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質疑自己算不算科學家嗎?看看八歲小孩的論文找回初衷吧!

鄭國威 Portnoy_96
・2011/01/13 ・1775字 ・閱讀時間約 3 分鐘

科學家有時候也會陷入自我否定的狀態,尤其是當有人批評科學家三個字只不過是「有博士學位,相信演化論的人」的自稱,而且科學家還不知道該怎麼反駁時。Marc Cadotte是The Eeb &Flow 部落格的共筆部落客之一,他自己就在想「我除了是個擁有生態學跟演化生物學博士頭銜的人以外,還有沒有哪些東西讓我稱得上是一個科學家?

然而,他在Biology Letters上看見的這篇由25位8到10歲小童完成的研究論文,讓他心中迷霧盡散。這群小小學生設計了邏輯嚴整、方法巧妙的實驗,想要知道蜜蜂會不會從顏色跟空間模式來學習跟記憶覓食點。他們設計了一個大矩陣,裡頭有四個小矩陣,各由16根有機玻璃材質的小棒子(註)組成,每一根棒子都模擬為花。一開始,所有矩陣中的棒子都是白色的,上頭都沾有花蜜水,藉此訓練五隻蜜蜂習慣在這些棒子上覓食。

接著他們把蜜蜂關在盒子裡放進學校的冷藏庫,讓蜜蜂統統睡著,一隻一隻把熟睡中的蜜蜂標上顏色,再將蜜蜂放到溫暖的環境他們醒過來(研究中特別強調:沒有任何蜜蜂因此受傷)。接著就是訓練部份:學生把兩個小矩陣中白色的棒子換成外圈12根黃色,內圈4根藍色,另外兩個小矩陣則相反,外圈藍色,內圈黃色,交叉排列。訓練前兩天都只在內圈4根塗上花蜜水,後兩天還在外圈12根塗上鹽水,希望讓蜜蜂學習「當外圈是藍色時,內圈黃色的棒子上有花蜜;外圈是黃色時,內圈藍色的棒子上有花蜜。」

接著就是要檢驗蜜蜂是不是真的能學習這個模式,實驗分成三組,第一組是控制組,棒子矩陣排列不變,但是當然都不塗上花蜜水,然後放出蜜蜂,看他們會停在哪些棒子上,伸出他們長長的嘴。他們發現,蜜蜂幾乎都往小矩陣中間去,符合他們被訓練的模式,而其中有的還特別喜歡特定顏色。

但這樣不能證明一切,接著第二組實驗組(一),他們要做的是將小矩陣中的4根藍色或黃色棒子都換成綠色,他們想知道蜜蜂是不是只學會要往小矩陣的中間跑才會有花蜜水吃。

他們假設,如果蜜蜂在訓練中學習到的覓食模式是「往小矩陣中間就有花蜜水」,那應該會跟第一次實驗一樣,蜜蜂停留在中間綠色棒子上的次數壓倒性勝出才對,但結果發現蜜蜂並沒有特別往中間聚集,只有30%左右的次數是停在綠色棒子上,接近整個大矩陣綠色棒子所佔的面積(25%),也證明了蜜蜂不只是透過空間來決定覓食處,顏色也有影響。

最後第三組實驗組(二),他們想知道蜜蜂是不是認為「每個矩陣中顏色最少的棒子上就是有花蜜水的」,所以他們把矩陣調整成下面這個樣子。要是蜜蜂要找矩陣中顏色最少的棒子來覓食的話,應該會往角落聚集。

實驗結果是,就整群蜜蜂而言,並沒有特別往角落進行覓食的跡象,但是其中兩隻蜜蜂B跟B/O特別偏愛黃色。

小小研究者們做出了結論,他們發現蜜蜂可以被訓練學習複雜的規則,既能夠互相合作,又有自己的性格,雖然還是會犯些錯誤。而在野外覓食的時候,他們可以透過經驗累積的模式,幫助他們更快找到花蜜,就如同這個實驗中所證實的。

然而他們最可愛,也最有啟發性的結論是:

Before doing these experiments we did not really think a lot about bees and how they are as smart as us. We also did not think about the fact that without bees we would not survive, because bees keep the flowers going. So it is important to understand bees. We discovered how fun it was to train bees. This is also cool because you do not get to train bees everyday. We like bees. Science is cool and fun because you get to do stuff that no one has ever done before. (Bees—seem to—think!)

在我們開始這些實驗之前,我們真的不常關心蜜蜂,也不知道他們跟我們一樣聰明。我們也不關心要是沒了蜜蜂,沒有花,我們也沒辦法生存這個事實,所以了解蜜蜂真的很重要。我們發現訓練蜜蜂好好玩,這真的很酷,因為你不是每天都有機會訓練蜜蜂。我們喜歡蜜蜂,科學真酷、又好玩,因為你可以作一些過去沒有人作過的事情。

Codotte看完孩子們的研究豁然開朗,他說,當個科學家可能意味著你有知識、受過訓練跟高超技能,但真正的核心,在於樂於研究、檢驗假設,並且發表其他科學家也接受的成果,「這些孩子是科學家,我也是」。

你呢?你認為自己算是科學家嗎?

