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海豚的電感應

陸子鈞
・2011/07/28 ・1223字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

海豚最出名的,就是牠們會利用迴聲定位找尋獵物。現在,科學家在圭亞那長吻海豚身上發現,海豚會藉由接收電場,偵測魚類。這也是首次在海洋哺乳類-或有胎盤的哺乳類物種上,發現有感測電場的能力。科學家也預期,其他鯨豚也有一樣的能力。在這之前,能感電的動物,只在發現存在於魚類、兩棲類和兩種卵生的鴨嘴獸,或單孔類的針鼴蝟。

所有的動物都會因為肌肉和神經活動而發出微弱的電場。具有感電能力的物種,即使看不到,也能藉由偵測電場,找到獵物。對生活在中南美洲,大西洋沿岸的圭亞那長吻海豚而言,在混濁的水中,還有泥濘的底層尋找獵物,的確有視線不佳的問題。

科學家在德國一間海豚館,研究一隻老邁的圭亞那長吻海豚的感電能力。德國羅斯托克大學的感官生物學家Wolf Hanke說,「你可以在牠們的吻端看到深色的毛孔」。而鯨豚的演化歷史中,其祖先在同樣的部位具有鬍子,而科學家認為,現在那些留下的毛孔已不具任何功能。但紅外光攝影的結果,卻顯示會因為活動而發光。因此Hanke認為,這些毛孔一定具有某些功能。

Hanke和他的研究團隊,解剖兩隻29歲死亡的雄海豚,從吻端取得組織樣本,研究毛孔的細胞結構,發現毛孔沒有長出毛髮的跡象,但特徵卻比較像是魚類和鴨嘴獸的感電器官。然而,海豚、魚類和鴨嘴獸,是獨立從不同器官,演化出感電器官;Hanke說,「這是趨同演化的例子。」研究中也發現,海豚「鬍子」的毛孔細胞,具有膠狀物質,和鴨嘴獸或魚類的電場感官一樣,Hanke推測這樣的構造能傳導電訊號。

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發現感電器官後,科學家測試一隻名叫佩高(Paco)的海豚,是否他能感側到中小型魚類放出的微弱電訊號。研究團隊將佩高安置在工作站,並在距離他吻端十公分處發出電訊號。當他感測到訊號時,會游離工作站,並得到獎賞;相反地,若沒有感測到訊號,他就會乖乖的留在原處。

在186次測試中,包括不同強度的電訊號,即使是很微弱,柏格也能偵測得到。但當研究人員用塑膠蓋,罩住佩高的吻端時,他就無法感測到任何電刺激了。

佩高在這次實驗之前,大半輩子都在海豚館內度過,不太有機會使用他的「電感應」。雖然沒有有力的證據,但Hanke認為,有機會使用感電能力,讓佩高變得比較有警覺性,也比較專注。在野外,圭亞那長吻海豚或許利用電感應,偵測短距離的獵物;在遠距離時,利用迴聲定位。他也推測,其他底棲型鯨豚,像是江豚和侏儒抹香鯨,也有電感測能力,甚至包括最被大家知道的瓶鼻海豚,因為牠的底棲覓食的習性-有時候還會在吻端套上海綿

這項研究為鯨豚學家開啟了新的領域。夏威夷大學的感官生物學家Paul Nachtigall說:「以往我們過於注意迴聲定位的風采,而忽略了鯨豚其他可能的感覺系統。」他強調,Hanke團隊的成果,因為太罕見,所以第一次在研討會發表時,招到其他人的懷疑。而現在這些質疑的科學家,則轉為讚許Hanke的研究。

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資料來源:ScienceNow: Guiana Dolphins Can Use Electric Signals to Locate Prey [26 July 2011]

相關文章:PanSci: 為什麼海豚要戴著海綿?

