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非洲樹蛇會讓你「死得很難看」

葉綠舒
・2014/08/14 ・1025字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 441 ・四年級

住在撒哈拉以南的非洲樹蛇(當地俗稱boomslang,學名Dispholidus typus),因為生性害羞、動作又很快,通常很難讓人注意到牠;加上牠的毒牙位於口腔的後方,使得牠要咬人需要把嘴巴打開170度才能用毒牙咬人。因此,有很長一段時間牠一直被認為是不具有威脅性的毒蛇。

至少直到1957年的9月之前大家都是這樣想的。

雄性的非洲樹蛇。雌性是棕色的。圖片來源:維基百科
雄性的非洲樹蛇。雌性是棕色的。圖片來源:維基百科

1957年的9月26日,來自芝加哥的林肯公園動物園(Lincoln Park Zoo)爬蟲類學家 Karl P. Schmidt在9月25日,當他打開一袋蛇(裡面有一隻年輕的非洲樹蛇)時,大拇指被咬了。由於幾小時內沒有特別的感覺,他對於這次的意外毫不在意。甚至隔天早上他還跟助理說他覺得很好,打算要回去上班了。但是當天下午兩點(大約是被咬後的24小時),他被發現在家中陷入昏迷,最後的死因是呼吸終止以及大腦嚴重出血。

原來,非洲樹蛇的毒液是一種血液毒素(hemotoxin)。它會破壞紅血球、阻礙凝血機制、損害器官。通常患者初期(被咬幾個小時以後)會出現的症狀包括頭痛、噁心、想睡覺,以及「每樣東西看起來都有點黃黃的」(可能是因為視網膜出血)。

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但是接著發生的事情就一點都不有趣了。接著患者身上的所有的開口:包括鼻孔、牙齦、身上極小的傷口都會開始出血(七孔流血?九孔流血?),然後肌肉、大腦開始出現內出血,接著便血、尿血以及吐血而死。想到實在是令人覺得毛骨悚然。

Karl P. Schmidt的死震驚了爬蟲界,因為大家原來都認為這種蛇是無害的。不過,雖然這種蛇目前被認為是非洲最毒的幾種蛇之一,但是因為牠生性害羞,而且絕不跟他吞不下的東西正面對峙,加上牠住在樹上,所以通常人們根本不會注意到牠。

事實上,直到如今,全世界被牠咬死的人不會超過10個。而Karl P. Schmidt跟牠的致命的相遇,其實蛇兒只是為了自衛罷啦…加上現在對牠的毒性的了解,所以被咬之後,只要趕快去治療,通常不會致死。

其實蛇怕人,比人怕蛇還多。所以台灣雖然有許多毒蛇,但只要大家注意到山裡面爬山時注意腳下,遵守專家的建議:登山健行於草叢內行走,應以手杖或竹竿隨時 撥弄來『打草驚蛇』;而水邊地區、開墾區,最容易有蛇出沒,需細心行走等等,其實被咬的機會也沒有想像的多,不是嗎?

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原刊載於作者部落格Miscellaneous999 

參考資料:

  1. Bec Crew. 2014/8/10. This snake’s venom makes you bleed from every orifice until you die.
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葉綠舒
262 篇文章 ・ 9 位粉絲
做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

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在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

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  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

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即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

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典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

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GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

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(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
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賴昭正_96
43 篇文章 ・ 54 位粉絲
成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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下藥毒鼠殃及猛禽:最新研究證實,台灣過半猛禽體內驗出老鼠藥
活躍星系核_96
・2019/07/17 ・3193字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 585 ・九年級

文/洪孝宇│屏科大野保所鳥類生態研究室研究員
本文轉載自屏科大鳥類生態研究室新聞稿,原文為〈最新研究證實 台灣猛禽體內普遍驗出老鼠藥

自從 2014 年,屏科大野保所鳥類生態研究室首度證實,有瀕危的黑鳶因老鼠藥中毒死亡,老鼠藥對台灣猛禽的危害才開始受到重視。

2015 年起,由農藥主管機關防檢局邀集多個單位,展開大規模的台灣猛禽體內老鼠藥殘留調查,總計檢驗 21 種猛禽、全台各地 200 多件肝臟樣本。結果共有 10 種猛禽、超過 6 成的樣本驗出老鼠藥殘留,顯示老鼠藥已經普遍進入台灣生態的食物鏈之中,此研究論文在近日發表於環境科學領域的權威期刊《Science of The Total Environment》。

