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尋龜宿 中興保育團隊為食蛇龜環島

劉珈均
・2015/10/07 ・3930字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 557 ・八年級

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食蛇龜保育單車環島團隊,左起為Wendy、肯尼、洪敏瑜、廖珠宏。圖/劉珈均攝

台灣珍稀保育動物食蛇龜(Cuora flavomarginata)因嚴重盜獵、走私而面臨生存危機,中興大學食蛇龜保育團隊走出實驗室,本月1日開始為期十天的單車環島活動,打扮為吉祥物大使和各地民眾玩耍,希望讓大眾認識這曾經遍佈鄉間,而今難以生存的台灣原生龜。

不吃蛇的食蛇龜

牠名列二級保育類動物,是台灣唯一陸棲性的淡水龜,其實食蛇龜並不吃蛇,雜食性的牠會吃蚯蚓、蝸牛、蛞蝓等無脊椎動物或動物死屍,香蕉、菇類、果實與花葉也是牠的食物。保育宣導專員廖珠宏說,「食蛇龜」這名字來由已不可考,「可能牠吃蚯蚓的樣子很像吃蛇吧!」(註1)

「縮頭烏龜」一詞常用來形容躲避現實的態度,不過,只有潛頸龜亞目(Cryptodira)的龜類才能把頭部縮進龜甲內,食蛇龜便屬於此目,牠更是台灣唯一「箱龜」──其腹甲可閉合,當牠完全縮進殼中時,外觀就像個密閉盒子(相反的,鱷龜、大頭龜、海洋裡的所有海龜等就無法縮進龜甲)。

中國、台灣、日本琉球群島皆有食蛇龜分布,牠生活在海拔1000公尺以下的淺山森林、丘陵與平原,與人類的活動環境高度重疊。食蛇龜從孵化開始,需要8到10年才性成熟,每年只生產一兩次,每次只有1至4顆蛋;蛋需要75~110天孵化,但半數幼龜無法破殼而出,幼龜死亡率也相當高。

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食蛇龜組圖(3)
食蛇龜兩側耳後各有一道褐色鑲邊的鮮黃色條紋,龜甲中央有一道黃色不連續脊稜,又名黃緣閉殼龜、黃緣箱龜。左/林哲安攝;右/取自維基與翡翠水庫網站。
食蛇龜腹甲有橫向韌帶-龜鱉目地龜科-屏東縣墾丁毛柿林-20110512-賴鵬智攝
食蛇龜腹甲分前後兩頁,以韌帶相連,食蛇龜驚嚇時會完全縮進龜甲以躲避敵害。卡通常有烏龜脫殼奔逃的畫面,其實龜的脊椎與龜甲相連,身體無法與龜甲剝離。圖/賴鵬智

為何食蛇龜回不了家?

早期食蛇龜被大量走私販賣到中國作為食物、中藥材或寵物,近年演變為投機市場的炒作物件,查緝到的走私龜唯一去處是由林務局分配至全台為數幾個收容單位,作為牠們短期中繼休養。中興的食蛇龜臨時收容中心自2006年成立,約可容納五六百隻食蛇龜與柴棺龜(但現實中各中心都面臨超收困境,只能盡量找地安置)。

中興生命科學所博士生洪敏瑜說,被走私者捕獲的食蛇龜處於緊繃狀態,腎上腺素飆升以便逃命,因此剛到達收容中心的食蛇龜通常相當「亢奮」,稱為「緊迫症候群」。這導致食蛇龜免疫力下降,當牠腎上腺素開始降低,一些身體機能也可能無法維持而出現病症。

進入收容所的食蛇龜至少得觀察半年以上,才能確知其健康狀態。「有些病症要三個月或半年後才出現,而出現症狀後可能半天就死了。」中興生命科學系副教授吳聲海表示,一批批進入收容中心的食蛇龜有多少比例能撐到恢復健康、甚至野放,端視先前狀態。