延伸閱讀:加來道雄(Michio Kaku):「我們一出生就是科學家,直到十四歲」

註:原始論文裡頭用rods這個字,應該是棒子或竿子,不過看圖比較像是平面的

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鄭國威 Portnoy_96
240 篇文章 ・ 311 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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用最新儀器,分析鯨豚死因的「鯨豚調查局」——專訪臺灣大學獸醫學院楊瑋誠教授

科技大觀園_96
・2021/06/23 ・3657字 ・閱讀時間約 7 分鐘

受訪時被問及人們鯨豚最大的誤解是什麼?「海豚過得很好,想要像海豚一樣在海裡自由自在。」台大獸醫專業學院副教授,專業為鯨豚保育醫學的楊瑋誠談到遭遇到生存危機的鯨豚,直率坦言:「我不想跟海豚一樣,尤其是在台灣。」

全世界共有 80 多種鯨豚,有 30 多種會出沒在台灣周遭的海域,許多生存狀態都岌岌可危。舉例來說,近年來大眾最耳熟能詳、在政治攻防佔有一席「會轉彎」名言的台灣白海豚(Sousa chinensis taiwanensis),就是生活在台灣海峽的特有種,近年來的觀察顯示,其族群數量約莫不超過 50 隻。

現今的鯨豚研究有哪些主要的努力目標?生活在大海中的鯨豚面臨了那些威脅?一般人對於鯨豚有哪些誤解?楊瑋誠創立粉絲頁「CIB 鯨豚調查局」,就是希望經由研究專題介紹、擱淺事件追蹤等,讓大眾更認識鯨豚。

FB 粉絲專業「CIB 鯨豚調查局」旨在讓大眾更了解鯨豚。圖/pexel

鯨豚調查局在調查什麼?

「為什麼用『調查』這兩個字,而不是鯨豚研究室,或單純的鯨豚愛好者的FB社群,是因為我們認為『調查』這兩個字是有需要的。」楊瑋誠分享當初也考慮過「救援隊」之類的稱呼,最後還是決定用「調查局」,一方面強調其中的急迫性與重要性,另一方面保留其中抽絲剝繭解開鯨豚的遭遇、針對事實下判斷的語感。

不只錯誤的迷思,人們的「感性」有時也會成為保育討論的阻礙。楊瑋誠認為,處理鯨豚面對的問題,極度需要科學、理性的證據。不管是討厭或喜歡鯨豚,都要保持理性、有多少數據說多少話。在公共政策或各種爭議上,才有討論對話的空間。

舉例來說,楊瑋誠多年前在海洋公園服務時,就曾遇過遊客投訴表演音響音量過大、認為會傷到海豚。團隊後來秉著研究精神測量水下音量,發現經過水的隔絕後,真正在水中傳播的音量,尤其是在海豚能夠接收到的音頻已經減弱到幾乎沒有影響。

「鯨豚擱淺的死因分析」是鯨豚調查局的重要目標,在死因資訊尚未明瞭時,不少人會捕風捉影任意猜測,像是看到胃裡面有垃圾,就說死因是吃垃圾。楊瑋誠舉例,在 2020 年 1 月 19 日,宜蘭新城溪出海口擱淺的柯維氏喙鯨,外表並無重大創傷,經解剖、組織切片與細菌培養後,才在排除細菌感染的情況下,診斷是罹患了「潛水夫病」,根據過往研究,巨大噪音(如軍事聲納)會使鯨豚受到驚嚇,改變鯨豚原本潛水的模式,使鯨豚罹患潛水夫病。因此調查局也推測,這次的擱淺原因,很可能是源於台灣周邊海域軍事升溫,海上軍事演習頻繁所造成。

鯨豚擱淺事件層出不窮,「鯨豚擱淺的死因分析」是鯨豚調查局的重要目標。圖/pexel

噪音對鯨豚的影響是非常大的,而近期即將組建的風力發電機組,其打樁造成的巨大聲響,無疑是鯨豚保育必須關注的現況。近期,楊瑋誠也發表了打樁機噪音對鯨豚影響的研究,希望能藉由科學研究提供的數據為基礎,一同制定相關規範,並在施工階段採取預防性措施。

楊瑋誠對鯨豚調查局的期許,就是能夠提供更多經過科學考驗過的數據資料,讓未來相關的保育政策討論,能有堅實的科學基礎。而他也強調,也是這二十年的人才與研究能量累積,才讓鯨豚調查局開始有機會發掘、展現更多更在地的鯨豚資訊。「生命有限、人力有限,時間要花在刀口上(累積事實與資料)。鯨豚調查局所做的每件事情都很重要。」

調查局用上了什麼特別的技術?

