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當「科學家」遇到「小孩」?

大海子
・2011/06/07 ・5665字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 550 ・八年級

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截圖來自海生館兒童網站 http://kids.nmmba.gov.tw/

教育、展示、典藏與研究是博物館的四大基本任務。展示是教育的一種方式,典藏品同時是研究與展示的素材,研究成果最後仍透過教育推廣方式,讓社會大眾認識並瞭解科學的新發現與科技發展,由此可知教育在博物館任務有著不可或缺的地位。

社會大眾與科學家之間總是隔著一道深深的鴻溝,教育推廣者的責任就是在兩者之間搭建一座橋樑,讓橋兩端的人,可以相互流通,推廣者猶如建橋工程師一樣,臨淵拉索、遇水造橋,並扮演幕後的推手,拉近兩者的距離,這看似容易的工作,其中卻大有學問,絕非三言兩語所能道盡。

球員 vs. 教練

大多數的研究經費都是來自納稅人,社會大眾有權力瞭解當代科學研究的進度與成果,分享研究成果是科學家回饋社會的方式之一,但每位科學家分享的方式卻各異其趣。如何將艱澀難懂的科學自然現象,告訴一個幾乎沒有科學專業背景、或是已有根深蒂固錯誤觀念、或是「有迷信」的大眾,是一種學問,也是一種挑戰,這並不是每位研究人員都可以勝任的工作。就像美國職業籃球賽超級明星球員麥克約旦(Michael Jordan),雖然球藝技冠群雄,卻不見得可以勝任教練,訓練球員,進而督軍作戰並贏得比賽。曾贏得全美大學籃球聯賽冠軍的杜克大學(Duke University)籃球隊的教練是一位身高僅166公分的「高人」,且非明星籃球員出身,但卻可以帶領高頭大馬的球員四處征戰,凱旋而歸。知名導演吳念真曾說「通俗是一種功力」,能否將艱澀難懂的科學,轉變成一般人簡單易懂的知識,就成為每位科學家的挑戰;筆者認為「通俗」更是一種從事教育推廣者都必須學習的技巧,且需要透過多次教育活動實務中持續不斷磨練的能力,單單擁有龐大的專業知識,並不能保證推廣活動的成功。就像是好的商品,若沒有搭配適合的行銷宣傳手段,並不會受到市場的青睞一樣,因為顧客無法感受商品神奇之處。

來者何人?

推廣活動設計的首要原則,就是從大眾的角度觀看專業知識的樣貌,進而由此找到適當的角度與「地點」,建立起雙方溝通的橋樑。然而一樣米養百樣人,當對象不同時,所要建的橋樑種類就不同,「工程」當然就不一樣了;就如同要與小孩說話前,成人必須先蹲下來與他同高,才能從孩童的觀點看世界,以便瞭解孩童眼中世界的真實情況。科學家往往是專業領域中的「巨人」,引領先驅的科學研究,然而社會大眾多半是一知半解的「小孩」,當一位受過專業訓練的科學家要將滿腹經綸告訴大眾時,若是不加以包裝、調整使其深入淺出,而以平舖直敘方式表達出來時,往往就會看到觀眾一臉狐疑的表情-你在說啥米碗糕?當科學家遇到小孩時,雙方互動的方式是否合宜,往往是影響最終的教育推廣效益的關鍵因素。

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近幾年來,國家科學委員會有感科普教育的重要,開始推展科普節目計畫補助,鼓勵各類媒體製作科普節目並邀請科學領域的大師進行科普演講,對象就是一般社會大眾,有時候甚至是國小學童,讓民眾瞭解科學的進展與背後的社會意涵。這些大師面臨的最大挑戰就是千奇百怪的觀眾;尤其是受邀到國小演講時,更是感到惶恐無比,因為他們要面對的正是一群幾乎可以稱為「科學白痴」的小孩,而且小孩注意力往往只有15分鐘,若演講內容太過學術,艱澀難懂,難以引起興趣的話,小孩們會用那無奈的表情與天真無邪又無辜的眼光很真誠地告訴講者:「你說得很明白,但是我聽不懂」。這也是筆者進行教育推廣所面臨的最大挑戰–複雜的觀眾屬性

