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防災2.0專題(一): 開放資料 時空演繹力

陳 慈忻
・2013/07/03 ・3152字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

本文由國科會補助,泛科學獨立製作

台東太麻里鄉中繼屋的重建畫面;公開重建工程的資訊,民眾能夠發揮更大的監督力量。圖片來源:Flickr作者,台東影像行腳開放資訊

國際資料中心(Internet Data Center,IDC)在2011年的報告《Digital Universe Study: Extracting Value from Chaos》指出,全世界的數位資料每兩年就會成長為2倍以上,現在是「Big Data」的時代,但如何應用在防災、災害應變、以及災後重建之上呢?台大地理系的孫志鴻教授是國家地理資訊系統的計畫主持人,他也致力規劃資訊開放的平台架構,在這篇專題中,孫教授從近年印尼的開放政府談起,切入災難與資料之間的關係。

印尼「開放政府」

近年來推動「開放政府」運動的著名案例中少不了印尼。過去印尼政府從高官到基層公務員都以貪汙為常,外國人在過海關時若是護照裡沒有夾美金就會被刁難,號稱是世界貪汙第1名的國家,但是開放政府運動卻改變了印尼,讓我們來看看印尼的故事。

2004年,印尼首任民選總統蘇西洛上任就接到燙手山芋:南亞大海嘯重創印尼,超過二十萬人死亡,除了海嘯本身的災難,「世界各國捐了75億美金進來重建,印尼民眾都知道錢交到政府手裡會被貪汙,成為另一個大災難。」孫教授說。面對雙重挑戰,這個新任總統依照兩個簡單的原則解決了貪汙的問題:第一個是資訊公開,第二個是民眾參與。

資料公開使得重建工程的細節得以被全民監督,12,000個工程專案發包出去,過去可能會敷衍行事、貪污了事,但是資料公開後使規畫書細節攤在陽光下,民眾可以自己監工,效果非常好。

透過這次災後重建的經驗,印尼還解決了人民與政府的仇恨。「印尼北邊亞齊省的人民在荷蘭殖民的300年間不斷與荷蘭對抗,是獨立戰爭中出力最多的,但是印尼獨立之後的首都卻是在南邊的雅加達;後來還在亞齊省發現石油,但是錢都被南方的中央政府拿走。30年來亞齊人累積許多不滿,獨立聲浪越來越大,雅加達政府派軍隊鎮壓後當地五千多個民間領袖被殺,仇恨更加深刻,開始以牙還牙的惡性循環。」孫志鴻教授描述這段歷史故事,也說到印尼族群關係的複雜,但是在南亞大海嘯災後的1年重建之後,資訊開放造就有效率的重建成果,居然感動了當地的叛軍,造就了叛軍與政府談和、一起重建的局面。

MAKOCI平台:穿越過去、現在、未來

從印尼的災後重建案例,可看出公開資料對災後重建的益處,那麼對災前預防和災時應變又能有那些助益?

如何有效率地整合政府部門、與民眾溝通是防災的重要課題。「我們從十幾年前發生921大地震的時候就在想:每次發生大型災害後的1個星期會非常混亂,於是開始從資訊科技想辦法。」孫志鴻教授兩年前開始發展「MAKOCI」平台,運用雲端運算技術的GIS能讓使用者看到過去、現在與未來。

「過去」就是GIS的資料庫,像是人口、氣候、災害等資料在GIS資料庫裡都有空間座標,很容易查詢、展示在地圖上;「現在」是透過感測器(sensor)即時監測,包括在空中的衛星與飛機、在地面上的各種感測器所收集的即時資料,也可以展示在地圖上;「未來」的事情還沒發生就無法在資料庫裡查詢,但是使用者可以選擇「模式(model)」來預測、模擬還沒發生的災害影響。模式就是真實世界的縮影,學者運用科學原理和經驗法則找出控制因子與操縱變因之間的關係,歸納有模擬未來功能的各種模式(model),並且不斷透過新的經驗來校正既有的模式,因此我們可以預測某個地方發生災害的風險,或是發生災害的潛勢範圍。

使用者不需要自己撰寫模式的數學公式、不需要掌握模式複雜的研究過程,只要依照用途選擇合適的模式,比方說想要知道某地坡地崩塌的風險機會多大,由於模式庫裡已經有各地的坡度、地質等資料,使用者只要選擇模擬範圍,匯入雷達的雨量資料,就可以得到幾個小時內的坡地災害風險;當然,也可以手動輸入特定雨量,得到「如果下這麼多雨,坡地崩坍的機會是多少」的答案。

