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看見「看不見的」紅外線?

蕭汎如
・2014/12/16 ・1487字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 570 ・九年級
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The eye can detect light at wavelengths in the visual spectrum. Other wavelengths, such as infrared and ultraviolet, are supposed to be invisible to the human eye, but Washington University scientists have found that under certain conditions, it’s possible for us to see otherwise invisible infrared light. Credit: Sara Dickherber 來源:來源: Physorg

閱讀任何一本教科書,都可以得到相同的概念:「紅外線對於人類來說是不可見光」,舉例來說x光、微波這些光,都在人們可見光的波長範圍之外。然而,這個想法卻被由美國華盛頓大學聖約翰醫學院所領導的國際性(包含來自挪威、瑞士、波蘭等地的學者)研究團隊打破,他們發現,在某些特定的條件之下,視網膜可以偵測到紅外線,目前他們的初稿甫發表在2014年的12月1日Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 上。

該團隊利用強烈的出紅外線雷射脈衝,照射人類和小鼠的視網膜。研究者發現,當雷射光脈衝的頻率越頻繁,視網膜當中的感光細胞有時候可以收到紅外光能量雙倍的衝擊。這意味著,當這種情況發生的時候,眼睛就可以偵測到在原本的可見光譜外的紅外線。

華盛頓大學專門研究眼科以及視覺科學的資深教授Vladimir J. Kefalov表示,他們所做的實驗不僅試著提供醫生檢查病患眼睛的新工具,也可以用來測試視網膜特定部位的功能是否完整,他們希望這個新發現可以有實際的應用。

這個研究的契機源於研究團隊先前發現到,使用紅外光雷射時會伴隨偶爾的綠光閃鑠(這可不是一般用於演講的紅外線光點筆或是玩具,它是可以發出強列能量波的!即使人類看不見)。這現象燃起了該團隊的好奇心,所以他們開始找尋人類看見紅外線的相關論文。他們重做了實驗,分析這些不同的雷射光並測試為何可見的原因。

「我們測試的時候,使用不同時間間隔但是擁有相同數量光子的雷射脈衝。發現雷射光的脈衝如果越短,人們越有可能看見」,計畫共同主持人Frans Vinberg解釋,即使因為實驗中測定的時間長度過於短暫,以至於裸眼的時候無法偵測的到,但這些脈衝仍然非常重要,因為它們能夠讓人們看見這些「看不見」的光。

一般而言,光子會被視網膜吸收,接著視網膜上的感光細胞會產生光色素(photopigment)來吸收可見光,提供清楚的影像並將資訊轉換為神經脈衝,刺激視神經傳遞至腦部成為視覺資訊。正常而言,每個光子可以被非常多個光色素所吸收。

然而,如果把很多的光子擠壓在一個頻率很高的脈衝雷射光中的短脈衝時,就可以產生一個神奇的現象:一個感光色素可以同時吸收兩個光子的能量。也是因為這樣,這兩個粒子疊加的能量就可以激活神經位元,讓人們的眼睛可以看見這些原本在一般條件下無法看見的「不可見」光。

Vladimir Kefalov adapter
Kefalov’s team developed this adapter that allowed scientists to analyze retinal cells and photopigment molecules as they were exposed to infrared light. The device already is commercially available and in use at several vision research centers around the world.Credit: ROBERT BOSTON 來源: Washington University

「人們可以看見的光波波長大約介於400至720奈米間」Kefalov解釋,「但是,如果一個視網膜的色素細胞被一對波長1000奈米的光子連續而且快速的撞擊,它所傳送的能量會與一個波長500奈米的光子相當,而這等同可以介在可見光譜中的能量,這就是為什麼我們可以看見「不可見」光的原因」。

雖然這是首次有相關研究指出,人們的眼睛可以透過這樣的物理機制感知光線,但是這個「利用比較弱的雷射光來讓事物可見的」想法並不新鮮。舉例來說,使用雙光子顯微鏡(two-photon microscope)來偵測更細微的人體組織,還有更進一步運用在檢眼鏡(ophthalmoscope)的應用……等等。

這個想法的主要目的,是希望可以藉由照射短脈衝的、紅外光激光器( infrared laser)對眼球的刺激,讓醫生們可以刺激部分的視網膜並且從中理解更多視網膜的功能與結構,最終可以幫助那些眼睛有疾病(如:黃斑部病變)的人們。

參考資料:

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蕭汎如
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PanSci 實習編輯,台大公衛系,對世界充滿好奇,最喜歡的句子是王爾德在《溫夫人的扇子》中寫的一句台詞:"We are all in the gutter, but some of us are looking at stars. "。沒錯,我們都身陷在日常生活的爛泥溝渠之中,但還是可以抬頭,仰望燦爛星空。:)


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海豹在臺灣出現合理嗎?鼻頭漁港海豹現身事件和跟著浮出水面的反思

chungweiyou_96
・2021/10/27 ・3368字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本週(10/24)在臺灣瑞芳的鼻頭漁港首度發現一隻靠岸在本島的海豹,這個消息對很多人來說都非常的興奮!但另一方面,這隻海豹也讓一些問題跟著浮出水面:比方如何辨識海豹、海獅等鰭腳類動物?新北市動保處為何要捕捉這隻海豹?海豹出現在臺灣合理嗎?港內的垃圾如何處理?跟著本文,讓我們來一一了解!