以海生館為例,根據我們長年來的調查發現,來本館參觀的觀眾只有三成左右會有學習海洋生物相關知識的意願,另外三成的動機則是純娛樂的-講白了就是來玩的而已,其餘剩下的三成的觀眾則介乎其間-若有機會學習新的知識也好,不然單純玩玩也不錯。這些會來參與科教活動的觀眾多屬於親子,就是父母親帶孩子來參加的,而且多以國小學童或學齡前的幼童為主,只有舉辦節慶特別活動且獎品豐厚的狀況下,如元宵節猜燈謎活動,成人才會看在獎品的份上參與活動。面對觀眾的不同屬性,科教活動就應導入「客製化」的觀念,為特殊觀眾群量身訂做,而非一視同仁。

讓科學走出象牙塔 走進尋常百姓家

科普教育的對象是社會大眾,科普教育也不是畢業必修的學分,更不是人生必修的學分(例如養生等),觀眾是不受拘束的,來去自如,推廣者無法以紀律或考試來威脅社會大眾參與活動。在教育推廣的主從關係中,社會大眾才是主人,如果沒有這樣的認知,那推廣者就會面臨一些窘境。在本館舉辦教師研習會或是工作坊的時候,就會發現本館有些研究同仁進行專題演講,講述自己多年的研究發現,講得舌燦蓮花、天花亂墬,筆者覺得頗有學術知識上的收穫,但是觀眾卻頻頻點頭、呼呼大睡,只差一點沒有打呼出聲而已。這種情況也發生在海生館研究人員前往社區大學授課時,一個兩小時的解說員訓練課程中間會有10分鐘的休息;若是講師上課的內容不佳或是過於艱深,無法引起學生的迴響時,下課時學生便會紛紛翹課,一去不回,沒有離開的可能是需要關燈關門的值日生或是班長,其他人會趁著講師轉身寫黑板時,默默地從後門離開。學生不會直接向老師抱怨,但會私底下批評老師課程內容艱深、無趣、不實用。如何引起觀眾的學習興趣是推廣教育活動設計中不可忽視的因素。

當我剛到海生館時看到這樣得情景,我開始問我自己一個重要的課題:來館觀眾的屬性是什麼?如何去進行我的推廣工作?與觀眾進行互動溝通時需要什麼媒介?觀眾的背景如何?甚至具有什麼錯誤的知識?參觀目的?什麼動機?他們的生活經驗是什麼?從何觀點切入?笑話嗎?社會新聞嗎?八卦新聞嗎?政治事件?環保議題嗎?……從這些多重的觀點研究觀眾特性,就會發現因觀眾與專家學者觀點差異而產生的趣味性。

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舉例來說,解說員曾在企鵝缸旁邊指著企鵝請問觀眾說:「企鵝的背為何是黑色的,腹部卻是白色的呢?」小朋友說:「企鵝的手(翅膀)比較短,洗澡時洗不到背只能洗肚子,所以背部是黑的,肚子是白的。」小朋友充滿童趣的回答是可以諒解,因為他們欠缺科學知識,答案來自於生活經驗中憑空的想像。大人的答案亦是千奇百怪,令人啼笑皆非。有人說:「因為企鵝去海裡游泳,背部常被太陽曬,所以比較黑。」答案仍源自生活經驗-曬太陽-皮膚會變黑;有個人甚至開玩笑的說:「因為企鵝腹部有擦SK II,所以……」,答案一出,引發一陣哄堂大笑。

海生館另外一個有名的例子是,解說員請問遊客說:「大洋池展示缸有五十多種魚,請問大致可以分成兩大類,請問是哪兩大類?」
有人說:「公的和母的?」
有人說:「大魚和小魚?」
有人說:「有毒的與沒有毒的?」
有人說:「咬人與不咬人的?」
有位大哥說:「清蒸的與紅燒的?」給答案的人當時不是飢腸轆轆,要不然就是職業廚師或是美食家,三句不離本行。

這個問題的標準答案是軟骨魚與硬骨魚兩大類,軟骨魚就是鯊鮫與魟魚類,其他就是硬骨魚,如吳郭魚、石斑、蝶魚類等。對海洋生物學家,這個問題很簡單,但是對社會大眾卻被轉化成一個腦筋急轉彎的問題,答案可以來自天馬行空的自由想像,因為答錯也不會受罰!從以上觀眾反應的有趣案例發現,遊客學習新的科學知識,其推理基礎植基於生活經驗,並不完全是科學素養,或是邏輯推理,這點與科學家理解新知的切入觀點截然不同,可是科學家對觀眾學習過程有這樣的認知嗎?答案是大部分人是沒有的,因為這些知識對於科學家而言,尤其是海洋生物背景的人,是再簡單不過的知識,但是不要忘記一點: 科學家是訓練有素的專家,但社會大眾卻不是!