在平原和低海拔地區常見的 5 種猛禽中,主食鼠類的黑翅鳶老鼠藥檢出率高達 9 成。圖/嵌入自臺灣猛禽研究會

此研究的參與單位包括屏科大野保所鳥類生態研究室特生中心野生動物急救站鳥類研究室台中市野生動物保育學會台灣動物路死觀察網(路殺社)等。歷經 3 年的猛禽樣本收集,樣本主要來自救傷但不治死亡的猛禽,另有部分來自路殺採集或是機場的鳥擊防治措施。猛禽死後經解剖取出肝臟,送往農委會藥物毒物試驗所或是景博科技公司進行 14 種老鼠藥成分的殘留檢驗。

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不管常不常吃老鼠,都驗得出老鼠藥

5種常見猛禽:黑翅鳶 (BWK)、黑鳶 (BK)、鳳頭蒼鷹 (CG)、領角鴞 (CSO)、大冠鷲 (CES)肝臟中殘留老鼠藥的平均濃度 (單位 mg/kg = ppm = 1000 ppb)。製圖/洪孝宇

 

在平原和低海拔地區常見的 5 種猛禽中,主食鼠類的黑翅鳶老鼠藥檢出率高達 9 成,且檢出的平均濃度也最高(211 ppb)。此外,有腐食習性的黑鳶和主食蛇類的大冠鷲,分別是檢出率和平均濃度的第二位,顯示腐食性以及主食蛇類也是老鼠藥中毒的高危險群,並間接證明蛇類可能是老鼠藥在食物鏈中傳遞的重要環節之一。至於在鄉村和都會區很常見的鳳頭蒼鷹和領角鴞,牠們食性廣泛,並非以鼠類為主食,但老鼠藥的檢出率也都超過 5 成。

5種常見猛禽黑翅鳶 (BWK)、黑鳶 (BK)、鳳頭蒼鷹 (CG)、領角鴞 (CSO)、大冠鷲 (CES)的老鼠藥檢出率,圖中數字是驗出幾種老鼠藥成分的百分比。製圖/洪孝宇

秋冬濃度最高,可能跟過往秋季滅鼠週有關

在一年之中,猛禽體內的老鼠藥檢出率和濃度都在秋冬季最高,這很可能跟台灣每年在秋季舉辦滅鼠週有關。農地滅鼠週發放的老鼠藥成分以可滅鼠伏滅鼠為主,而這兩種也是最常在猛禽體內被驗出的成分。另一種常見成分撲滅鼠,則大多登記為環境用藥,因此不只是農業用藥,居家使用的環境用藥同樣會進入食物鏈之中。

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台灣自 1980 年之後核准的老鼠藥幾乎都是第二代,不僅毒性比第一代更強,即使動物沒有吃到致死劑量,在體內要自然代謝的時間長達 200 天以上,因此相當容易在食物鏈中傳遞和累積。本研究發現有許多猛禽體內驗出不只 1 種老鼠藥成分,最多的一隻鳳頭蒼鷹體內有高達 6 種老鼠藥,代表反覆吃進帶有不同老鼠藥的老鼠。

老鼠藥的慢性機制讓毒害影響更廣

台灣核准的老鼠藥都是抗凝血劑,中毒的動物會逐漸內出血,約 5-7 天才會死亡。因為是慢性毒,因此中毒的動物屍體其實不易發現,不像劇毒農藥(如:加保扶)中毒的鳥類會成群暴斃在毒餌週邊。因為這樣的特性,導致中毒的老鼠仍會四處移動而被天敵捕食,毒害的影響層面比劇毒農藥更廣卻不易察覺。

猛禽老鼠藥中毒的臨床症狀,包括口腔出血、皮下血腫和貧血等,但光從外觀其實不容易診斷,且中毒的個體往往因為虛弱、行動遲緩而發生意外(如:路殺),因而死因被誤判,不會想到背後是老鼠藥惹禍。在老鼠藥檢出率如此高的情況下,當救傷中心收到一隻傷病猛禽,不論傷病原因為何,我們建議都要懷疑是否有中毒的可能性。

老鼠藥達多少劑量足以猛禽於死地?