食蛇龜組圖(4)
食蛇龜被裝在網袋或籠子走私,過程中常有外傷,狀況不佳者送到收容中心後須立即給獸醫治療。圖/中興食蛇龜保育團隊提供

野放不是件簡單的事,有好幾年時間,收容中心只能收,不能野放,因為不知道這些走私龜來自哪裡,也尚不清楚全台各地食蛇龜族群的基因分佈。野放的龜若不屬於當地,可能細菌混雜而感染疾病,或是破壞當地的遺傳多樣性。

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為了讓這些龜安全回到野外,吳聲海的實驗室研究多年,分析台灣各地食蛇龜族群的基因型態,尋找鑑定來源的簡易方法。這些研究有助於了解食蛇龜的微棲地需求,也做為日後規劃保育單位、尋覓合適復育或野放地點的參考。研究結論得出,全島的食蛇龜族群基因差異不大,粒線體基因型可歸納大致為東部和西部兩群,分化指數(Fst)為0.77(達高度分化),遺傳距離最大為0.9 %。(註2)

直至2013年,中心才首次進行野放,團隊選擇適合食蛇龜生存而族群量稀少的地方,以避免打擾既有的穩定族群(例如翡翠水庫食蛇龜保護區就不適合),以及像國家公園這類有人巡守之地。「野放與放生有個很大的不同點,野放會繼續追蹤動物狀態。」洪敏瑜解釋,野放的食蛇龜身上有晶片,殼上有標記,以便後續監測。

然而,結果並不樂觀,吳聲海說,2013年團隊在墾丁放了200隻食蛇龜,過兩個月去看還有60隻,今年七八月只找到1隻,「後來發現,有的是野放後又被抓了!」吳聲海無奈的說,中心的經費和人力有限,收容個體太多急需野放,台灣卻難以找到安全的野放地點。

拍賣市場一年成交量達10公噸,但十年只查緝到1萬多隻

洪敏瑜說:「有份民國50年的研究資料,當時一小時內可以抓到100隻食蛇龜!」但現在研究團隊到野外調查,可能三天、甚至三個禮拜才遇到一隻。食蛇龜還有許多課題待研究,而走私者一次幾千、幾萬隻地抓,族群消失速度太快,學術研究與食蛇龜的繁殖速度都跟不上。

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「與十年前相比,食蛇龜族群量大概少了八成以上。」研究食蛇龜20餘年、屏科大野生動物保育所助理教授陳添喜表示,牠的保育類身分讓市場有空間炒作價格,2011年中國拍賣市場食蛇龜成交量有20噸(一隻成體的龜約為500公克,20噸換算下來大約是4萬隻),近一兩年有降到10噸以下。這些食蛇龜幾乎全來自台灣,而柴棺龜比食蛇龜好抓,處境甚至比食蛇龜更糟。
查緝的保育龜(1)

查緝的保育龜(2)
2006年至今查緝到的台灣原生龜有1萬5000多隻,陳添喜說,走私成功的大概超過十萬隻。圖/中興食蛇龜保育團隊提供

一些保育單位認為盜獵猖獗與法律漏洞有關,因「野生動物保育法」中沒有走私「未遂」的罪名,走私者多以「騷擾」被起訴,罰則輕了許多,盜獵者不只在淺山森林設陷阱,甚至鎖定收容中心,2013年中興大學就有一千多隻食蛇龜遭竊;2013年底「翡翠水庫食蛇龜野生動物保護區」成立;2014年有立委提案,在野保法中針對走私、購買保育類野生動物增列未遂罰則。

對此,陳添喜認為,其實《懲治走私條例》就能處理,此法罰則比野保法更重,也涵蓋了走私未遂,增列野保法條文是重複立法了。盜獵根源在於政府不夠重視,以及執法不力。走私成案的機率低,且走私前的盜獵、搜購環節難以處置,有時因檢警的呈堂證據薄弱導致輕判,走私者的犯罪所得與懲罰不成比例。