道,一以貫之

科普教育除了傳授正確的科學知識之外,還有一個常被忽略的重點,就是科普內容的呈現方式,是否能進一步啟發觀眾返家之後繼續的學習相關的知識?美國人在演講過後的結語就常會給一個重點訊息,稱之為「take home message」,這類性質的訊息就是演講精髓所在,但同時也是鼓勵聽眾事後去瞭解深入內容的切入點。這就是科普教育推廣的重要原則之一:讓觀眾將活動中所學到的重要訊息帶回家。

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社會大眾不需要大量的科學知識,而是「概念式」的科學觀念;科學事實的功能在說明概念的例證知識與導引,而非學習主體。舉例來說,解說單一種魚類的所有生態知識之前,首先要引導觀眾察覺該種魚生態趣味之處,相關的知識則留給觀眾自行去探索。簡單來說,以基礎的知識所形成的概念當成一把通往知識寶庫的鑰匙,用以打開更多的知識寶箱。因此教育活動之前,應加強知識的整理歸類,刪除過於艱深難懂的專業術語,如魚類的內部結構-鰓耙;並挑選簡單有趣的例子為引子,點出重要概念,以引發學習興趣。再以比較招潮蟹名字在東西文化上差別為例,先指出因對揮動大螯意義認定上的差別,讓西方人稱招潮蟹為提琴手蟹,最後才會是對濕地螃蟹生態保育的呼籲。不僅如此,若能同時由此歸納出一些簡單易懂的原則作為合適的切入點,就能帶領觀眾進入更廣更深的科學的領域,享受其中的趣味性。

以認識海洋生物名稱為例來說,無論新任的解說員或一般遊客,甚至具有專業背景的專業人士,若要熟悉海洋生物名字,都需要曠日費時的努力。就水族館的生態缸的導覽來說,缸中的魚群無法如文史美術館中的藝術作品一樣固定不動的,而是到處游來游去的,因此要讓觀眾能在解說的瞬間聽懂解說員所提的名字並與在缸中游動的生物作連結,可說是件困難的事。但是如果能訂出一些簡單的規則,並將名字依此分門別類,讓人可以瞭解的名字背後的命名規則,無論是解說員或是觀眾只要學會這些簡單的原則,便容易記住海洋生物的名字,因為有規則可循,不必死背,聽解說的人亦容易理解解說員所指何物。

教得多不如教得巧

另外一點就是傳授實務上的技巧,以利工作上的需求,簡單來說,除了舉例說明之外,還要告訴他們一些撇步,如硬骨魚與軟骨魚如何區分的技巧:軟骨魚的尾鰭是上下不對稱的歪形尾(如鯊魚類)或是演變成一條細長的尾巴(如魟魚類),而硬骨魚的尾巴大多數是對稱的;另外硬骨魚會有明顯的鰓蓋,而軟骨魚類會有5-6條的鰓裂。這樣的觀察技巧有助於讓遊客區分辨別軟硬骨魚類,說明透過對不同類別的魚類外型特徵觀察的方式,就是回應解說員工作上實務的需要技巧之一。

生活為導 深入淺出

回想生活經驗中,只有當我們在組隊報名參加比賽取隊名時,我們才會稍微注意一下取名字的重要性,於是每隊根據自己的屬性與觀點取了隊名。無論隊名為何,每個隊名總隱含一個意涵。海洋生物的命名方式亦不例外,因此若能瞭解海洋生物命名原則,那麼就比較容易記住這些海洋生物的名字了。以生活經驗中取名的有趣方式作為學習的鷹架,歸納出海洋生物取名字的規則,透過有趣的圖片與講解,引起觀眾的興趣與學習動機,一般大眾對於海洋生物名稱的由來與意義,自然印象深刻。學習有趣的事情,總會令人興奮不已,更何況這些規則是具有實用價值的知識,可藉此認識更多的生物。總而言之,教會一個人掌握釣魚的秘訣後,日後是不用擔心他會餓肚子的。