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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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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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為什麼臺灣也需要替鯨豚設立海洋保護區?
黑潮海洋文教基金會_96
・2025/03/24 ・3281字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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  •  楊善宇|黑潮海洋文教基金會 實習生 2024.07.26
圖一、海洋綠洲計畫調查航班柯氏喙鯨(Ziphius cavirostris)驚喜現身

隨著人類活動對海洋環境的負面影響日益增加,海洋生物生存的狀況令人擔憂。近年生物多樣性下降、大量珊瑚白化、漁具纏繞及船隻撞擊海洋生物等問題層出不窮,這些事件就像是海洋在向我們求救般,而人類要如何減緩我們對海洋的影響呢?

設立海洋保護區是目前國際間共同努力的方向之一。在眾多海洋保育行動中,劃設海洋保護區被認為是成效較為顯著的方式。可以透過劃設大範圍的海洋保護區降低人類活動對於海洋環境的干擾,從而保護海洋生物的棲息地和整體的生物多樣性¹。本篇文章將帶領讀者認識加拿大「Gully 海洋保護區」,Gully 一詞代表沖溝,這個保護區內居住著多達 16 種不同的鯨豚種類。此外,我們將同時探討其中值得臺灣借鑒的經驗與做法,希望此案例能為未來黑潮海洋綠洲計畫在申請「海洋哺乳動物重要棲息地」(Important Marine Mammal Areas)時,提供一些實質的參考。

加拿大位於大西洋地區的第一個海洋保護區——Gully 海洋保護區

圖二、黃框處為 Gully 海洋保護區地理位置(圖片來源:加拿大政府官網)

約在 15 萬至 45 萬年前,由於大量冰川移動與融水侵蝕,在加拿大東海岸斯科舍大陸棚(Scotian shelf)邊緣形成了一個大型海底峽谷——Gully,最深處的深度超過 2,500 公尺,也是北大西洋至今最大的海底峽谷。Gully 地區生物多樣性極為豐富,不但孕育了 30 種冷水珊瑚(Cold-water corals),目前也已累積了 16 種鯨豚的目擊紀錄,包含北瓶鼻鯨(Hyperoodon ampullatus)、藍鯨(Balaenoptera musculus)、索氏中喙鲸(Mesoplodon bidens)等種類。

圖三、北瓶鼻鯨(攝影:Hilary Moors-Murphy,圖片來源:加拿大政府官網)

其中,北瓶鼻鯨於 1997 年被加拿大瀕危野生動植物狀況委員會(Committee on the Status of Endangered Wildlife in Canada)列為易危物種(Vulnerable)。然而,當時 Gully 地區正面臨石油和天然氣開發工程,導致當地鯨豚長期受到船隻撞擊及工程噪音傷害,使牠們生存遭受嚴重威脅。因此,加拿大政府於西元 2004 年設立 Gully 海洋保護區,以保護瀕臨滅絕的北瓶鼻鯨及當地其他珍貴的海洋生物。

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保護區設立前如何評估該棲地重要性呢?

倘若要保護某區域的生物多樣性,保護整個棲地相較於保護單一物種,才是最直接的治本方法。但是,要如何知道劃設的區域是否已納入鯨豚們生存所需的棲息環境呢?我們可以透過海上目視調查及被動聲學監測²等方式,進一步了解鯨豚在該區域出現的位置、時間與頻率等資訊,藉此評估劃設的面積及界線該如何設立。

圖四、無法律效力的鯨豚保護區(斜線區域)及學者們建議的鯨豚保護區範圍(深灰色區域)比較(圖片來源:Hooker, S. K., 1999)

其實 Gully 保護區在設立之前,政府及學者們對當地鯨豚也做了初步的評估及研究。1994 年,加拿大漁業及海洋部在 Gully 設立了一個無法律效力的鯨魚保護區(Whale sanctuary),簡單來說就是先建立一個示範區測試成效,範圍是圖四中有畫斜線的區域。該單位向海上來往的船家宣導該區域在生態保育上的重要性,並提供了指導方針,教導船長們在穿越該地區時如何減少對鯨豚的威脅,希望盡可能降低船隻與北瓶鼻鯨撞擊的風險。與此同時,當地的學者們也積極地研究鯨豚在 Gully 的分布範圍與族群量。

