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【活動紀實】M.I.C. XXX:指難

吳易軒
・2015/02/15 ・2466字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

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紀錄/吳易軒

如果你是天性嗜酒的人,出門在外想開瓶紅酒解饞,卻苦無開瓶器,這時該怎麼辦?又或者隔壁鄰居老愛引吭高歌唱KTV又大走音,想測個分貝舉報他,難道真的要買個分貝計才行?本期【M.I.C. XXX:指難】邀請到東吳大學教授陳秋民以及龍山國中的鄭志鵬老師為大家介紹如何利用身邊的工具和科學原理解決生活中的問題。

陳秋民:紅酒、奶油、水電工

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陳老師拿著一根金屬管子,上下一晃,裡面發出一聲清脆的叮鈴聲,陳老師問著大家裡面裝的是三態中的哪一態,結果回答固態的大多數人都被當掉啦!

今天的主題「紅酒、奶油、水電工」都跟這跟管子脫不了關係,提到物理就雙眼散發著光芒的陳老師笑稱自己是垃圾堆中淘寶的物理教授,希望大家能將科學融入生活中,「科學不一定要當工作,但一定要好玩」。

水錘作用Water Hammer

不用開瓶器要怎麼開紅酒?其實很簡單,準備個水桶,把酒瓶倒過來,讓瓶底朝上,然後手握拳敲打瓶底,敲個3、4下瓶塞就「啵」一聲出來囉(沒那麼優雅就是了)!原理是「水錘作用」,酒瓶倒過來時,水在下空氣在上,敲打瓶底後因為慣性水會往上,因而擠壓空氣造成極大的壓力,然後水重重往下敲擊瓶塞,軟木塞就是這樣被水敲出來的。

而這個原理就跟家中水管一樣,當水在管路中流動時,若將管路下游之閥門快速關閉,水流具有慣性,因此水流之慣性動量持續往前推擠,造成管內壓力急速上升,因而產生水錘作用,一日敲日日敲,不僅噪音煩人,水管敲久也會壞,敲壞就漏水啦,因此會建議裝上水錘吸收器來停止這些困擾。

熱導管

講完了紅酒跟水電工,那奶油又是什麼呢?陳老師笑著說,他們家都會自己做豆漿,豆漿要放冷了才能冰起來保鮮,那如果是外面店家煮了一大桶該如何快速冷卻呢?你只需要放一根熱導管在豆漿裡,讓電風扇吹著露在外面的導管,不出五分鐘豆漿就冷了,比起你一邊攪拌一邊把灰塵細菌都攪進去要好得多。

熱導管主要是利用熱的對流,藉由管子裡氣態、液態的循環傳遞熱能,比起一般金屬傳導更快速,加上毛細現象的幫忙,平躺著放也不是問題。因此把熱導管的技術運用在奶油刀上,手的熱能傳遞到刀口,不需要苦苦等著奶油退冰,就能漂亮切完奶油囉。

credit:wiki
credit:wiki

除了以上,陳老師也同場加映如何利用摩擦力將掉在酒瓶裡的軟木塞取出,以及自己DIY真空,在影片中都有精彩的示範。

鄭志鵬:用App玩科學

2011年時,還是國中生的吳承儒,帶著筆電及手機搭了兩百遍的高鐵,就是為了瞭解高鐵地層下陷的情況。他利用筆電內部設置的加速度感測器測量震動,加上GPS定位系統,記錄高鐵從高雄到台北的震動幅度,這個研究也獲得了台灣國際科學展覽會地球科學組二等獎。

其實我們身邊有很多工具,尤其是行動裝置越來越進步的現在,若真想做些實驗、測量些什麼,不必像當年的吳同學還得自己進修學寫程式,搜尋一下關鍵字,相應的APP就唾手可得,而這也是本次鄭老師想跟大家分享的主題。

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鄭老師介紹了許多測量工具APP,其實只要輸入關鍵字搜尋就有許多選項任君挑選,而以下依鄭老師介紹的工具種類為大家舉幾個例:

  1. 地震儀:透過手機中的陀螺儀加速度感測器能夠測量由火山、地震或任何其他原因造成的地面運動,並將數據顯示在x、y、z三軸。

Seismometer FREE(IOS)

Seismograph(Android)

Instant Heart Rate(只要將手指放在閃光燈處,手機就藉由觀察血液流動來計算脈搏的跳動。)

  1. 音頻發聲器:能夠發出不同頻率的聲音,可以用來測試音響麥克風器材、聽力測驗,若要趕蚊子的話…還是買個蚊香吧。

Frequency Sound Generator(Android)

