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泰雅鈍頭蛇是什麼?可以吃嗎?

chungweiyou_96
・2015/04/12 ・3598字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 501 ・六年級

文 / 游崇瑋

好啦,不只是最近當紅的泰雅鈍頭蛇,所有的蛇類都不該被當成食物的理想對象。蛇類並沒有什麼藥用的功效,身為物資相對不缺乏的台灣人,我們有更多的豢養動物可以選擇,畢竟不是每個人都要當貝爾大叔,不是嗎?

一個又一個全神貫注、瘋狂找蛇的夜晚;一次又一次舉著相機、專注細節的快門… 是的,就是當年這樣長時間的專注野外記錄,才有機會找到外觀相似的鈍頭蛇(Pareatidae,註)之間的細微差異。

圖1:當年沒日沒夜南征北討的夥伴們。
圖1:當年沒日沒夜南征北討的夥伴們。

從牧茂市郎在1931年發表的金絲蛇(Amphiesma miyajimae)和標蛇(Achalinus niger)之後,泰雅鈍頭蛇(Pareas atayal)是睽違84年以來再度在台灣發表的新種蛇類,同時也是首次由台灣人發表的新種蛇類!讓我們先暫停,倒帶一下,回到台灣第一次發現鈍頭蛇的年代吧。

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圖2:金絲蛇。
圖2:金絲蛇。
圖3:標蛇。
圖3:標蛇。
圖4:泰雅鈍頭蛇。
圖4:泰雅鈍頭蛇。

1909年,美國兩爬學者范登堡(Van Denburgh)發表了台灣的第一種鈍頭蛇,正是廣為人知的台灣鈍頭蛇(Pareas formosensis)。稍後於1931年,日本兩棲爬蟲類大師牧茂市郎(Mouitirou Maki)於其鉅著《日本蛇類圖譜》中,發表了台灣所記錄的第二種鈍頭蛇,駒井氏鈍頭蛇(Pareas komaii)。

之後到了1997年,現代日本兩爬大師太田英利教授(Dr. Hidetoshi Ota)檢視了以上兩種鈍頭蛇的陳年標本外部形值,認為台灣鈍頭蛇和駒井氏鈍頭蛇事實上是同一個種(太田英利教授當年看的標本由於長時間以藥水浸泡保存,某些特徵例如虹膜顏色早已無法有所區別,再加上當年遺傳工具仍不是一個普遍的研究手段,因此可以理解為何太田教授當年會有這樣的結論)。根據命名規約,先發表先贏,駒井氏鈍頭蛇 (Pareas komaii)這個名字就被列為次同物異名,簡單來說就是被取消掉了。從此開始,台灣島上的鈍頭蛇又只剩下了一種。

圖5:台灣鈍頭蛇。
圖5:台灣鈍頭蛇。
圖6:駒井氏鈍頭蛇。
圖6:駒井氏鈍頭蛇。

後來的結果大家都知道了,在經由幾年瘋狂的野外攝影記錄,發現鈍頭蛇實際上很有可能有兩種甚至三種。帶著這個題目進到研究所,我的指導教授林思民老師費了很大的工夫把我教好(我應該超難教的XD),指導了我以往一竅不通的遺傳工具以及其它科學方法。然後我們終於把這個研究完成了!也在2015年的三月正式把泰雅鈍頭蛇發表在《動物文稿》(Zoologica Scripta)上,同時也恢復了駒井氏鈍頭蛇的地位。所以從這一刻開始,台灣的三種鈍頭蛇都已經被大家所接受、初步認識了。

接著疑問就來了:到底該如何區分這三種鈍頭蛇呢?首先最好區分的是台灣鈍頭蛇。台灣鈍頭蛇眼睛虹膜是橘紅色的 (圖7),體背部鱗片完全光滑無鱗脊 (圖8),頭部整體形狀也較短 (圖9)。

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圖7:台灣鈍頭蛇眼睛虹膜是橘紅色的。
圖7:台灣鈍頭蛇眼睛虹膜是橘紅色的。
圖8:台灣鈍頭蛇鱗片完全光滑無鱗脊。
圖8:台灣鈍頭蛇鱗片完全光滑無鱗脊。
圖9:左為台灣鈍頭蛇,右為泰雅鈍頭蛇,在全長相同的前提之下,台灣鈍頭蛇的頭部顯然較短。
圖9:左為台灣鈍頭蛇,右為泰雅鈍頭蛇,在全長相同的前提之下,台灣鈍頭蛇的頭部顯然較短。