研究學者透過 1988 至 1996 年間的鯨豚目擊資料,包括種類、數量及目擊經緯度,結合不同的環境因子,如海洋表面溫度、海底深度及坡度等環境資訊做分析,結果發現鯨豚出沒位置與深度有高度的關聯性。Gully 周遭的鯨豚大多棲息在海底峽谷 200 至 2,000 公尺深處,因此學者們建議政府應根據 200 公尺等深線建立一個核心區邊界,並在周遭設立緩衝區,以全面保護 Gully 地區的鯨豚免於受到石油開發和航運的影響。

加拿大政府如何管理 Gully 海洋保護區?

經過長期的調查後,加拿大終於在 2004 年正式成立 Gully 海洋保護區條例《The Gully MPA Regulations》,並在條例中公告了 Gully 海洋保護區邊界。除了法規內允許的特定活動³外,嚴格禁止在  Gully 保護區內「干擾、損害或摧毀任何生物或其棲息地的任何部分,或從中移除任何生物」,包括海床下15公尺深的底土,亦不允許傾倒、拋棄或排放任何物質的行為發生。

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圖五、Gully 海洋保護區管理範圍依照深度劃分三區(圖片來源:加拿大政府官網)

此外,加拿大政府也將保護區依照水深劃分成三個管理區,如圖五中的 Zone 1、Zone 2 及 Zone 3。每個管理區有其獨特的生態環境,在管理上的限制也有些微差異,在 Zone 1,也就是鯨豚棲息的核心海域內,是完全禁止漁撈行為的,而在 Zone 2 和  Zone 3 則可進行商業性垂釣,可釣大比目魚、鮪魚、鯊魚和劍旗魚。

成功劃設海洋保護區後,就結束了嗎?

不只保護區設立前需要長期的調查累積數據,設立後仍需持續監測保護區效力。加拿大學者在 Gully 保護區設立 7 年後調查了北瓶鼻鯨的族群動態,他們估計斯科舍大陸棚海域的北瓶鼻鯨約有 143 隻,且發現族群量和性別比自 1988 年起一直保持穩定的狀態,雖然族群量沒有明顯改變,但顯示了海洋保護區的設置確實讓牠們在沒有人為開發衝擊下,族群可以維持穩定。

圖六、索氏中喙鯨 (攝影: Catalina Gomez, 圖片來源:  加拿大政府官網)

除了主要保護標的物種外,Gully 地區其他鯨豚也有些微變化。學者觀察到 1988 至 2011 年間,部分鯨豚種類的單位努力量目擊群次下降而部分上升,其中的變化趨勢可能與環境或食物資源改變有關。但值得注意的是另外一種喙鯨「索氏中喙鯨」(Mesoplodon bidens)單位努力量目擊群次4在保護區設立後大幅增加(每年增長21%)。由於缺乏深海鯨豚物種食物量數據的支持,科學家認為較合理的推測是:保護區的存在讓人為干擾減少。船隻與其他噪音的降低,使Gully保護區成為對聲音敏感的喙鯨的棲地之一。儘管保護區的設立已改善喙鯨的棲息環境,但仍需持續進行長期監測,以確保保護區管理有效並及時調整以應對環境變化。

Gully 保護區曾目擊 16 種鯨豚,花蓮海域更高達 20 種!

