/10/23 ・1560字 ・閱讀時間約 3 分鐘

動物的移動方式及進化

動物會使用肌肉骨骼系統來進行各種運動,有時是只動身體的一部分,有時則是移動整個身體,讓自己移往其他地方的情況。理所當然的是,動物將自己整個身體移動到其他地方,會比只有動一部分身體需要更多的能量。所以移動時會特別需要注重效率。

動物們在進化過程中獲得各種生活形態,以及適合該生活形態的移動方法。只要看看動物們的走路方式,就能理解這個進化過程。

像山椒魚等兩棲類動物,以及蜥蜴、壁虎等爬蟲類,都是從軀幹伸出四肢來撐起身體,並扭動身軀,一一藉著四肢的支點往前方移動(圖一)。扭動軀體的運動跟魚在游泳時的軀幹動作很類似。兩棲類和爬蟲類是脊椎動物進化過程中最初上陸的動物們,本來就擁有類似魚那樣扭動身軀的身體構造,要善用這種構造在陸地上運動,就演化出了這樣的走路方式吧。

圖一、壁虎的步行姿勢。隨著步伐,脊骨(白線)會左右大大彎曲。

後來兩棲類中有一部分軀幹變短、後肢也變得發達,那就是蛙類(圖二)。長長的後肢可以產生強大的跳躍力。說到彈跳,身體要是扭來扭去的穩定性就不好,要是身體變短,就不會扭來扭去的了。因為獲得了短身軀跟長後肢,使得蛙類可以進行大幅度跳躍。

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圖二、青蛙的骨骼標本。長腳可以進行強力跳躍,短短的軀幹則讓跳躍時可以保持身軀穩定。

一部分的爬蟲類(恐龍類)和哺乳類的四肢又更加發達,可以進行多樣化的運動。他們的四肢不只是變長,還跟兩棲類或蜥蜴等爬蟲類不一樣,四肢不是生長在身體兩側,而是下方。往下生長的四肢可以高高舉起軀幹,只要前後擺動四肢就能移動了。

比起移動整個身體,只有四肢動作的效率會比較好。另外,體幹如果可以不激烈動作,身體就可以比較安定,而且更容易控制。結果就能實現高速運動。另外,像鹿或是馬等擅長跑步的動物,牠們的四肢,特別是末端部分會很長(圖三)。腳變長的話,跨一步的距離也就會變長,可以跑得比較快。

圖三、馬(左)和人(右)的骨骼,馬的掌骨跟肱骨差不多是同樣長度,人的骨骼圖為臼田隆行作畫。

本來哺乳類也不是軀幹就保持不動,而是軀幹跟四肢經常一起協調地動作,但是方向跟魚或蜥蜴的橫向運動不同,是身體往腹背方向彎曲再伸直,像是為人熟知的貓科動物跑步時的動作。例如,獵豹跑步時,身體會大大彎曲再伸直,用全身力氣來有力地跳躍並讓步伐加大,創造出陸地上最快生物才有的跑步速度。(圖四)

圖四、跑步中的獵豹。跑步時脊骨(白線)會往腹背方向大大彎曲再伸直,讓每一步的步伐距離變長。

所有哺乳類雖有程度差別,但似乎都有像這樣身體往腹部方向屈伸的動作。前面所述的馬跟鹿等動物,雖然看起來軀幹動作沒這麼大,但脊骨還是會反覆進行彎曲再伸直的動作。只是活動程度比貓科動物少得多了。

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稍微離題一下,從陸地再度回到水中的哺乳類也不例外,海豹或海狗、鯨魚等動物,游泳時的脊椎也是往腹背方向屈伸的。魚類一般是身體往兩側扭動來游泳,所以我們可以說水棲哺乳類的身體往腹背方向屈伸,是因為從腳配置在軀幹下方的哺乳類演化而來,可以說水棲哺乳類才有這樣的特性吧!

——本文摘自《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》,2023 年 8 月,晨星出版,未經同意請勿轉載。

晨星出版
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