從 1999 年起開始鯨豚相關研究,浸淫其中超過 20 年的楊瑋誠分享,剛起步從事研究時,不僅國內資料闕如,就連國外文獻都找不到幾篇。只能一步步摸索、從實務中累積經驗與數據。

鯨豚調查局使用的技術,有沒有什麼比較特別的地方?楊瑋誠表示,一般會用在人身上的檢測儀器,像是X光機、超音波、熱成像儀等設備,都能用於擱淺鯨豚的驗傷上。過去,楊瑋誠就曾使用高解析度的熱成像儀用在擱淺海豚上面,除了偵測體溫,還能用來檢查是否有表面看不出來的瘀青,或是牙齦發炎等情況。

此外,雖然聽力對於鯨豚的重要性人盡皆知,但令人出乎意料的,世界上有在針對鯨豚進行聽力檢測的團隊不到十組,而臺灣正是其中一處,楊瑋誠說:「一般獸醫檢測中,很少有對聽力做檢測,世界上能做的人很少,臺灣更是花了兩、三年的時間,才完善了儀器、技術與人員培訓。」鯨豚聽力檢測的原理,其實跟人類新生兒一樣,都是給予聽覺刺激後用腦電圖觀察腦波變化。楊瑋誠認為目前聽力檢查需耗時 3-4 個小時,實在太長,希望未來能跟美國合作更新軟硬體,把檢查時間壓低在 1 小時以內。這樣往後就可以在野外現場直接檢查鯨豚,不用限制於有運回水池的個體。

而運用斷層掃描技術做死因分析,雖然無法取代法醫解剖,卻有機會指出一些解剖時不易發現的狀況,如骨骼上細微的骨折、骨刺、退化性關節炎,或是其他隱晦的損傷,更重要的是,解剖會破壞骨骼或臟器間的相對位置,這時不具破壞性的斷層掃描技術,就能提供相對完整的資訊,幫助辨別死因。楊瑋誠舉例,香港的研究團隊針對擱淺死亡的鼠海豚進行斷層掃描,才發現許多個體有出現頸椎脫位的情況 ,爾後才推測此類死亡的原因,有可能與受困漁網掙扎有關。此研究也揭露鯨豚與漁業衝突的另一層面相。像這樣的資料,都直接或間接支持了楊瑋誠的「調查」理念,在開始討論之前,累積源自於事實的科學數據,自有其重要性。

利用電腦斷層掃描技術做死因分析,能夠找到解剖時難以找到的細小線索,提供更加完整的資訊。圖/ pexel

不管是研究上的突破或新設備的投入,每一點數據的累積都代表我們對鯨豚欠缺的認識補足了一點,逐漸步上更理想的保育路線。

從照顧單隻海豚到保育整個族群

對不同物種先入為主的誤解,往往在進行保育討論時,造成溝通上的障礙。「有些人覺得『海豚有海就可以活』,那就表示施工的時候(海豚)就應該閃邊去。又沒有把整個海圍起來,你可以去其他地方啊!」說到大眾對鯨豚常有的迷思,楊瑋誠只能苦笑。其實就跟人類都市會劃分商業區、住宅區一樣,鯨豚在海中也有屬於自己的覓食區、育幼區、繁殖區。而各種鯨豚對於海洋自有不同的棲地需求,像是台灣白海豚就生活在深度不超過二十公尺水域,離岸多在三至五公里範圍內,大海雖大,卻也不是到處都能去的。

多數大眾對於鯨豚的關注主要從擱淺事件開始,關心的是某個個體是否回復健康、回到大海。楊瑋誠在鯨豚調查局的研究,從鯨豚面對壓力的緊迫生理、潛水夫病等疑難雜症,甚至是如何在檢測違法鯨豚肉的試紙開發,以及發現鯨豚身上有來自陸地汙染海洋的病原,皆是期待能做得更多。「我們在做的事情已經不是在保護一隻海豚,而是保護更多海豚。」

除了累積研究科學研究之餘,如何把成果傳達給更多人、發揮影響力也是同等重要的任務。經過二十年的累積,楊瑋誠團隊開始經營起 FB 粉專「CIB 鯨豚調查局」傳遞相關的知識洞見。除此之外,他也期待近年鯨豚保育議題已經開始逐漸發酵,如出現在中小學課本中,或者有更多相關的展覽等,都能加深大眾對鯨豚的認識。雖然「保護更多鯨豚」的目標任重而道遠,但楊瑋誠認為這就跟種樹一樣,即便可能要很久才能看到成果,卻絕對有努力去做的價值。

「保育一詞雖代指『保護各種生物的行為』,但其內涵是生物的『共存』,讓不同生物都能活在這個地球上。我認為推廣保育的工作,也應該秉持『共存』的概念,讓意見相左的人一同前進,才是真正的保育。透過公開數據與資料,將不同意見的人們拉向針對事實的討論,正是鯨豚調查局的初衷。」

鯨豚保育的初衷為人類與鯨豚「共好」。圖/pexel

鯨豚身為海洋食物鏈的頂點消費者,其種類與數量反應了海洋的生產能量,是海洋健康的指標物種。台灣周遭海域的鯨豚,既是自然的餽贈,維繫其健康與福祉,也應是我們無法推卸的責任。

參考資料

科技大觀園_96
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