陳添喜說,美國近年開始實施「受害補償」原則,走私保育動物者除了本罪判刑之外,走私一隻動物要額外裁罰美金1000~3000元,走私幾隻就累加上去,各州規定金額不一,這些罰緩就作為收容、野放那些走私動物之用,讓法律處罰能對動物產生實質效益。

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食蛇龜判例_關懷生命協會
歷年相關判例。圖/取自關懷生命協會網站

環島行動:「知道」就是一種力量

洪敏瑜說,保育推廣工作一大阻礙是大家都沒聽過食蛇龜,他們早就策劃環島宣傳,因人力不足而一再延宕。今年六月底,廖珠宏結識車隊隊長肯尼,聽聞車隊要環島,便向他介紹食蛇龜保育,希望結合兩者,雙方一拍即合。環島活動兵分兩路,車隊七人專心環島,廖珠宏與洪敏瑜則扮演吉祥物到各地點與大眾互動。

中興收容中心兩三年前開始保育推廣工作,首先以宗教團體為對象,「我們跟他們說,對放生或物種有任何問題,可以問我們,我們也願意找專家。」洪敏瑜說,其實犯錯都源自於不了解,有些人聽過專業意見後,會開始反思自身作為是否對動物有益。

而今環島行動的考驗除了每天騎一百多公里的體力負荷,最困難的就是如何「不嚴肅」的讓保育議題親近大眾。他們發現自製的吉祥物「阿食」效果最好,廖珠宏笑著說:「只要靠過去,大家都會過來要抱抱。」肯尼也表示,此行「讓每個人從『不知道』到『知道』就夠了!」

想跟隨團隊十天環島所見所聞,可看看FB「2015單車環島守護食蛇龜

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守護食蛇龜單車環島
圖/取自活動FB粉絲頁
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Scimu科學募資專案「阿食想回家──單車環島守護食蛇龜

註:

  1. 陳添喜認為,食蛇龜的稱呼可能是受台語「欱(hop)蛇龜」的影響;也有人考察古文典籍試圖找出詞源(文章:〈食蛇龜不吃蛇,為什麼叫做食蛇龜〉)
  2. 就保育經營觀點,若物種存續面臨嚴重威脅,保育物種會優先於保育其基因多樣性;資源多寡也是保育工作能做到何種程度的一大關鍵,要鑑定族群來源,一隻食蛇龜從抽DNA到完成定序需要新台幣兩三百元(沒有一次成功的話花費更高),但各單位經費有限,以中興食蛇龜收容中心為例,最佳情況下一年經費為新台幣50萬。經費不固定,收容的龜卻日益增多,中心僅能勉強維持基本收容照護工作,無法一一鑑定龜的來源,加上安全地點非常有限,野放時難以周全兼顧讓牠「回家」與「安全性」,因此中興團隊作法傾向尋找食蛇龜族群稀少之地與有保全的地方,避免打擾既有族群,並提高野放動物的生存機率。

參考資料:

  • 陳添喜,《在龜的國度:龜的生態與習性》,行政院農業委員會特有生物研究保育中心,2009
  • 〈台灣全島食蛇龜族群遺傳與棲地環境調查及復育經營策略研究計畫〉,林務局委託中興大學研究,2012
  • 陳添喜部落格:台灣龜主題網站
  • 公視《我們的島》台灣走私龜記錄影片合輯
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劉珈均
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PanSci 特約記者。大學時期主修新聞,嚮往能上山下海跑採訪,因緣際會接觸科學新聞後就不想離開了。生活總是在熬夜,不是趕稿就是在屋頂看星星,一邊想像是否有外星人也朝著地球方向看過來。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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為何非洲「莫三比克」的母象長不出象牙?——戰爭促發的「無齒」之症
TingWei
・2021/11/22 ・3528字 ・閱讀時間約 7 分鐘