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水能載舟 亦能覆舟

在影音多媒體發達的時代,卡通式的動畫是很普及的,只要在任何入口網站搜尋動畫,就會得到數以萬計的結果,等著你去看,這些聲光效果都精彩的動畫很受歡迎,許多博物館的網站,尤其是兒童網站上的故事動畫更是如此,但是大多數的動畫都採用單向輸入的方式播放,觀眾只能被動地接受訊息,無法有任何的參與;有些則採取遊戲形態,以計分的方式鼓勵兒童去玩動畫、學知識,但是兒童往往著重遊戲的趣味性高低,遊戲過後只留下激情與分數,完全漠視動畫所要傳達的教育意義。

以多媒體特效為主的教育動畫至今依然盛行,因為普遍相信只要是透過動畫的方式,兒童就會看就會學習其中的知識,事實不然,這只是一種對多媒體教育的迷思。在海底總動員的迪士尼動畫影片中,小丑魚尼莫是由廁所中馬桶被沖出公寓的水管,逃回到大海之中。這樣的場景讓一個西方國家的小孩如法泡製,將家中的金魚放生,結果可憐的金魚並沒有回如願到大海,而是進入公共化糞池中「臭死」了。

動畫本身的誇張的影音效果並不是原罪,原罪在於設計者並沒有正確地使用他們,反而讓瀏覽者缺乏思考與判斷,只感受到表面誇張的多媒體影音劇情效果,無視內涵中真正的教育意義,因此才會產生如此的惡果。科學家可以透過理性的邏輯判斷,輕易判別出誇張的動畫劇情節中所包含的客觀事實或媒體效應,但對於盲目的社會大眾容易引起誤解,這是教育推廣工作者使用多媒體當作活動媒介時,需要審慎省思的考量。

學習者是主人

如何激發瀏覽者的思考能力,誘導他在觀看動畫時,去思考其中的狀況,判斷問題的關鍵,並架構出理論假說,驗證自己的判斷對錯與否,這或許是在推廣科學教育所要考慮的一個重點-培養獨立思考的能力。舉例來說,筆者在設計「認識魚體形狀與生存環境有關」的概念動畫-行不行,就是以說故事的方式,提供一些先備知識與概念,讓學習者面臨不同魚體抉擇時,能發揮獨立思考的能力,藉由多媒體之助進行測試,達到瞭解魚體形狀與生存環境之間關係的抽象概念之目的。由此過程刺激學習者的思考與判斷力,進而由探索體認正確的科學原理,有效傳達科學知識與概念,同時避免反客為主的狀況,學習者只看到多媒體的特效,而非教育內容。簡單來說,就是以「學習者中心」的出發,讓觀眾參與其中,並引發主動思考之能力是重要的關鍵。筆者認為「聽別人說的,都還是別人的,唯有自己動手作過,或體驗過才會是自己的」,讓觀眾身與心都能參與其中的動畫,是教育動畫設計的一個必需考慮的因素。

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真誠的熱情是活動的好開始

從事教育推廣工作者最需要的就是要有工作熱情,願意分享,推廣工作不似研究工作,可以關起門來自己過活;反之,它需要常常與人接觸,沒有一個遊客會去參與一個面無表情人的活動。雖然便利店或是加油站常聽到服務生大聲對顧客說歡迎光臨,謝謝光臨的說詞,但是顧客往往感受不到一絲的誠意。因為那個招呼聲只是環境噪音之一,一個客觀無情的物理訊號而已,顧客沒有感受到店員發自內心的熱情;店員如是說,乃身不由己,只是應付公司的規定而已。深究其因,就會發現其實許多店員認為那只是一份糊口的工作而已,缺乏熱情,無法享受(enjoy)工作中的酸甜苦辣,所以才會如此機械人的反應。任何教育推廣活動的規畫者、設計者與執行者,都需要一份熱情,才能做出令人感動的活動,獲得觀眾的熱烈回應,這一點是永遠都不會改變的教育推廣的金科玉律。

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大海子
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希望以人文關懷的觀點,將海洋生物世界中的驚奇與奧妙, 透過多媒體的設計與展現,分享個人心得給社會大眾, 期望能引起更多人關心海洋的公共議題, 為保護海洋略盡一份心力。

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從「衛生紙」開始的環保行動:一起愛地球,從 i 開始
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/03 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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你是否也曾在抽衛生紙的瞬間,心頭閃過「這會不會讓更多森林消失」的擔憂?當最後一張衛生紙用完,內心的愧疚感也油然而生……但先別急著責怪自己,事實上,使用木製品和紙張也能很永續!只要我們選對來源、支持永續木材,你的每一個購物決策,都能將對地球的影響降到最低。