Tone generator(IOS)

  1. 分貝計:利用手機麥克風收音測量周遭環境的分貝數。

Decibel 10th(IOS)

deciBel(Android)

  1. 磁力計:利用手機內建的磁力計測量周圍的磁場,並將數據顯示在x、y、z三軸。

Magnetic Field Detector(Android)

Teslameter 11th(IOS)

  1. 虛擬物理工程Algodoo

這是一套虛擬的2D物理世界軟體,可以創建圓、齒輪、鐵鍊、箱子等物件,透過點擊、拖動、傾斜等動作去模擬,在鄭老師的網站小P老師的教具工房有一些介紹及示範。

  1. 外掛顯微鏡:類似像下圖這樣的外掛顯微鏡頭,可以讓你以比較輕便的方式隨身攜帶,如果在戶外突然燃起科學魂,想要用顯微鏡一探究竟,這或許是不錯的選擇。
credit:www.trendhunter.com
credit:www.trendhunter.com
  1. 測光:利用手機中的光傳感器量得環境中的照度。

Lux Meter(Android)

Light Meter – lux measurement tool(IOS)

關於科學,鄭老師都提到,當我們熟悉了這些原理與工具,就要嘗試應用在生活中、試著解決問題,陳老師特別強調舉一不只反三,若能反五、反十那更好,我們不是要培養科學家,是有科學素養的人。可能菜市場的老闆娘很厲害,能夠俐落的把塑膠繩扯斷,可是他們不知道那是有關滑輪與摩擦力,當你知道原理就可以有更多應用,「好奇」是學習科學的最重要的動力。

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【關於 M. I. C.】

M. I. C.(Micro Idea Collider,M. I. C.)微型點子對撞機是 PanSci 定期舉辦的小規模科學聚會,約一個月一場,為便於交流討論,人數設定於三十人上下,活動的主要形式是找兩位來自不同領域的講者,針對同一主題,各自在 14 分鐘內與大家分享相關科學知識或有趣的想法,並讓所有人都能參與討論,加速對撞激盪出好點子。請務必認知:參加者被(推入火坑)邀請成為之後場次講者的機率非常的高!

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吳易軒
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Pansci實習編輯,喜歡接觸各種新鮮有趣的人事物,相信這世界沒有什麼不可能,最喜歡的一句話是「每個時間都要很穩定、很清楚的知道自己在做什麼」。


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觀賞蝦身上長蟲?俗稱蝦蛭、也不盡然是寄生蟲的蛭蚓

YTLai_96
・2020/12/29 ・3250字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

近年來觀賞蝦養殖興起,連帶的也讓許多人注意到心愛的蝦子身上有時會出現細長的條狀物。對飼主而言,這些像水蛭一樣用前後吸盤交錯黏附移動的不速之客,通常都稱之為「蝦蛭」,而且看那副噁心的長條模樣,勢必就是寄生在蝦子身上造成病狀的禍首,非除之而後快不可。

不過,這些坊間流傳的資訊裡頭其實有些誤會,且讓我們一一道來。

黏在淡水蝦頭上的兩隻蛭蚓。圖/作者提供

那些很像蛭類的小東西

首先,雖然這些細長條狀的蟲像水蛭一樣,用前後吸盤交錯黏附移動,但是牠們其實並不真的屬於蛭類,而是蛭類的親戚,叫做蛭蚓(Branchiobdellidan)。

蛭蚓,顧名思義,就是長相上介於蚯蚓和蛭類的動物。一般而言,蛭蚓的體型微小,身體圓柱狀,僅有數公釐至一公分出頭。雖然蛭蚓和蛭類一樣都是以頭尾交替吸附的方式移動,但蛭類擁有口吸盤和尾吸盤,蛭蚓卻只有尾吸盤而沒有口吸盤。此外,比起擁有 27 節軀幹體節的蛭類,蛭蚓的軀幹體節數僅有 11 節,加上癒合為頭部的 4 節體節也才 15 節。整體而言,似乎像是簡單版的蛭類,因此 21 世紀之前,蛭蚓被視為是較原始的蛭類。

然而,藉著分子親緣技術與工具的進步,本世紀初的研究發現蛭蚓是與蛭類有共祖的姊妹群,而不是原始的蛭類。因此,蛭蚓身上這些看似簡單版的蛭類特徵,應該只是共祖的後代在適應環境的過程中演化的結果。