臺灣5種常見猛禽:黑翅鳶 (BWK)、黑鳶 (BK)、鳳頭蒼鷹 (CG)、領角鴞 (CSO)、大冠鷲 (CES)的食物鏈。繪圖:魏心怡

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究竟多少的老鼠藥劑量足以致死,這個問題並不容易回答。以國外研究較多的倉鴞為例,出現中毒症狀的個體,肝臟殘留的老鼠藥多在 100-200 ppb 以上,但不同種類的動物對上不同成分的老鼠藥,感受性可能會差異很大。

台灣的黑鳶自 1980 年代以來族群大量消失,目前被認為跟農藥和老鼠藥的毒害有關,本研究中有兩例黑鳶,屍體被發現時無任何外傷,但出現口腔和內臟出血等中毒症狀,經檢驗肝臟中老鼠藥濃度僅 26 和 33 ppb,顯示微量的老鼠藥就可能讓黑鳶死亡。

2018年在屏東農地發現的死亡黑鳶,無外傷但口腔大量滲血,經檢驗肝臟中老鼠藥濃度為26 ppb (含可滅鼠和撲滅鼠)。(可點擊看原圖,請小心血腥畫面)圖/屏科大野保所鳥類生態研究室

相較之下,黑翅鳶的老鼠藥檢出率和平均濃度都很高,但其族群近數十年來在台灣(以及整個歐亞大陸)都呈現擴張趨勢,是否因為對老鼠藥的耐受性差異,導致不同猛禽的數量出現消長,非常值得後續研究。

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圖2016年因骨折被送往桃園鳥會的黑翅鳶,死後解剖發現體內廣泛出血,經檢驗肝臟中老鼠藥濃度高達476 ppb (含可滅鼠和雙滅鼠)。這隻黑翅鳶如果沒送檢驗,死因可能會被判斷為因骨折導致內出血死亡,忽略了老鼠藥的毒害。(可點擊看原圖,請小心血腥畫面)圖/屏科大野保所鳥類生態研究室

淺山動物難以察覺的毒害危機

老鼠藥對生態的毒害,在歐美已有許多研究證實,也已經開始限制老鼠藥的使用,但本研究卻是全亞洲首次,顯示亞洲國家對於老鼠藥毒害的忽視。

台灣的滅鼠週從 1980 年代以來,舉辦了將近 40 年,每年免費發放的老鼠藥多達數百甚至上千公噸。滅鼠周的目的是每年一次將野鼠一網打盡,然而鼠類繁殖力強,幾個月後族群即可恢復,甚至已經逐漸產生抗藥性,但直接或間接毒害的野生動物恐怕已不計其數,尤其是鼠類的掠食者(如草鴞、石虎)更可能深受其害。

過去我們經常認為,台灣平原淺山野生動物最大的危機是棲地消失和破碎化,但是都忽略了這個難以察覺的毒害威脅。

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滅鼠週已停辦,鼓勵以其他方式控制鼠害

所幸防檢局已經開始正視這個問題,在 2015 年宣布停辦全國農地滅鼠週,減少免費老鼠藥的發放和濫用,然而由環保署主導的居家滅鼠周每年仍持續在辦理,各式各樣的二代鼠藥也可以在商店輕易買到,幾乎沒有任何管制。

屏科大鳥類生態研究室建議未來政府應鼓勵以環境整理、捕鼠器具和生物防治等方式來控制鼠害,並逐步加強對老鼠藥的管制(例如:加註警語、提高售價、限制販售管道和購買身分等),以降低農民和民眾對化學藥劑的依賴,讓台灣的野生動物可免於毒害威脅,恢復正常的生態功能。