二氧化碳是「植物的食物」:碳的循環旅程

樹木的主食是水與二氧化碳,它們從空氣中吸收二氧化碳,並利用這些碳元素形成枝葉與樹幹。最終這些樹木會被砍伐,切成木材或搗成紙漿,用於各種紙張與木製品的製造。

木製品在到達其使用年限後,無論是被燃燒還是自然分解,都會重新釋放出二氧化碳。不過在碳循環中,這些釋出的二氧化碳,來自於原本被樹木「吸收」的那些二氧化碳,因此並不會增加大氣中的碳總量。

只要我們持續種植新樹,碳循環就能不斷延續,二氧化碳在不同型態間流轉,而不會大量增加溫室氣體在大氣中的總量。因為具備循環再生的特性,讓木材成為相對環保的資源。

但,為了木製品而砍伐森林,真的沒問題嗎?當然會有問題!

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從吸碳到固碳的循環

砍對樹,很重要

實際上,有不少木材來自於樹木豐富的熱帶雨林。然而,熱帶雨林是無數動植物的棲息地,它們承載著地球豐富的生物多樣性。當這些森林被非法砍伐,不僅生態系統遭到破壞,還有一個嚴重的問題–黃碳,也就是那些大量儲存在落葉與土壤有機質中的碳,會因為上方森林的消失重新將碳釋放進大氣之中。這些原本是森林的土地,將從固碳變成排碳大戶。

不論是黃碳問題,還是要確保雨林珍貴的生物多樣性不被影響,經營得當的人工永續林,能將對環境的影響降到最低,是紙漿和木材的理想來源。永續林的經營者通常需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。木材反覆在同一片土地上生成,因此不用再砍伐更多的原始林。在這樣的循環經營下,我們才能不必冒著破壞原始林的風險,繼續享用木製品。

人工永續林的經營者需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。

如何確保你手中的紙張來自永續林?

如果你擔心自己無意中購買了對環境不友善的商品,而不敢下手,只要認明FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。並且從森林到工廠、再到產品,流程都能被追蹤,為你把關每一張紙的生產過程合乎永續。

只要認明 FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。

家樂福「從 i 開始」:環境友善購物新選擇

不僅是紙張,家樂福自有品牌的產品都已經通過了環保認證,幫助消費者在日常生活中輕鬆實踐環保。選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌,這代表商品在生產過程中已經符合多項國際認證永續發展標準。

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「從 i 開始」涵蓋十大環保行動,從營養飲食、無添加物、有機產品,到生態農業、動物福利、永續漁業、減少塑料與森林保育,讓你每一項購物選擇都能與環境保護密切相關。無論是買菜、買肉,還是日常生活用品,都能透過簡單的選擇,為地球盡一份力。

選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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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

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深海發現大型礦場和「暗氧」!是能源危機的希望還是潘朵拉之盒?
PanSci_96
・2024/09/21 ・2334字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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深海的暗氧:無光環境中的神秘氧氣生成

深海,被譽為地球最後的未開發疆域,隱藏著許多不為人知的奧秘。數千公尺深的海底沉積了數量龐大的多金屬結核,這些礦物因含有大量珍貴金屬,對現代技術,尤其是能源轉型,至關重要。然而,科學家在探索這些結核的過程中意外地發現了一種神秘的現象:暗氧,即在無光的深海環境中生成氧氣的過程。這一發現不僅可能改變我們對海洋生態系統的理解,還可能重新定義地球早期生命起源的故事。

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長期以來,科學界普遍認為氧氣的生成依賴於光合作用。光合作用是植物、藻類及一些細菌透過陽光將水和二氧化碳轉化為有機物並釋放氧氣的過程。這一過程主要發生在地球表層和淺水區域,是維持大氣和海洋中氧氣含量的核心機制。根據這一觀點,只有在陽光能夠到達的區域,氧氣才能被生成。因此,對於深達數千公尺的深海區域,我們的認識是,氧氣主要來自於表層水透過洋流輸送到深處。

然而,深海中缺乏光源,光合作用無法進行,這意味著氧氣在深海中的供應受到限制。雖然洋流能夠在一定程度上將氧氣輸送到深海,但這一過程極其緩慢,往往需要數百年甚至上千年才能完成一次循環。因此,科學家一直認為深海是一個缺氧的環境。

多金屬結核的發現,是新能源的關鍵,還是海洋生態的災難?