蛭蚓在解剖顯微鏡下的模樣,左邊為游離搖擺的頭部,右邊則是吸附於表面的尾吸盤。圖/作者提供

蛭蚓或許礙眼,但並不一定是寄生蟲

和蛭類相比,蛭蚓的生活史實在是更不獨立了點。蛭類當中僅有一部份種類不時得附著在其他動物身上吸血營生,但目前已知的所有蛭蚓終其一生都必須附著在其他動物身上,而且絕大多數是以淡水蝦如螯蝦、米蝦為附著的優先選擇,但也有附著於淡水等足目或其他淡水蝦蟹的記錄,因此蛭蚓對於附著的淡水甲殼類種類並沒有強烈的專一性。

話說回來,蛭蚓雖然整個生活史都要依附在淡水蝦身上,但並不表示牠一定就是對淡水蝦有傷害的寄生蟲。如果蛭蚓的依附讓淡水蝦的生活變得更辛苦,那麼蛭蚓就是對淡水蝦宿主有負面影響的寄生蟲;但如果蛭蚓的依附生活史對淡水蝦不痛不癢,那麼蛭蚓和淡水蝦宿主就是片利共生的關係;而若是蛭蚓的存在讓淡水蝦生活得更好,那麼兩者就是互利共生的關係了。

因此,雖然坊間對蛭蚓在觀賞蝦身上的危害言之鑿鑿,但過去的研究顯示,蛭蚓的食性其實多半是其他更小的無脊椎動物或浮游生物,也會啃食宿主外骨骼上附著的單細胞藻類和其他有機碎屑,況且牠們由兩片硬化的顎構成的口器,實在也不適合啃食宿主的組織或吸食宿主的體液。先前的多數研究也發現,北美洲的蛭蚓待在螯蝦宿主身上,大部分時候既不會提高螯蝦的死亡率,也沒有其他明顯的負面影響,因此蛭蚓和淡水蝦的關係,應該是以對蛭蚓有利、對淡水蝦宿主無害的片利共生為主。

北美螯蝦螯上的蛭蚓。圖/Wikipedia

更進一步而言,蛭蚓依附在淡水蝦身上啃蝕宿主外骨骼黏附的藻類和碎屑,其實可能對宿主是有利的。在一些先前的研究中發現,當蛭蚓在螯蝦宿主身上達到相當密度,則可能因為清理了淡水蝦宿主身上和鰓上沾附的碎屑和藻類,讓宿主變得更身輕如燕而健康,因此蛭蚓和淡水蝦宿主就像是清潔蝦與海鰻一樣,形成了互利共生的雙贏局面。

清潔蝦與海鰻的互利共生關係。圖/Wikipedia

然而,要說蛭蚓在淡水蝦身上一點壞處都不會有,倒也不盡然。近年來的研究發現,當蛭蚓在淡水蝦身上的密度過高,可能就會在吃光了宿主外骨骼上附著的碎屑和藻類之後轉而啃食宿主的鰓組織,因此對宿主造成了負面影響。過高的蛭蚓密度也會限制淡水蝦宿主的移動能力,讓宿主無法正常進食,並且更容易成為捕食者的目標。蛭蚓的胃內含物分析也發現,蛭蚓幼體的消化道中的確有宿主的鰓組織,但蛭蚓成體卻沒有,而且只有棲息在宿主鰓部的蛭蚓,消化道中才會出現宿主的組織。因此,在蛭蚓的生活史中,或許只有早期生活史的幼體階段,而且只有在蛭蚓正好棲息於淡水蝦鰓部的時候,才可能轉以寄生的形式造成宿主負面影響。

台灣的蛭蚓目前僅一種,而且所知不多

話說回來,上述的研究都是以北美的蛭蚓和螯蝦宿主為研究的對象。在台灣,目前已知的蛭蚓只有平頭霍氏蛭蚓(Holtodrilus truncatus一種,這種蛭蚓廣泛分佈在台灣、日本、韓國與中國,而且多半是在俗稱黑殼蝦的擬多齒米蝦(Caridina pseudodenticulata)、台灣米蝦(Caridina formosae)、白斑米蝦(Caridina leucosticta)、多齒米蝦(Caridina multidentata)、甚至玫瑰蝦(Neocaridina davidi)等的小型淡水蝦身上發現。根據研究,目前僅知分佈於日本本州中部紀伊半島的平頭霍氏蛭蚓的確存在著某些宿主偏好,當兩種不同的淡水蝦同時存在時,會選擇特定一種做為宿主,而且對宿主的選擇偏好也符合在野外觀察到的感染盛行率。至於牠們對宿主的影響是否相似於北美的蛭蚓和螯蝦宿主,也還不得而知,或許因為宿主的相對體型更小,使得台灣的蛭蚓和淡水蝦之間更可能趨近於寄生關係也說不定。