延伸閱讀:

  1. 基於科學而非感性 滅鼠週40年走入歷史 防檢局長細說由來(2018/10)
  2. 黑鳶禍不單行! 首次確認台灣的猛禽體內有老鼠藥殘留(2014/11)

本文轉載自屏科大鳥類生態研究室新聞稿,原文為〈最新研究證實 台灣猛禽體內普遍驗出老鼠藥〉,關心此議題亦可追蹤 FB 屏科大鳥類生態研究室

活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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發現四腳蛇化石:蛇界的始祖鳥
旻妤
・2015/07/30 ・2902字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 522 ・七年級

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2016/11/18編按:有新的觀點認為這可能不是蛇的化石,而是伸龍(dolichosaur),一種水生蜥蜴的話時。相關文章歡迎參考國家地理的這一篇文章:轟動一時的「四腳蛇」可能只是恐龍時代的蜥蜴?

始祖鳥具有鋒利的牙齒、腳上三趾有彎爪、長的骨質尾巴,這些是恐龍的特徵,而牠也同時有羽毛、翅膀,和現代的鳥類相似,因此被認為是恐龍演化到鳥類的橋樑,後來也陸續發現有羽毛的恐龍化石,證實鳥類是從恐龍演化而來。

在爬蟲類演化的部分,現在科學家普遍接受蛇是從蜥蜴演化而來,但對於是陸生還是水生的蜥蜴一直以來有很大的爭議,各有理論支持。直到最近發表的這篇四腳蛇化石的研究,終於解開了一些謎團。

四腳蛇就是扮演了始祖鳥的角色。牠是在巴西發現的化石,約有1億2000萬年歷史,是第一個發現有四隻腳的蛇類化石。牠的體長只有20公分,前肢和後肢分別為4毫米與7毫米,因此乍看之下很難看出牠的四肢,但放大一看竟然還有五個指頭!

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Dave Martill/University of Portsmouth 圖片來源:Science news

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蛇怎麼會有腳?是蜥蜴吧你不要騙我了

一般辨認蛇跟蜥蜴就是從有沒有腳來判斷,但其實有些較原始的蛇類也有前肢或後肢的殘留構造,也有蜥蜴是沒有四肢的。所以辨別蛇跟蜥蜴應該從以下幾點來判斷:

1.尾巴長度:蛇的尾巴很短,蜥蜴的尾巴很長。尾巴的算法是從泄殖腔開始,到身體最末端。

2.腹鱗:蛇的腹部鱗片特化成只有一片,蜥蜴的話會是很多片排列在一起。

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左:排灣腹鏈蛇的腹鱗,圖片來源:ng論壇 ;右:雪山草蜥的腹鱗(汪仁傑) 圖片來源:TaiBIF

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3.眼瞼:蛇的眼瞼是整片的,所以他們不能眨眼,但大部分蜥蜴可以。

4.舌頭有無分叉:想必大家對蛇吐出舌頭的畫面很熟悉吧,蛇的舌頭都有明顯分叉,但是多數蜥蜴沒有喔~

5.有無外耳孔:蛇的外耳、中耳退化,沒有外耳孔,蜥蜴有。

1.18050
Dave Martill/University of Portsmouth 圖片來源:nature news

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「雖然牠有四隻腳,但有其他的特徵清楚地顯示出牠是蛇。」——尼可拉斯・朗里奇(Nicholas Longrich),英國巴斯大學(University of Bath, UK)考古學家,同時也是這篇論文的共同作者如此說。

朗里奇說,化石的最前端,具有完整的骨頭,呈現一個緊緊纏繞的線圈形狀,看起來就像是個沒有四肢的身軀。除了迷你的四肢外,牠的頭骨大約是人類一個指甲的大小,脊椎有160個脊椎骨,尾部有112個脊椎骨。