泰雅鈍頭蛇和駒井氏鈍頭蛇就不好分了。這兩種蛇的虹膜顏色都是黃色 (圖10),最主要的外觀差別在於鱗脊的強弱,而鈍頭蛇的鱗脊特別之處在於,是從體背部最中央的鱗列開始往兩側逐漸延伸、也逐漸減弱,直到完全消失變的光滑為止 (圖11)。

圖10:泰雅鈍頭蛇以及駒井氏鈍頭蛇的虹膜皆呈黃色,難以區別。
圖10:泰雅鈍頭蛇以及駒井氏鈍頭蛇的虹膜皆呈黃色,難以區別。
圖11:鈍頭蛇身體橫切面示意圖,鱗脊通常由第8列往兩側逐漸延伸也逐漸減弱直到消失。
圖11:鈍頭蛇身體橫切面示意圖,鱗脊通常由第8列往兩側逐漸延伸也逐漸減弱直到消失。

台灣的三種鈍頭蛇總鱗列數都是15列,然後我們如果說這條鈍頭蛇的鱗脊強,表示從牠體背部最中間那一列開始,往兩側延伸的列數較多;如果說鱗脊較弱,表示往兩側延伸的列數則較少。更簡單的來說,直接去數「帶有鱗脊的鱗列數」多寡就可以了。泰雅鈍頭蛇鱗脊較弱,根據我檢視過的標本,一般帶有鱗脊的鱗列數多在5列上下;而駒井氏鈍頭蛇的鱗脊較強,一般多在11列左右。

圖12:泰雅鈍頭蛇的背部鱗片,帶有鱗脊的鱗列數較少。
圖12:泰雅鈍頭蛇的背部鱗片,帶有鱗脊的鱗列數較少。
圖13:駒井氏鈍頭蛇的背部鱗片,帶有鱗脊的鱗列數較多。
圖13:駒井氏鈍頭蛇的背部鱗片,帶有鱗脊的鱗列數較多。

但生物不像工業製品,當然多少會存在個體差異,也因此仍然有些例外是難以按照這個通則來判定。所以若是可以搭配地理資訊來判斷的話,問題就會單純一些。如果這條黃眼睛的鈍頭蛇是在北部地區發現的(雪山山脈北側,大概是雙北、桃園、新竹、苗栗以及宜蘭),那就會是泰雅鈍頭蛇;除此之外在台灣中南部以及東部地區的黃眼睛鈍頭蛇,就是駒井氏鈍頭蛇了。

圖12:左為駒井氏鈍頭蛇分布示意圖,右為泰雅鈍頭蛇分布示意圖。
圖14:左為駒井氏鈍頭蛇分布示意圖,右為泰雅鈍頭蛇分布示意圖。

脊椎動物通常是人類最關注的一群動物,而一直以來蛇類更是人們相對害怕的動物。因為害怕,所以必須要更加的了解和研究。也因此在日治時代,可能是基於安全上的理由,嚴謹的日本科學家們幾乎已經將台灣蛇類資源調查完備了。所以84年後台灣人第一次發表本土特有蛇類:泰雅鈍頭蛇,無疑是一件非常難能可貴的事件。除了台灣陸生蛇類因此增加為48種(包含金門的緬甸蟒)、特有蛇類增為9種之外,我們更要多思考的是:「是否有某些生物在我們還不認識的時候就因為環境破壞而導致了滅絕?」

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人類的生活一切資源都和生物多樣性息息相關。不管是食物、飲水,甚至藥物與科技,所有一切的原料與創意皆來自於自然,來自於生物多樣性。因此在這個氣候逐漸惡化、環境逐漸的不適合各類生物生存時,我們是否可以多一點的思考,少一點的消耗各種資源,繼續保護生物多樣性賴以依存的環境?保護生物多樣性就是保護人類的生存,希望藉由泰雅鈍頭蛇的發現,給大家提點一些雖然是老生常談但也不得不談的環保概念了。

註:

鈍頭蛇(Pareatidae)是一群體型小、側扁、樹棲的蝸牛蛞蝓專食者。只在熱帶以及亞熱帶亞洲地區分布的鈍頭蛇,是一群非常低調、溫馴且無害的小蛇。現有的鈍頭蛇科內包含了20個種,名錄如下:

  • Aplopeltura boa
  • Asthenodipsas laevis
  • Asthenodipsas lasgalenensis
  • Asthenodipsas malaccanus
  • Asthenodipsas tropidonotus
  • Asthenodipsas vertebralis
  • Pareas atayal (泰雅鈍頭蛇)
  • Pareas boulengeri
  • Pareas carinatus
  • Pareas chinensis
  • Pareas formosensis (台灣鈍頭蛇)
  • Pareas hamptoni
  • Pareas iwasakii
  • Pareas komaii (駒井氏鈍頭蛇)
  • Pareas margaritophorus
  • Pareas monticola
  • Pareas nigriceps
  • Pareas nuchalis
  • Pareas stanleyi
  • Pareas vindumi

而之所以近年鈍頭蛇在科學界的關注程度會變高,主因應該是京都大學細 将貴博士(Dr. Masaki Hoso)發現了鈍頭蛇的「慣用右手性」以及隱藏在背後的「與蝸牛共演化」等特性,是一系列非常了不起且衝擊學界認知的研究!

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圖13:鈍頭蛇的右手性,即下頷右側牙齒數目較多。
圖15:鈍頭蛇的右手性,即下頷右側牙齒數目較多。

最後,感謝所有在研究期間給予協助的師長、朋友丶前輩和後輩,以及一條條因研究而犧牲的蛇蛇,更感謝台灣獨特的原住民族,泰雅鈍頭蛇因而借到了更多的光采,謝謝!

研究文獻:

You, C. W., Poyarkov, N. A., & Lin, S. M. (2015). Diversity of the snail‐eating snakes Pareas (Serpentes, Pareatidae) from Taiwan. Zoologica Scripta.
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chungweiyou_96
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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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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

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  • 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
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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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蘇花公路的兩爬生物點點名!(下)——蘇花改特輯(三)
自然保育季刊_96
・2021/05/21 ・4267字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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  • 本文轉載自特有生物研究保育中心,《自然保育季刊》第 112 期
  • 作者 / 陳子浩|行政院農業委員會特有生物研究保育中心計畫助理)、林彥博|行政院農業委員會特有生物研究保育中心助理研究員

特生中心團隊長達 8 年的生態監測調查,讓我們知曉蘇花改公路令人驚嘆的生物多樣性。上一篇〈蘇花公路的兩爬生物點點名!(上)——蘇花改特輯(三)〉介紹了可愛的兩棲蛙類和蜥蜴大家庭,接下來繼續瞭解擁有多樣生活型態與食性的蛇類,以及劃分生物地理區界線的清水斷崖!

生活形態與食性各異的蛇類

蛇類的神出鬼沒眾所皆知,這也增加了調查的難度。森林邊緣、開闊或墾地、森林底層和水域周遭都可能與牠們不期而遇,除了透過定點穿越線調查,路殺調查有助瞭解蘇花改沿線的蛇類相。

森林邊緣常可發現有善於夜襲休息鳥類或爬行類的大頭蛇出沒。圖/許文昱 攝

目前調查到的蛇類裡茶斑蛇、紅竹蛇、赤背松柏根主要在森林底層活動。為臺灣四大美蛇之一的紅竹蛇喜好捕食小型哺乳類,而赤背松柏根為卵食性,茶斑蛇則仰賴小型兩棲爬行動物為生,食性明顯不同。

泰雅鈍頭蛇是近年才被描述發表的新種蛇類,以陸生蝸牛為食,是台灣蛇類中食性較為特殊的一類。圖/許文昱 攝

在森林邊緣活動的物種有善於夜襲休息鳥類或爬行類的大頭蛇,專食陸生軟體動物的泰雅鈍頭蛇,伏擊小型哺乳類的龜殼花,日間靠著火眼金睛四處游獵兩棲爬行和魚類的過山刀, 還有臺灣三種綠色蛇類之一的青蛇。大型的細紋南蛇、南蛇、王錦蛇和眼鏡蛇較能適應人為干擾環境,常於墾地或鄰近住家的開闊地活動,捕食小型哺乳類、兩棲爬行類為食,其中眼鏡蛇因地理隔離產生遺傳分化,使得東部地區族群在外部形態上有著黑色的腹鱗特徵 (Lin et al. 2008)。