圖七、1998-2023年花蓮海域鯨豚物種多樣性圖
圖七、1998-2023 年花蓮海域鯨豚物種多樣性圖

加拿大 Gully 保護區目前有 16 種鯨豚目擊紀錄,根據黑潮在過去 20 多年賞鯨航程所累積的鯨豚目擊資料統計,花蓮鯨豚種類更高達 20 種!物種多樣性更高!然而,我們發現花蓮常見的花紋海豚身上除了自然的傷疤外,有時也會出現人為因素所造成的傷疤,因此我們在 2023 年做了花紋海豚體表傷疤分析,結果顯示在 50 隻花紋海豚中有 19 隻(38%)身上有出現疑似人為活動所造成的傷疤。臺灣東部海域出沒的鯨豚種類繁多,若遲遲未能提供一片安全的海洋綠洲供他們成長、育幼,只怕未來的日子裡人們無法再跨坐在船頭,在享受海風的同時還能欣賞花蓮鯨豚的美。

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加拿大 Gully 保護區成立已滿 20 週年,可作為臺灣未來建立鯨豚保護區的借鏡。而黑潮也持續努力著,透過「海洋綠洲:東海岸鯨類保育計畫」,旨在將臺灣東部海域列為國際認可的海洋哺乳動物重要棲息地,希望未來在與政府相關機關溝通保育政策時,能有更完整的背景資料。

註解

  1. 生物多樣性是由基因、物種和生態系多樣性三者所構成,就像一個穩定而巧妙的金字塔。
  2. 被動聲學監測為一種使用錄音機記錄自然環境中各種聲音的技術。
  3. 法規內允許的特定活動如下:
    ● 在 Zone 2 和  Zone 3 得進行商業性垂釣,可釣大比目魚、鮪魚、鯊魚和劍旗魚。
    ● 船隻過境(須遵守加拿大航運法)。
    ● 搜索和救援、環境緊急應對和清理。
    ● 與國家安全、主權和公共安全相關的活動。
  4. 單位努力量目擊群次(Sightings per unit effort, SPUE)=目擊群次數 / 調查努力量。
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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。

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貓咪也會學鳥叫?揭秘貓貓發出「喀喀聲」背後的可能原因
F 編_96
・2024/12/24 ・2480字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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F 編按:本文編譯自 Live Science

貓是一種神秘而又引人注目的動物,牠們看似深居簡出,但擁有多元的聲音表達:從吸引人類注意的「喵喵叫」,到面對威脅時的「嘶嘶聲」與低沉的「咆哮」。

延伸閱讀:貓咪為什麼總愛對人喵喵叫?看貓如何用聲音征服人類的心

然而,細心的貓奴們可能會注意到,貓有時會對著窗外的鳥兒或屋內小動物玩具,發出一種獨特的「卡卡聲」或「咯咯聲」。這種聲音既像牙齒打顫,又好似一陣陣輕微的顫鳴,卻很難歸類到常見的喵叫或咆哮裡。這種名為「chatter」的行為,究竟在貓的生活中扮演什麼角色?目前科學界尚未對此有定論,但有幾種廣為討論的假說,或許能為我們提供一些思考方向。

卡卡叫:情緒的釋放或表達?

有些貓行為專家推測,貓咪在看到獵物(如窗外的鳥、老鼠)卻無法接近時,會因「欲捕無法」的挫折感或興奮感,發出這種「卡卡聲」。就像人類遇到障礙時,可能會發出抱怨的咕噥聲或乾著急的嘆息聲一樣,貓咪的「喀喀聲」也可能只是把當下的情緒外顯,並非有特別針對人或其他動物的溝通目的。

  • 情緒假說
    • 挫折:當貓看見鳥兒在窗外飛舞卻無法撲殺,內心焦躁,遂用聲音抒發。
    • 興奮:或許貓在準備捕獵時也感到高度亢奮,因此嘴部不自覺抖動並出聲。
貓咪的「喀喀聲」可能源於挫折或興奮情緒,表達捕獵受阻的內在反應。圖/envato

要在科學上驗證「情緒假說」並不容易,因為需要同時測量貓咪行為和生理指標。例如,研究人員可能需要測量貓咪在卡卡叫時的壓力荷爾蒙變化,才能確認牠們究竟是帶著正面興奮,或是負面挫折的情緒。不過,由於貓的獨立特質,實驗設計往往困難重重,樣本量要足夠也不容易,所以至今沒有定論。