四腳蛇的脊椎超過150節(蜥蜴的脊椎沒有這麼長),牙齒呈現尖的、有一點彎曲。另外牠具有橫越整個腹部寬度的鱗片(也就是「腹鱗」,蛇類為了在地上爬行特化出來的構造),這是爬蟲類有鱗目中只有蛇才有的特徵。

「這個生物無疑地是蛇。」耶魯大學(Yale University)的Bhart-Anjan Bhullar雖然沒有參與研究,但在看到化石之後就這麼說:「沒有一個其他的爬蟲類像牠一樣綜合了這些特性。」

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「擁抱的蛇」

這個物種被命名為Tetrapodophis amplectus,屬名Tetrapodophis在希臘文中是四腳的蛇的意思,而種名amplectus來自拉丁文意為「擁抱」。

科學家更深入的觀察四腳蛇後發現,牠的四肢具有纖長的指頭,末端還有細小的爪子,因此推測牠的四肢不是用來爬行,也不是演化過程中剩餘的、沒有用的痕跡,比較有可能用來抓住獵物或是在交配時抓住配偶,這也是種名用了「擁抱」這個詞的原因。「牠是一隻擁抱的蛇。」朗里奇教授說。

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JULIUS T. CSTONYI 圖片來源:science news

這個化石已經出土數十年才開始被關注,起先是由研究團隊中的大衛・馬提爾(David Martill),英國普茨茅斯大學(the University of Portsmouth),在德國的Solnhofen博物館中發現。但朗里奇說,覆蓋在化石上面的石灰岩,還有化石呈現的褐至橘色,都指向巴西東北部的一個特定區域。不過這個化石是如何從巴西跑到德國的博物館中,卻是無人知曉。(其實那些科學家也不是很在意)

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四腳蛇令科學家著迷的地方

四腳蛇的脊椎總共有272節,這已經超過科學家認為動物在開始失去四肢之前體長可以到達的極限的兩倍,這也是四腳蛇令人驚訝的地方。馬丁・科恩(Martin Cohn),美國佛羅里達大學(University of Florida, Gainesville)的演化發育生物學家說,這表示動物的四肢在演化中重新找到它的用途,而不是隨著身體延長而逐漸萎縮。在蛇類演化的模型裡,科學家一直認為是他們的身體先不斷變長,四肢才開始退化。但四腳蛇的發現顯然違背了這個假設,表示身體的延長和四肢的退化可能是獨立的兩件事情,科恩解釋。

科學家們普遍認為蛇是從蜥蜴演化而來,是因為發現的化石證據表示在骨骼構造上,蛇與蜥蜴很相近。有一派學者認為蛇是從「洞蜥」演化而來,這種蜥蜴生活在洞穴中,這能解釋為何蛇的聽力、視力都退化,身體也變成流線型。另一派學者則認為蛇是從滄龍(沒錯就是侏羅紀世界裡面最後出來撿尾刀的那隻)演化而來,後來才移居到陸地上生活。在這種假設下,外耳的退化是因為在水中沒有作用,透明的眼膜也是因為要在水中活動。有些化石的研究報告發現滄龍和蛇的骨骼結構相似,而且蛇的化石旁邊也出現和滄龍生活相同時期的沈積物。

四腳蛇大幅縮小的四肢、長長的身軀、短的口鼻部,都是適應爬行、鑽洞而在演化上保留下來的特徵;沒有利於游泳的扁平狀尾巴,而是圓柱狀,也沒有發現鰭的構造。因此科學家們推測四腳蛇是生活在洞穴中的陸地生物,蛇類並不像先前一些科學家認為的是由海洋生物演化而來,朗里奇表示。

加拿大阿爾伯塔大學(University of Alberta, Edmonton, Canada)的脊椎考古學家邁克爾・考德威爾(Michael Caldwell)表示,所有的脊椎生物,當然包括爬蟲類,都有一個小小的骨頭叫做「椎間體」(intercentrum),然而四腳蛇的脊椎骨中並沒有發現這個構造。四腳蛇的脊椎構造和在2億5000萬年前那次大滅絕(二疊紀大滅絕)絕種的兩生類有較高的相似度。「我覺得這個生物遠比研究團隊所說的令人興奮。」考德威爾說。不過四腳蛇應該不是最原始的蛇,因為可能還有很多在二疊紀大滅絕前的爬蟲類化石還沒被找到。

