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地表上最嚴峻的遷徙

陸子鈞
・2011/06/12 ・978字 ・閱讀時間約 2 分鐘

喜瑪拉雅稀薄的空氣和低氧,會阻礙移動的速度。在這裡體力耗竭的登山客,看著斑頭雁(Anser indicus)從他們頭上呼嘯而過。每年,這些雁鴨展開漫長而艱難的遷徙,從海平面的印度,跨過宏偉的山脈,到達牠們在中亞的夏季產卵地。新的研究指出,牠們靠著自己的氣流,而不需要上坡的吹送流(tailwind),便可以上升到高空。研究人員認為,這應該是地表上最艱難的遷徙。

近年來,科學家找出幾種適應的特徵,能支持斑頭雁壯闊的遷徙,包括比大多鳥類都還大的肺,以應付肌肉及心臟的供氧;密集的微血管和血紅素,可以儲存更多的氧氣。儘管如此,大多的專家認為,沒有氣流的幫助,雁鴨無法在這麼短時間內翻越山脈。

為了釐清這可能,英國班戈大學的生物學家,現在是一位博士後研究員的Lucy Hawkes,和生理學家Charles Bishop,率領13名科學家組成的國際研究團隊,首次追蹤雁鴨橫越喜瑪拉雅的旅途。研究團隊利用衛星,追蹤25隻北遷及38隻南遷的斑頭雁,遷徙途中的位置、高度及速度。研究的最後,還包含一組成功標記,並可以如計畫般的每小時記錄數據的雁鴨。

北遷的雁鴨,一般來說,能在7到8小時內,以每小時64.5公里的速度,從海平面爬升超過6000公尺高。研究團隊還記錄到鳥類最高的持續爬升速度,每小時能爬升垂直高度1100公尺。南遷的雁鴨較少爬升,因為牠們旅途從青藏高原開始,所以他們的旅途只花了4.5小時或甚至更少。

最令人驚訝的是,根據由珠穆朗瑪峰氣象站收集到的資料,大多的斑頭雁在沒有上升氣流推送的日子裡,完成牠們的遷徙;相反地,牠們偏好在夜間或清晨逆風前進。科學家推測,或許是因為夜間及凌晨的低溫,有助於雁鴨散熱,增加氧氣利用;比上升氣流更有利於牠們。雁鴨也可能為了安全及機動性,而偏好在風平浪靜的天氣中遷徙。

「這些雁鴨維持令人驚訝的高耗氧量,可能是休息狀態的十倍;而牠們還必須維持這狀態數小時之久才能到達終點」Hawkes說。但我們對其他也會飛越喜瑪拉雅的鳥類,像是鴨或是鸛,遷徙的策略及生理則了解不多,所以Hawkes沒有把握是否其他雁鴨也一樣強壯。

這篇研究證實了雁鴨遷徙的策略,以牠們旅程來看,非常貼近山勢在飛行,氣流的任何微小的改變,都可能使雁鴨摔得粉身碎骨。

資料來源:ScienceNow: The Most Extreme Migration on Earth? [7 June 2011]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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殭屍真菌的心智操控術!被附身的螞蟻變成「孢子釋放機」——《真菌微宇宙》

azothbooks_96
・2021/09/25 ・1691字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者 / 梅林.謝德瑞克
  • 譯者 / 周沛郁

最多產、最能有創意地操控動物行為的,是一群住在昆蟲體內的真菌。這些「殭屍真菌」改變寄主行為的方式,得到明確的好處──真菌綁架一隻昆蟲,就能散播孢子,完成自己的生命週期。