海豹、海象、海獅、海狗,傻傻分不清楚?

在分類方面,首先我們知道鰭腳類動物(Pinnipedia)就是指這類四肢演化成鰭狀的海洋哺乳類動物,主要分布在溫帶與寒帶(但仍有少數例外,如加拉巴哥海獅 Arctocephalus galapagoensis 所分布的加拉巴哥群島就是位處熱帶)。

鰭腳類動物包含了海象、海豹、海狗以及海獅,對一般人來說確實是個挑戰。其中較好分的就是海象,擁有一對非常醒目的獠牙;其次則是海豹,海豹是沒有外耳的,後腳看起來更接近尾巴,因此在岸上移動困難;而海獅和海狗就不好分了,在分類上的定義也不夠明確(海狗是海獅類群的其中一分子),要分辨的話,普遍主要會從海獅體型較大、雄海獅有明顯鬃毛、體毛較粗等來大致區分。

環海豹。圖 / 作者提供
加拉巴哥海獅。圖 / 作者提供。

為何要把海豹抓起來?可能的原因與反思

然後就是新北市動保處為何想要捕捉這隻海豹了。這個問題大概可以拆解成以下幾項:

一、因為海豹是外來種?

新北市動保處處長在新聞稿以及鼻頭漁港現場,都說了海豹是外來種云云。

外來種的定義是「某物種直接或者間接靠人為力量抵達某原分布外的地點者稱之」;反過來說,靠自身能力(飛行、游泳、空漂、海漂⋯⋯)抵達臺灣的生物,就不是外來種。而目前經清查,各大水族館以及海洋公園等地,都說並沒有遺失海豹的情況之下,這隻在鼻頭漁港出現的海豹,就不能以外來物種的標準處置(如果有所謂的外來種處置方式的話啦)。

二、還是哺乳中的小海豹?

10 月 25 日早上,我也在鼻頭漁港現場攝影,並目擊了圍捕經過。詢問過後發現,現場所有準備圍捕海豹的人員,沒有一人知道那隻海豹究竟是什麼物種。如果有小小做點功課,至少會說可能是斑海豹或者港海豹的其中之一,但現場沒有人說出上述的任何名字。

就我個人在現場觀察和攝影,個人認為比較可能是港海豹(Phoca vitulina),但因為港海豹和斑海豹(Phoca largha)外觀相當相似,所以也不敢直接說死。

港海豹分布於亞洲、歐洲以及北美洲的溫帶和寒帶地區,IUCN 判定無危,數量穩定。如果現場人員都無法判斷這隻海豹究竟是哪個物種,要人如何相信 24 日報導中說的「專人判定是哺乳期中的小海豹」?專人是哪位?以這種不夠可信的理由想要把海豹抓起來,似乎操之過急。

那我們就來看看這隻海豹是哺乳期幼仔是否合理吧!首先,港海豹在介於 2 月到 7 月之間產仔(緯度越高越晚生),產仔之後,媽媽只花 3-4 週的時間哺乳,之後就離開寶寶讓牠獨立生存。所以假設牠最晚在 7 月出生,又哺乳長達 4 週,圍捕當天已經是 10 月 25 日,怎麼算都不可能是所謂的「還在哺乳期的個體」!

有新聞報導小海豹可能跟母豹走失。圖/NowNews

根據 Monica Muelbert 和 William Don Bowen 在 2011 年的研究[1]顯示,港海豹幼仔平均在產後 24.1±0.44 天斷奶,斷奶的當下體重為 24.9±0.45 公斤 (n=52)。鼻頭漁港的這隻港海豹雖然沒有被抓起來量體重,但目測體長約 1 公尺、體重超過 25 公斤應該是沒有懸念,怎麼看都不是哺乳期的幼仔,還腦補了跟父母走散等劇情,用意只是想合理化捕捉的動作嗎?

這次在鼻頭漁港的港海豹。圖 / 作者提供。

三、擔心小海豹在漁港內受傷?