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四腳蛇,一個擁有完整的蛇軀體,卻有四肢,像是當初填補恐龍演化到鳥缺失的那塊拼圖——始祖鳥一樣,補齊了科學家一直遍尋不著,蜥蜴演化到蛇的那個關鍵證據。

參考資料:

原始論文:

David M. M., Helmut T., and Nicholas R. L., 2015. Four-legged snake from the Early Cretaceous of Gondwana. Science, 349:416-419

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旻妤
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編輯實習生,就讀臺大森林系,輔修生化科技系。雖然念森林但非常討厭蟲,不過待在山上當野孩子的時光總是滿開心的。

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非洲樹蛇會讓你「死得很難看」
葉綠舒
・2014/08/14 ・1025字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 441 ・四年級

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住在撒哈拉以南的非洲樹蛇(當地俗稱boomslang,學名Dispholidus typus),因為生性害羞、動作又很快,通常很難讓人注意到牠;加上牠的毒牙位於口腔的後方,使得牠要咬人需要把嘴巴打開170度才能用毒牙咬人。因此,有很長一段時間牠一直被認為是不具有威脅性的毒蛇。

至少直到1957年的9月之前大家都是這樣想的。

雄性的非洲樹蛇。雌性是棕色的。圖片來源:維基百科
雄性的非洲樹蛇。雌性是棕色的。圖片來源:維基百科

1957年的9月26日,來自芝加哥的林肯公園動物園(Lincoln Park Zoo)爬蟲類學家 Karl P. Schmidt在9月25日,當他打開一袋蛇(裡面有一隻年輕的非洲樹蛇)時,大拇指被咬了。由於幾小時內沒有特別的感覺,他對於這次的意外毫不在意。甚至隔天早上他還跟助理說他覺得很好,打算要回去上班了。但是當天下午兩點(大約是被咬後的24小時),他被發現在家中陷入昏迷,最後的死因是呼吸終止以及大腦嚴重出血。

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原來,非洲樹蛇的毒液是一種血液毒素(hemotoxin)。它會破壞紅血球、阻礙凝血機制、損害器官。通常患者初期(被咬幾個小時以後)會出現的症狀包括頭痛、噁心、想睡覺,以及「每樣東西看起來都有點黃黃的」(可能是因為視網膜出血)。

但是接著發生的事情就一點都不有趣了。接著患者身上的所有的開口:包括鼻孔、牙齦、身上極小的傷口都會開始出血(七孔流血?九孔流血?),然後肌肉、大腦開始出現內出血,接著便血、尿血以及吐血而死。想到實在是令人覺得毛骨悚然。

Karl P. Schmidt的死震驚了爬蟲界,因為大家原來都認為這種蛇是無害的。不過,雖然這種蛇目前被認為是非洲最毒的幾種蛇之一,但是因為牠生性害羞,而且絕不跟他吞不下的東西正面對峙,加上牠住在樹上,所以通常人們根本不會注意到牠。

事實上,直到如今,全世界被牠咬死的人不會超過10個。而Karl P. Schmidt跟牠的致命的相遇,其實蛇兒只是為了自衛罷啦…加上現在對牠的毒性的了解,所以被咬之後,只要趕快去治療,通常不會致死。

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其實蛇怕人,比人怕蛇還多。所以台灣雖然有許多毒蛇,但只要大家注意到山裡面爬山時注意腳下,遵守專家的建議:登山健行於草叢內行走,應以手杖或竹竿隨時 撥弄來『打草驚蛇』;而水邊地區、開墾區,最容易有蛇出沒,需細心行走等等,其實被咬的機會也沒有想像的多,不是嗎?

原刊載於作者部落格Miscellaneous999 

參考資料:

  1. Bec Crew. 2014/8/10. This snake’s venom makes you bleed from every orifice until you die.
文章難易度
葉綠舒
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做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。