MOKOCI的商業模式是:提供「過去」、「現在」的免費服務,而「未來」的模式庫需要收費。「政府每年補助幾百億來做學術研究,學者的成果大多發表在學術期刊,但是這麼多知識就只有學術界在看。MOKOCI想要將這些知識與模擬模式蒐集起來變成網路服務。」孫志鴻教授說,以前政府需費時三、五年,且要花費幾百萬元經費建立的決策支援系統,未來透過MAKOCI,決策者只要提出需求,再由地理資訊顧問公司利用MAKOCI的地理資料庫與模式庫,便可依據決策者的需求量身訂做,且只要每年花費數萬元租用決策支援系統服務。

與孫教授合作的李保志教授出身資訊科學背景,但是他從易經中領悟出災難與資訊的真諦。例如在軍隊當中,由上而下的指令是非常明確的,然而大型災害發生的時候,一般民眾並沒有累積足夠的訓練,有如散兵游勇、場面必然混亂。這時易經裡面的3個原則讓李教授十分受用:不易、簡易、變易。不易就是做事的法則不變,可以應用在專案管理,掌握溝通協調的原則;簡易就是將大事化小,複雜的工作要切細,可以應用在行政分工,但易經也提到「上下交相知」,指的是儘管分工細項,縱向、橫向的流通都要既緊密又順暢;變易指的是環境隨時隨地都在變,必須透過科技掌握變異,像是即時感測器。

突破資訊孤島

建構MAKOCI的挑戰在於資訊整合。各家廠商為了保持自己的獨佔地位,實行讓每份資料之間彼此不相容的策略,這種商業保護的手段使得資料庫之間很難交換及整合。不過此障礙透過國際標準(ISO)漸漸被克服了,現在使用者聯合起來壓迫廠商,要求所有廠商都要符合國際標準的規格。

然而行政障礙的問題更嚴重,資訊就是權力,掌握權力就可以掌握利益,如果資訊公開了就沒有優勢,因此資訊不公開容易造成貪污和腐化;現在的民主制度還是無法解決貪腐的問題,因為掌權者依舊能夠掌握資訊,也造成公務體系因為跨部會的資訊溝通不良而效率降低。

防災資料公開還會牽涉到土地利用的問題,「有人說公開災害風險資料會影響房價,但是難道就讓那些人當傻子去買危險地段的房子嗎?資訊應該要能幫助人民自己做決定。」孫志鴻教授說。

以前資訊無法公開還有個理由:隱私權的問題,但是現在也可以解決了。現行的「最小統計單元」是以街廓來劃分,單元內最少要有50個人,小於50個人不能作為1個單元,而在單元之中你只看到的整個單元內平均的資料,看不到單元內部的個人的資料。去年行政院通過了開放資料的政策,今年年底前每個部會都要公布50個資料組。以前公務人員也會擔心行政疏失而不願意釋出資料,然而如今已是勢不可擋。

巨量資料確實為人類社會留下更完整的紀錄,但是資訊爆炸不代表資料已經公開。在防災與災後重建過程中,公開及開放資料能輔助政府部門橫向溝通,也讓更多人獲得參與的籌碼。

延伸學習:

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

 

防災2.0系列專題:

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陳 慈忻
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在丹麥的博士生,專長是用機器學習探索人類生活空間,正在研究都市環境變遷與人類健康的關係。曾擔任防災科普小組編輯、社會創新電子報主編。


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觀賞蝦身上長蟲?俗稱蝦蛭、也不盡然是寄生蟲的蛭蚓

YTLai_96
・2020/12/29 ・3250字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

近年來觀賞蝦養殖興起,連帶的也讓許多人注意到心愛的蝦子身上有時會出現細長的條狀物。對飼主而言,這些像水蛭一樣用前後吸盤交錯黏附移動的不速之客,通常都稱之為「蝦蛭」,而且看那副噁心的長條模樣,勢必就是寄生在蝦子身上造成病狀的禍首,非除之而後快不可。

不過,這些坊間流傳的資訊裡頭其實有些誤會,且讓我們一一道來。

黏在淡水蝦頭上的兩隻蛭蚓。圖/作者提供

那些很像蛭類的小東西

首先,雖然這些細長條狀的蟲像水蛭一樣,用前後吸盤交錯黏附移動,但是牠們其實並不真的屬於蛭類,而是蛭類的親戚,叫做蛭蚓(Branchiobdellidan)。

蛭蚓,顧名思義,就是長相上介於蚯蚓和蛭類的動物。一般而言,蛭蚓的體型微小,身體圓柱狀,僅有數公釐至一公分出頭。雖然蛭蚓和蛭類一樣都是以頭尾交替吸附的方式移動,但蛭類擁有口吸盤和尾吸盤,蛭蚓卻只有尾吸盤而沒有口吸盤。此外,比起擁有 27 節軀幹體節的蛭類,蛭蚓的軀幹體節數僅有 11 節,加上癒合為頭部的 4 節體節也才 15 節。整體而言,似乎像是簡單版的蛭類,因此 21 世紀之前,蛭蚓被視為是較原始的蛭類。