在這樣的背景下,科學家對深海進行了更深入的探索,並發現了錳結核(英語:Manganese nodules),又被稱為多金屬結核這一珍貴資源。多金屬結核是富含金屬的岩石,其主要成分包括鈷、錳和鎳等金屬。這些結核廣泛分佈於全球深海區域,尤其是太平洋海域,儲量高達數兆噸。這些金屬對綠色能源技術,如電池生產,具有極高的價值,吸引了全球各國的關注。

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然而,這些結核不僅是地球資源的寶藏,它們還隱藏著另一個重要的發現。2013 年,科學家安德魯·斯威特曼(Andrew Sweetman)在太平洋克拉里昂-克里珀頓區域進行深海研究時,意外地發現,在封閉的深海水域中,氧氣濃度竟然有所增加。這一現象引發了科學界的極大關注。

科學家探索深海的多金屬結核時,意外發現「暗氧」的存在。 圖/envato

暗氧的生成機制

斯威特曼的研究團隊推測,深海中的多金屬結核可能在某些化學條件下,充當了天然電池。這些結核通過電化學反應將水分解為氧氣和氫氣,從而在無光的環境中產生了氧氣。為了驗證這一假設,團隊在實驗室中模擬了深海環境,並確實觀察到氧氣從結核生成的現象。

不過,這一過程並非如想像中簡單。根據實驗數據,某些海底結核表面的電壓僅為 0.95 伏特,卻能夠生成氧氣,這與理論上需要的 1.6 伏特電壓不符。研究團隊進一步推測,這可能與結核的成分有關,例如含鎳的錳氧化物可能起到了催化作用,降低了反應所需的能量。此外,結核表面的不規則排列及空隙可能也促進了電子轉移和水的分解。

暗氧的發現挑戰了我們對氧氣生成的傳統理解。過去我們認為,地球上的氧氣主要來自於光合作用,但這一現象表明,甚至在無光的深海環境中,氧氣也能通過無機物的電化學反應生成。這意味著,我們對於地球早期氧氣循環及生命演化的認識可能存在重大疏漏。

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尤其值得注意的是,多金屬結核的形成需要氧氣,而這些結核大量出現在深海中,是否表明早期地球上就已經存在非光合作用的氧氣生成機制?如果是這樣,暗氧是否可能推動了地球上生命的起源?這一問題仍然未有定論,但暗氧的發現無疑為生命起源的研究開闢了一條新的途徑。

未來的挑戰:開採深海資源還是守護地球最後的「淨土」?

除了科學研究的價值,多金屬結核也吸引了全球對於深海資源開採的興趣。這些結核富含稀有金屬,特別是對電池生產至關重要的鎳和鈷。然而,大規模的深海開採可能會對海洋生態系統造成嚴重破壞。

對於發現的深海資源,是要開採?還是選擇守護海洋生態? 圖/envato

首先,深海採礦可能導致噪音和光污染,破壞深海生物的棲息地。此外,採礦過程中產生的懸浮物可能對海洋生物,尤其是水母等生物造成生理負擔。研究顯示,水母在模擬的採礦環境中會因應對懸浮物而消耗大量能量,這可能削弱其免疫系統並降低生存率。

因此,雖然深海資源的開採看似能解決當前的能源危機,但國際間對此議題的爭議仍然持續。全球已有32個國家支持暫停或禁止深海採礦,呼籲進行更多的生態影響研究以確保環境保護。

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暗氧的發現,不僅為科學研究帶來新的挑戰,也為深海資源的開採提出了更高的要求。在能源危機與生態保護之間,我們需要尋找平衡點。未來的技術或許能夠在不破壞環境的情況下,模擬自然過程生成多金屬結核,從而實現可持續的資源開採。

此外,暗氧現象的發現也為探索外星生命提供了新的思路。當我們在其他行星上發現氧氣時,不一定意味著那裡存在光合作用生物,可能是類似多金屬結核的無機反應在默默進行。這一發現或許將改變我們對地外生命的定義與尋找方式。

深海的秘密仍在不斷被揭開。從暗氧的發現到多金屬結核的開採,這片未開發的疆域將在未來的科學探索與資源爭奪中扮演至關重要的角色。無論是能源危機的解決還是生態系統的保護,我們都應以謹慎且負責任的態度面對這一未知的領域,避免打開潘朵拉之盒。

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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
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黑潮海洋文教基金會_96
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  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。