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無刺的刺槐如何在非洲存活?

葉綠舒
・2014/12/05 ・852字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 426 ・四年級
相關標籤: 刺 (2) 刺槐 (1)

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全世界有許多植物,當然也有許多食草動物。有些植物為了不被吃光,演化出了產生有毒物質(如菸草、咖啡,以製造尼古丁、咖啡因來毒殺害蟲)的機制,或是讓自己變得難吃(如長出尖刺等)。

當然,也有些植物會請打手來幫忙。特定品系的玉米,在被蟲咬以後,會釋放出與寄生蜂費洛蒙類似的化合物,將寄生蜂召喚到自己身邊。寄生蜂到來以後,沒有遇到對象,卻發現了蛾的幼蟲,於是便在幼蟲身上產卵 — 於是蛾的幼蟲被殺死。

那麼,對於既沒有演化出產製有毒物質的能力、也沒有演化出尖刺、更沒有辦法請打手的植物,要怎麼辦呢?福特博士(Adam T. Ford)以及他的研究團隊,研究生長在東非草原上的刺槐,找到了答案。

對在東非大草原上活動的高角羚(impala,Aepyceros melampus)來說,刺槐也是很重要的食草。但是有些刺槐有尖刺,有些沒有。

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高角羚(Aepyceros melampus)。圖片來源:wiki

把有尖刺的刺槐(A. etbaica)與無尖刺的刺槐(A. brevispica)相比,高角羚當然比較喜歡沒有尖刺的A. brevispica。可以想見的是,A. brevispica早晚會被吃完。

那麼,它是怎麼存活下來的呢?

研究團隊發現,雖然高角羚比較喜歡吃無刺的刺槐,但是為了要避免被捕食,高角羚不會在樹木濃密的地方採食 — 因為那裡是掠食者理想的藏身之地。於是,樹木濃密的地方也成了無刺的刺槐理想的生長的地方。

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樹木越多的地方(深綠色條帶),A. brevispica就越有機會生長。 圖片來源:Science

由於高角羚為了躲避敵害,比較不會到樹木繁密的區域去採食,這就讓無刺的刺槐靠著跟其他樹木長在一起得以存活。至於說為什麼有尖刺的刺槐在樹木濃密的區域長得少?或許是它需要比較多的光線,加上有尖刺也不怕被高角羚採食,於是它在草原上長得比在樹林中要好得多吧!

參考文獻:

原刊載於作者部落格 老葉的植物王國

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葉綠舒
262 篇文章 ・ 8 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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・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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怎麼用地球人的眼光看《星海爭霸》蟲族中的蟑螂和刺蛇?
Rock Sun
・2017/02/03 ・3399字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 493 ・六年級

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有在玩遊戲的人應該對《星海爭霸》這款即時戰略遊戲並不陌生。《星海爭霸》帶給了我們可以說是遊戲史上最完整的世界(宇宙)觀之一,從裡面科幻、空想的軍事單位到物理、萬物的原則,都有詳細的故事和背景。

當然,這樣的遊戲中當然少不了跟現實科學相關的元素(或漏洞)。

來自Carbot的可愛教室(圖/Starcraft Wiki)
來自 Carbot 的可愛教室。圖/Starcraft Wiki

遊戲中的種族之一——蟲族,是一種能藉由吸收其他物種來強化自己的進化部隊,與其說他們是噁心原始,不如說他們是相當進化的生物,將生存發揮到了極致:誰的基因有用,我就用誰。 儘管整個《星海爭霸》的故事背景是設定在一個外星系,但未來的人類竟然都能在那邊生存了,那我想拿地球稍微比較一下應該不算過分吧!那就把蟲族的的部隊中的兩大菁英:蟑螂和刺蛇,拿出來用地球上的眼光來看吧!

超強「蟑螂」,本體基本上是蛞蝓?