龜殼花常出現在登山步道旁及森林邊緣等環境類型,為攻擊性較強的有毒蛇類。圖/許文昱 攝

此外,水域周遭環境也能發現不少蛇類棲息,在進行夜間兩棲類調查時,常會看見赤尾青竹絲攀附在水邊的灌叢上,坐等獵物進入攻擊範圍;雨傘節和紅斑蛇會在水邊的草叢游獵,草花蛇則在水田或草澤捕魚獵蛙,是一種高度仰賴靜水域的蛇種,在臺灣西半部較為常見,但近年來水田比例下降與農藥使用而造成棲地劣化,使其族群大不如前,如今已然成了臺灣保育類蛇種。

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赤尾青竹絲是典型的坐等型獵食者,常會出現在水溝邊或灌叢上等蛙類常出沒的地點伏擊路過的獵物。圖/許文昱 攝

清水斷崖劃分生物地理的區界線

臺灣島位於亞洲大陸東南方,東邊與南邊分別與琉球島弧及呂宋島弧相連接。如此特殊的地理位置使得臺灣的生物相具有複雜的組成來源,又加上臺灣島在歐亞大陸及菲律賓板塊的擠壓下地形異質性相當高,有高山、丘陵、淺山及平原地區,可提供各式各樣的生物生活其中,因此臺灣是在研究生物地理學一個很適合的熱點區域。

臺灣島上生物的分化模式大致可分成三個模式:

  1. 在冰河時期,亞洲大陸的祖先族群藉著海平面下降形成陸橋,一次或多次到達臺灣,而後冰河期結束後形成地理隔離而分化。
  2. 由鄰近島嶼上的生物經過天然途徑傳播到臺灣島上落地生根,形成在遺傳組成上具有獨特性的族群。
  3. 因為臺灣的高異質性的地理結構造成不同族群的生殖隔離而在島內分化成不同物種 (陳玉峰 1995;鄧書麟及呂福原 2015; Tseng et al. 2015)。
壯麗的清水斷崖地景,同時也是台灣北部及東部的生物族群重要的生物地理區界線。圖/許文昱 攝

臺灣的兩棲爬行類動物中也有種化事件發生,例如雪山草蜥、翠斑草蜥及鹿野草蜥的島內種化事件 (Tseng et al. 2015)。其中翠斑草蜥及鹿野草蜥僅是因為狹窄的立霧溪阻隔而產生物種分化事件。而從立霧溪口延伸至清水斷崖,即大約是在崇德至和仁之間,這段 5-6 km 長的狹長地帶,一邊是山,一邊是海,斷崖地形幾乎垂直插入太平洋的山壁,可能是臺灣最壯麗的地理景觀之一。但對於臺灣的兩棲爬行類而言, 清水斷崖卻也是個難以跨越的地理屏障,使得該處在臺灣北部及東部的生物地理區界線上扮演一個重要的角色。 除了翠斑草蜥與鹿野草蜥外,有許多兩棲爬行類的演化系群分化或是分布界線都座落在清水斷崖附近,例如褐樹蛙在清水斷崖兩側的族群遺傳組成上有非常大的差異 (Lin et al.2012)。在臺灣兩棲爬行類研究中常有提到在其分布界線上,諸如面天樹蛙、黃口攀蜥、福建大頭蛙等物種只分布於清水斷崖以北的區域,而半葉趾虎、鱗趾虎及梭德氏草蜥只分布於清水斷崖以南的區域。

清水斷崖是北部及東部褐樹蛙族群的重要的生物地理界線,使得褐樹蛙南北族群的遺傳組成相當不同。圖/許文昱 攝

在我們過去8年多在蘇花公路沿線所進行的兩棲爬行類多樣性調查研究中,黃口攀蜥分布南限為東澳地區,福建大頭蛙是蘇澳地區,以上2種兩爬物種的發現紀錄的確在過了清水斷崖以南區域即消失了,面天樹蛙則分布到崇德(清水斷崖以南)。以往文獻紀載中分布於西南及東南部、蘭嶼及綠島的半葉趾虎和鱗趾虎,這幾年間陸續於清水斷崖以北的區域被記錄,半葉趾虎從和仁、和中,最北分布至南澳,而和仁、和中地區也有發現鱗趾虎的紀錄,諸多研究結果顯示清水斷崖除了讓人們南北往來交通受到不小的阻礙之外,對於兩棲爬行類的物種分化及多樣性也具有令人驚奇的影響。