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增強嗅覺?貓咪的「第二鼻子」

另一種說法則認為,貓咪發出「卡卡聲」時,可能同時開啟了其位於口腔上顎的「犁鼻器」(vomeronasal organ),也稱作「賈氏器官(Jacobson’s organ)」。這個感知器官能捕捉一般鼻腔聞不到的化學分子,如費洛蒙或特定氣味分子,因此對貓的求偶、社交和獵捕行為都非常重要。

  • 嗅覺假說
    • 張口呼吸:如果貓咪一邊「咯咯咯」地開合上下顎,可能在嘗試讓空氣(及其中所含的氣味分子)進入犁鼻器。
    • 蒐集更多環境資訊:在確定下手前,更完整的嗅覺分析或能提高牠們獵捕成功率,或是幫助判斷環境中是否有其他潛在威脅或機會。

然而,要科學驗證「增強嗅覺假說」同樣不簡單。研究人員不僅要觀察貓咪在卡卡叫時的行為,也需要測量牠們是否真的打開了更大的氣道,並在那個同時有效使用犁鼻器。這些行為與生理測量都必須在相對可控卻又不影響貓自由行動的實驗環境中進行,實務上難度頗高。

聲音模仿:貓咪的「偽鳥叫」?

貓咪的「卡卡聲」或許是為了模仿獵物的聲音,讓獵物降低警戒。圖/envato

第三種最有趣也最具「野性色彩」的假說,是「模仿獵物聲音」。在野外,一些中南美洲的小型貓科動物(例如:長尾虎貓,又稱美洲豹貓或瑪家貓,Margay)曾被觀察到,在捕獵小猴群時,發出類似猴子叫聲的音調;有些當地原住民族群也傳說,叢林裡的某些捕食者會模仿目標獵物的聲音來誘捕。由此推測,家貓看到鳥兒時發出的「卡卡聲」,可能包含些微模仿鳥兒啁啾的元素,試圖降低獵物警戒或甚至吸引獵物靠近。

  • 模仿假說
    • 案例參考:野生貓科動物曾出現學習或偽裝聲音的紀錄。
    • 家貓可能繼承的行為:家貓的祖先——北非野貓(African wildcat)及其他小型貓科物種,是否具備聲音模仿能力?這在生物演化研究上仍是未解之謎。
    • 缺乏大規模觀察:由於小型野生貓科動物研究資料有限,且家貓實驗更不易做大樣本長期追蹤,最終導致此理論尚未獲得廣泛實證。

貓咪行為研究的挑戰:野性祖先的重要性

探討貓咪行為,常常需要回溯至野生祖先的棲地環境。家貓(Felis catus)普遍被認為源自北非野貓(Felis lybica),然而,野貓習性的研究本就不多,尤其是關於聲音與捕獵策略更是資料有限。我們想知道「為什麼家貓會卡卡叫」,首先要確定:「牠們的野性祖先或其他小型貓科,也有同樣的行為嗎?」若有,家貓則可能繼承自古老基因;若無,則可能是家貓在與人類共處的環境中演化出的新行為。

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如果要探查家貓「卡卡叫」的原因,還需要了解其祖先或其他小型貓科是否具有類似行為。圖/envato

再者,貓在實驗室中的「不可控」因素相當多。貓不像狗般樂於服從人類指令,常有自己的規律與個性。要在實驗情境下穩定地誘發貓的「卡卡叫」行為、同時檢測牠們的生理和心理反應,並確保每隻貓的個體差異都被考慮到,這些都對研究團隊是極大考驗。

對於許多貓奴來說,貓咪坐在窗邊,一邊盯著外頭的鳥兒或松鼠,一邊發出獨特的「卡卡聲」,是一幕既可愛又神祕的風景。究竟牠們是在抒發情緒、強化嗅覺、抑或真的在「假扮鳥叫」以誘捕獵物?目前沒有確切的答案。然而,也正因為這層未知,貓貓才更顯得迷人。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