(圖/starcraft wiki)
外星蛞蝓。圖/starcraft wiki

作為整個軍團的核心之一,蟑螂的重要性可以說是無法比擬,理所當然,他們的背景資料也是相當的豐富。從資料庫中,我們可以知道許多關於蟑螂的二三事,讓我們可以好好分析這個物種:

  1. 蟑螂的中心能力是來自一種會分泌的酸性黏液、還能快速自我治療的蛞蝓
  2. 這種蛞蝓是可以從土壤吸收養分治療傷口與受損的組織,並組成外殼
  3. 擁有高度特化的條紋導管,所產生的酵素可以將蟑螂的強酸唾液化為武器。蟑螂利用導管周圍的肌肉,激射出酵素與唾液的混合液。
  4. 有些理論相信蟑螂並非對自己的強酸體液免疫。即使在體內不斷受到強酸腐蝕的情況下,蟑螂強勁的恢復能力仍可保持體內組織結構性的完整

真實世界的蛞蝓們

《星海爭霸》中的蟑螂竟然是一個圍繞著蛞蝓打轉的物種!但是真實世界的蛞蝓真的能辦到嗎?先不討論外星蛞蝓,我們先來看一下地球上的蛞蝓。

蛞蝓的黏液與人類的鼻涕很像,由水、多醣體和一些蛋白質所構成,除了保護蛞蝓不會脫水外,也提供蛞蝓「變速」功能,在不同地形、坡度、生存情況(如遇到危險)下,牠會調整黏液的成分、產量來改變移動能力。至於蛞蝓的外皮,或著是稱為外套模,是與蝸牛相比退化了許多的殼,簡單的鈣質外套模是蛞蝓儲存鹽分的器官和連結器官的介質。

聽說在宇宙的某處,我很猛!圖/By Carla Isabel Ribeiro - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8879390
聽說在宇宙的某處,我很猛!圖/By Carla Isabel Ribeiro – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

所以說在地球上你要找到一種能夠吐酸和組成硬殼的蛞蝓,基本上是不可能,因為光自己就受不了了。

但是看看《星海》中蟑螂的介紹:

「蟑螂並非對自己的強酸體液免疫。即使在體內不斷受到強酸腐蝕的情況下,蟑螂強勁的恢復能力仍可保持體內組織結構性的完整」

所以要從蛞蝓變成蟑螂一個最大的門檻在於要有超強的「自我恢復力」。

另外一種蛞蝓的表親:海蛞蝓,某種程度上在化學物質的利用上更勝陸地上的好朋友。海蛞蝓在受到攻擊的時候,第一階段會釋放出墨汁與蛋白質混和的煙霧彈,如果掠食者還是不罷休,海蛞蝓會進入第二階段:釋出一種使掠食者反胃的化學物質,讓他們失去食慾。這種物質是一種生物的次級代謝產物,和植物的防捕食化學機制類似,海綿也會產生類似的物質。所以如果把蟑螂的酸性攻擊當作次級代謝產物的一部分,還蠻合理的,因為他不影響生物本身的生存和生長,沒有它或許蟑螂還活得更好。

  • 香蕉蛞蝓黏液的秘密

能噴酸液的節肢動物—鞭蠍

現在我們跳脫蛞蝓和超強恢復力不談,現實地球上還有什麼會噴酸液的生物,能來和《星海》中的蟑螂比較一下呢?

其實地球上還有一種能噴射酸液的節肢動物——鞭蠍(Whip scorpion, Thelyphonus doriae)。牠外表看似蠍子(但牠其實不是蠍子),除了又圓又大的螯,和比蠍子還要更像外星人的外型外,鞭蠍最吸引人的地方大概就是那個鞭狀的尾巴。鞭蠍的體內沒有毒腺,但在尾部的地方有一個混和乙酸和辛酸的腺體,當鞭蠍被打擾的時候,牠腺體四周的高壓會將這些酸液噴出,這些聞起來像醋的液體雖然對大型動物無害,也不會腐蝕你的相機鏡頭,但足以使牠擊退掠食者,甚至給一些更小型的節肢動物送終。

鞭蠍。圖/By Acrocynus - Acrocynus, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3791054
鞭蠍。圖/By Acrocynus – Acrocynus, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

如果要找一個蟑螂在地球上的遠親,我想鞭蠍大概毫無爭議,只差把金鋼狼的基因加進去了。

蟲族大砲「刺蛇」

(圖/starcraft wiki)
外星毛毛蟲。圖/starcraft wiki

至於蟲族的玻璃大砲——刺蛇,又是另外一種進化方式了,而且某種程度上看起來更無害。

  1. 在刺蛇的蟲殼盔甲下裝載了上百發的穿甲脊刺,能朝著從地面或空中接近的敵人發射。
  2. 刺蛇那非凡的肌序(4000 條肌肉,而人類只有大約 600 多條)讓牠們可以用令人震驚的速度射出針脊刺,輕易地穿透 2 公分厚的實心新型鋼鐵板,就連在最遠距離也不例外。
  3. 一種毛蟲狀、軀幹擁有細密刺毛包覆的草食生物叫「怠惰蟲」是刺蛇們演化的來源,這些刺毛擁有中度麻痺作用,用於抵擋攻擊。

看起來刺蛇其實是隻帶刺的毛毛蟲囉?