研究最透徹的殭屍真菌是偏側蛇蟲草菌(Ophiocordyceps unilateralis),這種真菌的一生都繞著巨山蟻(carpenter ant)打轉。巨山蟻受真菌感染之後,會失去自己怕高的本能,拋下相對安全的巢,爬上最近的植物──這症狀稱為「登頂症」(summit disease)。在適當的時候,真菌會迫使巨山蟻用大顎鉗住那株植物、「死命一咬」,菌絲體從巨山蟻腳上長出來,把巨山蟻固定在植物表面。真菌接著消化巨山蟻的身體,從巨山蟻頭上發出菇柄,孢子撒向經過下方的巨山蟻身上。如果孢子錯失了目標,就會產生次生的黏性孢子,在作為引線的細絲上向外延伸。

受到蛇形蟲草(zombie fungus)感染的巨山蟻。圖/AntWiki by João P. M. Araújo

殭屍真菌極為精準地控制它們寄主昆蟲的行為。蛇形蟲草(Ophiocordyceps)會強迫螞蟻去溫度、溼度剛好的區域死命一咬,讓真菌結實──就在森林離地二十五公分高的地方。真菌利用太陽的方向來引導螞蟻,在中午時分同步感染螞蟻。螞蟻不會咬進葉背的任何老位置。百分之九十八的情況下,螞蟻會咬住主脈。

殭屍真菌如何控制寄主昆蟲的心智,一直令研究者大惑不解。二○一七年,真菌操控行為的一位頂尖專家大衛.休斯(David Hughes)帶領的一支團隊,在實驗室裡用蛇形蟲草感染了螞蟻。研究者在螞蟻死命一咬的那一刻,把螞蟻的身體保存起來,切成薄片,重建真菌住在螞蟻組織中的三維圖像。他們發現真菌變成螞蟻體內的一個假體器官,占據螞蟻身體的程度令人不安。受感染的螞蟻生物量之中,高達百分之四十是真菌。菌絲從頭到腳蜿蜒鑽過螞蟻的體腔,纏住螞蟻的肌纖維,透過互連的菌絲體網絡來協調螞蟻活動。然而,螞蟻的腦中居然沒有菌絲。休斯和他的團隊完全沒料到這情況。他們預期螞蟻的腦部會有真菌,才能那麼精細地控制螞蟻的行為。

結果真菌似乎是採用藥理學的方式。研究者懷疑,真菌雖然沒有實際存在於螞蟻腦部,但還是靠分泌化學物質,影響螞蟻的肌肉和中央神經系統,進而操控螞蟻的行動。但究竟是哪些化學物質,還不清楚。也不知道真菌能不能切斷螞蟻腦部和身體的連結,直接協調螞蟻的肌肉收縮。不過,蛇形蟲草和麥角菌是近親,瑞士化學家艾伯特.赫夫曼(Albert Hofmann)最初正是從麥角菌分離出用於製造 LSD 的化學物質,繼而做出一類化學物質,LSD 正是衍生物──這類化學物質稱為「麥角鹼」。在感染的螞蟻體內,負責產生這些生物鹼的蛇形蟲草基因組啟動了,表示這些基因組在操控螞蟻行為的過程中,可能扮演了某種角色。

雀麥上的麥角菌。圖/WIKIPEDIA by Claude De Brauer

不論這些真菌是怎麼辦到的,它們的干預以人類的任何標準來看,都十分驚人。經過幾十年的研究,投入數十億美元的經費,用藥物調控人類行為的能力還完全無法微調。比方說,抗精神疾病藥物無法針對特定的行為,其實只有鎮定效果。相較之下,蛇形蟲草百分之九十八的成功率,不只是讓螞蟻向上爬或是死命一咬(這百分之百會發生),而是咬到葉片特定的部位,並且是對真菌最理想的環境。不過公平起見,蛇形蟲草和許多殭屍真菌一樣,其實有很長的時間可以微調它們的做法。受感染的螞蟻行為有跡可循。螞蟻的死命一咬在葉脈上留下明顯的疤痕,依據化石化的疤痕,這種行為的起源可以追溯到距今四千八百萬年前的始新世(Eocene)。真菌很大部分的時間都在操控動物心智,可能自己也有心智。

——本文摘自《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》,2021 年 8 月,果力文化

azothbooks_96
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