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半葉趾虎目前分布最北界為南澳地區。圖/許文昱 攝

兩爬類的悲歌——蘇花公路沿線的路殺現象

道路的開發與建設往往會衝擊到野生動物的原始生存環境,因對環境變動較為敏感及其特殊的生態特性,兩棲爬行類受到道路開發的影響甚劇,尤其是道路致死 (也稱為路殺) 問題。我們在蘇花公路沿線記錄到的路殺兩棲爬行動物紀錄中,爬行類有 115 筆, 路殺隻數前三高分別為青蛇 41 筆、 雨傘節 18 筆及龜殼花 11 筆; 兩棲類有 53 筆,隻數前三高分別為盤古蟾蜍 13 筆、 拉都希氏赤蛙 11 筆及黑眶蟾蜍10 筆。單就數據上來看爬行類的路殺問題似乎比較嚴重,但其實不然,較小型的兩棲類的肌肉量較少,容易因車輛重複輾壓而支離破碎,快速地腐化殆盡,或因其他動物的撿食而消失,因此較不容易被發現記錄。

兩棲類經常於陸域與水域之間移動,能使用的水域類型相當廣泛,包含路邊的臨時性水灘或溝渠,而路燈下聚集的昆蟲有時也會吸引牠們聚集捕食,大幅提高兩棲類在馬路上活動的機會,如盤古蟾蜍和黑眶蟾蜍的路死個體即常被發現於路燈附近的道路上。蛇類則因喜愛夜間馬路上殘留的熱能,加上尋覓獵物時常穿越馬路,身體修長閃躲不易而常慘死輪下。其中青蛇在南澳地區的路殺數量記錄相當多,推測可能為南澳地區森林相較完整,是青蛇良好的棲地;此外青蛇為日行性蛇類,日落後會再回到樹上休息, 活動時間與人類重疊度高,這種在覓食及休息場域間移動的行為,往往使其在穿越道路時遭輾死亡。

青蛇為一種美麗的綠色日行性蛇類,夜晚時大多棲息於樹上。但在春季時卻是被路殺蛇類的大宗,在路殺調查中是調查數量最多的蛇類。圖/許文昱 攝

道路致死的調查,除了有助於彌補兩爬動物相調查不易的困難,尚能藉由資料點位統整找出路殺熱點,並探討路殺主因,配合施工單位改善、新增道路設施,如設計不良的水溝、邊坡、護欄或增加生物廊道等,有機會降低棲地切割帶來的路殺壓力,在保護動物的宗旨下同時提升行車安全而達到雙贏的效果。

保育珍貴生物多樣性刻不容緩

兩棲爬行動物因為豐富的生活史多樣性及位居重要的生態鏈地位,相當適合作為一個自然環境的指標物種。但這兩大類群當前正面臨著巨大的威脅,除了棲地退化與消失造成的族群數量下降外,棲地破碎化與路殺的問題也隨著人為活動而日漸嚴重,長期以來人們對於兩棲爬行類認知不足而造成的誤解也使得兩棲爬行類的保育之路走的更為艱辛,除了強化民眾基礎知識與觀念的建立,利用廣大公民科學家的力量,蒐集兩棲爬行類的基礎生態資料或建置物種分布資料庫,將可用於生態永續工程開發或減少道路建設對野生動物的影響。

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蘇花改公路已於 2020 年 1 月 6 日全線通車,研究人員持續監測蘇花改沿線兩棲爬行動物族群以瞭解其回復的狀況,除了盼望物種能盡速回復至原來的棲地外,同時亦嘗試找出蘇花改公路的路殺熱點,並向施工單位提出建議用對野生動物友善的工程方式,將有助於降低路殺帶給生物族群的生態衝擊,以維護當地的生物多樣性。

表一、2012 – 2020 年蘇花公路沿線之兩棲類動物名錄。
注 – ◎:臺灣特有種 ○:臺灣特有亞種 △:外來入侵種 I:瀕臨絕種野生動物 III:其他應予保育之野生動物。圖/《自然保育季刊》第 112 期
表二、2012 – 2020 年蘇花公路沿線之爬行類動物名錄。
注 – ◎:臺灣特有種 ○:臺灣特有亞種 △:外來入侵種 I:瀕臨絕種野生動物 III:其他應予保育之野生動物。圖/《自然保育季刊》第 112 期
自然保育季刊_96
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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