其實要在現實世界中找到帶刺的動物其實不少,如海膽、刺蝟……,還有許多隱性的帶刺動物如刺絲胞動物門的生物,但我第一個想到最接近的物種是豪豬。

看同樣有刺的豪豬,怎麼抵禦敵人?

豪豬(或稱箭豬,但不是刺蝟)除了滿身的刺外其實圓滾滾、還蠻可愛的,但他不是豬,而是齧齒目(也就是老鼠的近親)。豪豬分為新大陸及舊大陸種:舊大陸種的豪豬,刺是長在一個類似甲殼的身體部位上;而新大陸種的刺則是像頭髮一樣,直接與皮肉相連。 當牠們遇到危險時會背對威脅,並把身上的刺「豎起」 (注意不是射出喔),目的並不是攻擊或獵殺,而是讓掠食者攻擊後感到強烈的痛楚,知難而退。

牠身上的刺平均直徑有 0.5 公分,大概像原子筆的筆芯那麼粗,而且前頭有些微的倒鉤,所以一但被箭豬的刺刺到,不但難以拔下來,每次動作還會加深傷口,甚至引發細菌感染。

  • 豪豬與牠身上的刺

但是重點來了,豪豬並不會射出刺。 這些由角蛋白(類似我們的指甲)構成的刺並不會主動出擊,而是因為豪豬一受到驚嚇或威脅,身上會起類似雞皮疙瘩的反應,皮下的豎毛肌會將刺豎起,由於刺的根部脆弱,稍微一碰到就很容易脫落,進而使攻擊者「中鏢」。

說到肌肉在自體防衛上的表現,還有會噴出毒液的眼鏡蛇,牠的毒腺也是經由肌肉擠壓,由毒牙中空部分噴出,所以說到噴射出物體,肌肉可說是功不可沒。

所以我們能發現,藉由肌肉射出脊刺的刺蛇,其實相當接近現實的生物了。想像一下,有一天你皮下肌肉變得十分發達,只要起雞皮疙瘩,就會觸動皮膚表層的毛飛出去,這大概就是刺蛇攻擊的方式了。也就是說刺蛇可能相當於經過改造、能力加強的豪豬,牠們一直處於戰鬥狀態,擁有取之不盡、用之不絕的「疙瘩力量」,讓牠們隨時可以射出脊刺來攻擊敵人。

刺蛇的咬合力大輸地表生物

另外一個我還蠻在意的設定是 :

「刺蛇的厚顎也是演化自怠惰蟲,利用進化來提高雙顎功能後,牠的咬合力有 450 公斤,能夠輕易咬斷肉體、骨骼和新型鋼鐵。」

太多嗎?不,太少了。對比人類僅有 40 公斤的咬合力是強很多沒錯,但是 450 公斤在動物界上只是「還可以」的等級,一票動物如北極熊、老虎、鱷龜、鬣狗等,不僅咬合力跟他不相上下,甚至更強大。

咬合力箇中翹楚如大白鯊、河馬和鱷魚家族,可是遙遙領先刺蛇數倍以上,以鹹水鱷來說,咬合力可達 3000 多公斤。所以你說刺蛇能夠在克普魯星區咬穿新型鋼鐵,我真不知道該說新型鋼鐵中看不重用,還是地球上的猛獸們其實太強大了。搞了半天,或許待在地球上也沒有比較美好,身在強敵中不知強啊。

恐怖的蟲族看似強大,但是在其兇猛的外表底下,我們還是可以在地球上找到一些牠們的影子,讓人不禁想問,如果你是蟲族主宰,你想同化誰?

參考資料:

  1. Aaron, The Vinegaroon and its Acidic Defensive Spray, Next Gen Scientist, 2014.9.8
  2. 23 most strongest animal bites in the world of PSI, Tail and Fur, 2016.11.27
  3. 謝伯娟,〈無殼蝸牛──蛞蝓與半蛞蝓〉,環境資訊中心,2005 年 8 月 9 日。
  4. Spitting cobra, Wikipedia
  5. 豪豬,維基百科
  6. Starcraft Wiki
Rock Sun
62 篇文章 ・ 589 位粉絲
前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者