然而,藉著分子親緣技術與工具的進步,本世紀初的研究發現蛭蚓是與蛭類有共祖的姊妹群,而不是原始的蛭類。因此,蛭蚓身上這些看似簡單版的蛭類特徵,應該只是共祖的後代在適應環境的過程中演化的結果。

蛭蚓在解剖顯微鏡下的模樣,左邊為游離搖擺的頭部,右邊則是吸附於表面的尾吸盤。圖/作者提供

蛭蚓或許礙眼,但並不一定是寄生蟲

和蛭類相比,蛭蚓的生活史實在是更不獨立了點。蛭類當中僅有一部份種類不時得附著在其他動物身上吸血營生,但目前已知的所有蛭蚓終其一生都必須附著在其他動物身上,而且絕大多數是以淡水蝦如螯蝦、米蝦為附著的優先選擇,但也有附著於淡水等足目或其他淡水蝦蟹的記錄,因此蛭蚓對於附著的淡水甲殼類種類並沒有強烈的專一性。

話說回來,蛭蚓雖然整個生活史都要依附在淡水蝦身上,但並不表示牠一定就是對淡水蝦有傷害的寄生蟲。如果蛭蚓的依附讓淡水蝦的生活變得更辛苦,那麼蛭蚓就是對淡水蝦宿主有負面影響的寄生蟲;但如果蛭蚓的依附生活史對淡水蝦不痛不癢,那麼蛭蚓和淡水蝦宿主就是片利共生的關係;而若是蛭蚓的存在讓淡水蝦生活得更好,那麼兩者就是互利共生的關係了。

因此,雖然坊間對蛭蚓在觀賞蝦身上的危害言之鑿鑿,但過去的研究顯示,蛭蚓的食性其實多半是其他更小的無脊椎動物或浮游生物,也會啃食宿主外骨骼上附著的單細胞藻類和其他有機碎屑,況且牠們由兩片硬化的顎構成的口器,實在也不適合啃食宿主的組織或吸食宿主的體液。先前的多數研究也發現,北美洲的蛭蚓待在螯蝦宿主身上,大部分時候既不會提高螯蝦的死亡率,也沒有其他明顯的負面影響,因此蛭蚓和淡水蝦的關係,應該是以對蛭蚓有利、對淡水蝦宿主無害的片利共生為主。

北美螯蝦螯上的蛭蚓。圖/Wikipedia

更進一步而言,蛭蚓依附在淡水蝦身上啃蝕宿主外骨骼黏附的藻類和碎屑,其實可能對宿主是有利的。在一些先前的研究中發現,當蛭蚓在螯蝦宿主身上達到相當密度,則可能因為清理了淡水蝦宿主身上和鰓上沾附的碎屑和藻類,讓宿主變得更身輕如燕而健康,因此蛭蚓和淡水蝦宿主就像是清潔蝦與海鰻一樣,形成了互利共生的雙贏局面。

清潔蝦與海鰻的互利共生關係。圖/Wikipedia

然而,要說蛭蚓在淡水蝦身上一點壞處都不會有,倒也不盡然。近年來的研究發現,當蛭蚓在淡水蝦身上的密度過高,可能就會在吃光了宿主外骨骼上附著的碎屑和藻類之後轉而啃食宿主的鰓組織,因此對宿主造成了負面影響。過高的蛭蚓密度也會限制淡水蝦宿主的移動能力,讓宿主無法正常進食,並且更容易成為捕食者的目標。蛭蚓的胃內含物分析也發現,蛭蚓幼體的消化道中的確有宿主的鰓組織,但蛭蚓成體卻沒有,而且只有棲息在宿主鰓部的蛭蚓,消化道中才會出現宿主的組織。因此,在蛭蚓的生活史中,或許只有早期生活史的幼體階段,而且只有在蛭蚓正好棲息於淡水蝦鰓部的時候,才可能轉以寄生的形式造成宿主負面影響。

台灣的蛭蚓目前僅一種,而且所知不多

話說回來,上述的研究都是以北美的蛭蚓和螯蝦宿主為研究的對象。在台灣,目前已知的蛭蚓只有平頭霍氏蛭蚓(Holtodrilus truncatus一種,這種蛭蚓廣泛分佈在台灣、日本、韓國與中國,而且多半是在俗稱黑殼蝦的擬多齒米蝦(Caridina pseudodenticulata)、台灣米蝦(Caridina formosae)、白斑米蝦(Caridina leucosticta)、多齒米蝦(Caridina multidentata)、甚至玫瑰蝦(Neocaridina davidi)等的小型淡水蝦身上發現。根據研究,目前僅知分佈於日本本州中部紀伊半島的平頭霍氏蛭蚓的確存在著某些宿主偏好,當兩種不同的淡水蝦同時存在時,會選擇特定一種做為宿主,而且對宿主的選擇偏好也符合在野外觀察到的感染盛行率。至於牠們對宿主的影響是否相似於北美的蛭蚓和螯蝦宿主,也還不得而知,或許因為宿主的相對體型更小,使得台灣的蛭蚓和淡水蝦之間更可能趨近於寄生關係也說不定。