尷尬的是,由於近年來台灣在觀賞淡水蝦市場上輸出了不少淡水蝦個體,連帶的也讓平頭霍氏蛭蚓輸出到世界各國,成了異國水族缸裡的新成員。2020 年的波蘭研究發現,120 隻從台北運到華沙的水族賞玩用的台灣米蝦當中,總共找出了 122 隻附在蝦子身上的平頭霍氏蛭蚓,整體來說這些米蝦感染蛭蚓的比例達 23.3%,感染蛭蚓的米蝦身上平均有 4.4 隻蛭蚓。區分米蝦的性別來看,雄蝦感染蛭蚓的比例似乎稍高,但雌蝦感染的蛭蚓平均數量比較多。平頭霍氏蛭蚓感染的位置也有所偏好,有 44.3% 的感染落在胸足區域,22.1% 的感染在額角附近,其次是 21.3% 的感染在腹足與腹部區域,最後才是 12.3% 的鰓部感染。此外,雖然雌雄米蝦同樣在胸足區域有最多的感染,但雄蝦被蛭蚓感染的位置更常發生在腹足與腹部區域(43.3%),卻不曾出現在額角;反觀雌蝦被蛭蚓感染額角區域有29.3%,在腹足與腹部區域則僅有14.1%。

如何去除平頭霍氏蛭蚓

讓淡水蝦玩家皺眉的消息是,在 2020 年這一篇研究中,雌性台灣米蝦的鰓部、腹足和腹部區域的確可見些許損傷,雖然也可能有其他的原因,但這有可能就是因為平頭霍氏蛭蚓活動造成的。所以,即使蛭蚓可能無害,但對淡水蝦玩家來說,或許是看了討厭、或者是為求保險,總之也許還是希望將蛭蚓除之而後快。那麼,到底該怎麼做才好呢?

其實,去除蛭蚓最簡單的方式,就是將水體鹽度升高到 0.5% 以上。根據 2016 年的日本研究,平頭霍氏蛭蚓在水體鹽度達1%時,三小時內就會死光光,不過這個實驗是把蛭蚓從宿主身上取下來以後才進行的,所以各位淡水蝦玩家們哪天要是想依法炮制,千萬務必先確定手上的淡水蝦能夠忍受鹽度 1% 超過三小時,否則為了去除蛭蚓結果也讓心愛的蝦子魂歸西天,宿主因為附生的無害小蟲而玉石俱焚豈不得不償失,你說是不是哪?

參考文獻:

Brown BL, Creed RP, Dobson WE (2002) Branchiobdellid annelids and their crayfish hosts: are they engaged in a cleaning symbiosis? Oecologia 132: 250–255

Brown BL, Creed RP, Skelton J, Rollins MA, Farrell KJ (2012) The fine line between mutualism and parasitism: complex effects in a cleaning symbiosis demonstrated by multiple field experiments. Oecologia 170: 199–207

Farrell KJ, Creed RP, Brown BL (2014) Preventing overexploitation in a mutualism: partner regulation in the crayfish–branchiobdellid symbiosis. Oecologia 174: 501–510

Maciaszek R, Jabłońska A, Prati S, Swiderek W (2020) First report of freshwater atyid shrimp, Caridina formosae (Decapoda: Caridea) as a host of ectosymbiotic branchiobdellidan, Holtodrilus truncatus (Annelida, Citellata). Knowledge & Management of Aquatic Ecosystems 421: 33–40

Niwa N, Archdale MV, Matsuoka T, Kawamoto A, Nishiyama H (2014) Microhabitat distribution and behaviour of Branchiobdellidan Holtodrilus truncatus found on the freshwater shrimp Neocaridina spp. from the Sugo River, Japan. Central European Journal of Biology 9: 80–185

Tanaka K, Wada K, Hamasaki K (2016) Distribution of Holtodrilus truncatus, a Branchiobdellidan Ectosymbiotic on Atyid Shrimps in the Kii Peninsula, Western Japan, with Reference to Salinity Tolerance and Host Preference. Zoological Science, 33: 154–161

大高明史,陳榮宗(2010)台灣內水域新紀錄一種蛭蚓類及四種貧毛類。台灣生物多樣性研究 12: 97–110

大高明史,格爾德,大和茂之,陳榮宗,西野麻知子(2015)台灣匙指蝦類體表兩種外共生蛭蚓目及切頭類之共棲。台灣生物多樣性研究 17: 253–262

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YTLai_96
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也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著
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