基本上這隻迷路到臺灣的港海豹,應該視為如同迷鳥一樣的狀況。同樣是史上首見,2014 年金山小白鶴剛到的時候,動保處也沒有急著要捕捉,那為什麼這隻港海豹就要抓?在「外來種之說」以及「哺乳期幼仔之說」都有些不可靠的情況下,處長接著說因為牠在漁港內可能會被漁船或者漁具等弄傷,所以想要捕捉之後去野柳海洋世界給獸醫師檢查,再找適當的時機和地點野放。

這個理由我可以接受,但正值東北季風強盛,當天早上天氣也一直都不好,港外的浪況相當驚人,捕捉人員雖然沒有抓到港海豹,但間接把港海豹趕出港外,在這種浪況極度不佳的海象之下,是不是逼著牠去冒更多的險?漁船在這種天氣也不會出港作業,若能讓牠在港內休息幾天,也觀察幾天,等過幾天天氣好,港海豹也因為喘息幾天而恢復體力(一路從溫帶南漂到臺灣肯定非常消耗體力),再有所動作應該也不遲?

金山小白鶴。圖 / 作者提供。

後來,10/25早上離開鼻頭漁港前,動保處處長說,他們當天的捕捉行動其實也想要測試、觀察港海豹的行動能力。看起來牠逃走的時候很正常,游泳的速度也是非常快,應該是健康無虞的個體。

港海豹出現在臺灣合理嗎?

至於港海豹出現在臺灣到底合不合理?要回答這個問題之前,要先知道一個概念:動物在某地點族群數量變多,新的個體競爭不到資源(或者數量沒變多,但環境品質劣化導致資源減少)時,就有可能冒險向外拓展新領地。

如果是海豹,在這個過程中,就有可能被強大的洋流帶往意料之外的低緯度地區,比方沖繩和越南都有發現過海豹的紀錄。至於臺灣的部分,昨晚看到李璟泓(里山基金會發起人)學長挖到一則老新聞,說 1957 年 8 月就有漁船在臺灣海峽撈到海獅(但其實比較像海豹);2013 年 6 月,蘭嶼東清灣海灘上也曾發現了一隻斑海豹屍體;所以此事件並不是完全沒有前例可循,在試圖妄下結論之前,真的要先花時間找資料啊。

1957年的報紙新聞。圖/取自國立公共資訊圖書館。

番外篇:港內垃圾怎麼那麼多?

再來就是港內的垃圾問題了。在港海豹離開後,已經有工作人員清理了鼻頭漁港內的垃圾,效率很高。大家看到海豹照片的時候,大多都會順便譴責一下垃圾過多的問題。

我也同意港內垃圾必須清理,但這個問題並不是當地人維持乾淨、不亂丟垃圾就能解決的。海洋四通八達,你在某地海邊撿到的垃圾有相當機會其實是遠方其他地區的人丟棄的。這是個相當大的議題,希望大家除了譴責當地人以外,有機會也可以幫忙參加淨灘活動。

鼻頭漁港的海豹與垃圾。圖 / 作者提供。

最後也想特別討論一下,大家如果遇到不熟悉的野生動物該如何應對。每個人對於動物的認識程度不盡相同,總有機會遇到一些自己不認識的動物。建議大家如果遇到不認識的動物,首先務必保持冷靜、安靜,並仔細觀察,記下特徵;如果有機會,就拿出手機拍攝一些照片。取得照片後安靜的離開遭遇動物的現場,讓雙方皆留有一些空間,千萬不要試圖捕捉或者攻擊,除了有犯法之虞,也可能弄巧成拙反而被動物攻擊!

後續,你可以主動搜尋一些管道尋求辨識協助,比方如果你看到的是一隻不熟悉的青蛙,可以有禮的請教一下臺灣兩棲類動物保育協會,以此類推,就看你看到的是哪個類群動物,找相關團體請教即可。甚至,現在社群網路如此發達,你只要 po 在自己的版面上,就有人會幫忙轉貼至各大相關版面,進而獲得解答。你的照片,或許還有可能協助研究者有新的發現!

總之,先觀察、後拍攝,最後安靜離開,就是標準遭遇不熟野生動物的 SOP 囉!

當然最後還要補一句,可以跟上百年難得一見的港海豹來臺事件,真是高興!榮幸!萬幸!Cheers!

參考資料

  1. Monica Muelbert, William Don Bowen, Duration of lactation and postweaning changes in mass and body-composition of harbor seal, Phoca-Vitulina, pups, 2011

所有討論 1
chungweiyou_96
952 篇文章 ・ 247 位粉絲
大家好,我最喜歡的類群是兩棲爬行類動物,但基本上對於所有動物的神奇和美麗都是無比嚮往。
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