尷尬的是,由於近年來台灣在觀賞淡水蝦市場上輸出了不少淡水蝦個體,連帶的也讓平頭霍氏蛭蚓輸出到世界各國,成了異國水族缸裡的新成員。2020 年的波蘭研究發現,120 隻從台北運到華沙的水族賞玩用的台灣米蝦當中,總共找出了 122 隻附在蝦子身上的平頭霍氏蛭蚓,整體來說這些米蝦感染蛭蚓的比例達 23.3%,感染蛭蚓的米蝦身上平均有 4.4 隻蛭蚓。區分米蝦的性別來看,雄蝦感染蛭蚓的比例似乎稍高,但雌蝦感染的蛭蚓平均數量比較多。平頭霍氏蛭蚓感染的位置也有所偏好,有 44.3% 的感染落在胸足區域,22.1% 的感染在額角附近,其次是 21.3% 的感染在腹足與腹部區域,最後才是 12.3% 的鰓部感染。此外,雖然雌雄米蝦同樣在胸足區域有最多的感染,但雄蝦被蛭蚓感染的位置更常發生在腹足與腹部區域(43.3%),卻不曾出現在額角;反觀雌蝦被蛭蚓感染額角區域有29.3%,在腹足與腹部區域則僅有14.1%。

如何去除平頭霍氏蛭蚓

讓淡水蝦玩家皺眉的消息是,在 2020 年這一篇研究中,雌性台灣米蝦的鰓部、腹足和腹部區域的確可見些許損傷,雖然也可能有其他的原因,但這有可能就是因為平頭霍氏蛭蚓活動造成的。所以,即使蛭蚓可能無害,但對淡水蝦玩家來說,或許是看了討厭、或者是為求保險,總之也許還是希望將蛭蚓除之而後快。那麼,到底該怎麼做才好呢?

其實,去除蛭蚓最簡單的方式,就是將水體鹽度升高到 0.5% 以上。根據 2016 年的日本研究,平頭霍氏蛭蚓在水體鹽度達1%時,三小時內就會死光光,不過這個實驗是把蛭蚓從宿主身上取下來以後才進行的,所以各位淡水蝦玩家們哪天要是想依法炮制,千萬務必先確定手上的淡水蝦能夠忍受鹽度 1% 超過三小時,否則為了去除蛭蚓結果也讓心愛的蝦子魂歸西天,宿主因為附生的無害小蟲而玉石俱焚豈不得不償失,你說是不是哪?

參考文獻:

Brown BL, Creed RP, Dobson WE (2002) Branchiobdellid annelids and their crayfish hosts: are they engaged in a cleaning symbiosis? Oecologia 132: 250–255

Brown BL, Creed RP, Skelton J, Rollins MA, Farrell KJ (2012) The fine line between mutualism and parasitism: complex effects in a cleaning symbiosis demonstrated by multiple field experiments. Oecologia 170: 199–207

Farrell KJ, Creed RP, Brown BL (2014) Preventing overexploitation in a mutualism: partner regulation in the crayfish–branchiobdellid symbiosis. Oecologia 174: 501–510

Maciaszek R, Jabłońska A, Prati S, Swiderek W (2020) First report of freshwater atyid shrimp, Caridina formosae (Decapoda: Caridea) as a host of ectosymbiotic branchiobdellidan, Holtodrilus truncatus (Annelida, Citellata). Knowledge & Management of Aquatic Ecosystems 421: 33–40

Niwa N, Archdale MV, Matsuoka T, Kawamoto A, Nishiyama H (2014) Microhabitat distribution and behaviour of Branchiobdellidan Holtodrilus truncatus found on the freshwater shrimp Neocaridina spp. from the Sugo River, Japan. Central European Journal of Biology 9: 80–185

Tanaka K, Wada K, Hamasaki K (2016) Distribution of Holtodrilus truncatus, a Branchiobdellidan Ectosymbiotic on Atyid Shrimps in the Kii Peninsula, Western Japan, with Reference to Salinity Tolerance and Host Preference. Zoological Science, 33: 154–161

大高明史,陳榮宗(2010)台灣內水域新紀錄一種蛭蚓類及四種貧毛類。台灣生物多樣性研究 12: 97–110

大高明史,格爾德,大和茂之,陳榮宗,西野麻知子(2015)台灣匙指蝦類體表兩種外共生蛭蚓目及切頭類之共棲。台灣生物多樣性研究 17: 253–262

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YTLai_96
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也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著
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