莫三比克共和國(Republic of Mozambique),位在非洲東部接鄰印度洋,再往東跨過莫三比克海峽,就是馬達加斯加。從地圖上來看,莫三比克的形狀有點像是個右邊落筆太重的y字型。東非大裂谷(Great Rift Valley)的南端,從y字型中間劃過然後入海。而曾經以豐富的野生動物生態受人矚目的「哥隆戈薩國家公園」(Gorongosa National Park),就座落在東非大裂谷的南端、莫三比克境內。

哥隆戈薩國家公園所在處,在 1960 年代曾經以觀光業為主,全世界各地的遊客為了該處成群的獅子、大象和水牛去到莫三比克。1970 年代,莫三比克的發展目標是將這個國家公園,變成一個遠勝非洲其他地方的自然保留區。

莫三比克共和國的哥隆戈薩國家公園入口。圖/WIKIPEDIA

內戰結束後,「無齒之象」比例遽增?

令生態學家與野生動物愛好者趨之若鶩的好景並沒有持續太久,戰爭來了。1977 年,莫三比克脫離葡萄牙的殖民後沒有幾年,就開啟了內戰。大約有 100 萬人死於戰爭與饑荒,500 萬人被迫離開家園。莫三比克內戰持續 15 年後,於 1992 年結束。位在莫三比克中心的哥隆戈薩國家公園成為戰場,而公園中的野生動物,也成為征戰雙方果腹的獵物。

內戰其間,大型草食動物數量銳減 90%,整個生態系統都遭到了嚴重的破壞。漫步在哥隆戈薩國家公園,最大的危險不再是肉食性的掠食者,而是埋藏在地下的地雷。

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而其中的一個轉變,引起了演化生物學家的注意:這個公園內的母象,沒有長牙的「無齒之象」比例非常高。

相較於只有公象才會長出明顯長象牙的亞洲象,一般來說,非洲象不論公母,都會有一對長牙。生物學家根據內戰前後的歷史照片、影片進行統計,發現到內戰之前沒有象牙的母象只佔了族群的五分之一不到(18.5%)[註1];但 2000 年,也就是戰爭結束後 8 年的資料卻顯示,沒有長牙的母象卻高達一半以上(50.9%)。

戰爭使得大象族群數量減少了 90%,統計模擬也支持,哥隆戈薩國家公園內「無齒之象」[註2]比例大幅增加,這樣的變化,不可能是隨機發生的;「無齒之象」比例遽增,顯示整個族群經過了強烈的選擇壓力。

正常情況下,成年的非洲象都會有一對長牙,哥隆戈薩國家公園卻有半數的母象沒長出象牙。圖/Pixabay

有象牙的慘遭獵殺,讓「無齒基因」在族群內擴大

追本溯源,價值不菲的象牙,在內戰期間自然也成為籌措軍費的重要來源;而且在乏人管理的情況下,內戰結束了,盜獵可沒有。而大象因為象牙承受了強大的狩獵壓力,「無齒之象」的基因型自然在種族間擴大、脫穎而出。

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其實這個狀況與傳統的育種相當相似:人類特意留下跑得最快、體型最壯碩的馬匹做為種馬來生小馬。後代雖然會有變異,但長時間累積下來,那些會造成馬跑得「不夠快」的基因,自然會越來越少。家禽家畜的育種是在長時間、人類密切的關注之下,「人擇」留下人類偏好的特性。而在大象的情況下,可以說野外的大小也遭到狩獵者的「育種」,只不過這裡存活下來的,是沒有長牙的大象。

下一個觀察重點是,這樣「無齒」的特性,似乎只出現在母象身上。除了後天的因素外,哥隆戈薩國家公園公象幾乎都還是有長牙。[註3]

科學家仔細檢視發現,無齒母象生出的小象,大多也是小母象,佔了 65.7%;而小象如果是母象的話,長大後沒有長牙的比例大約是 1:1。看起來,似乎有某些因素,讓「無齒基因」沒能遺傳給小公象。

大多數可以遺傳的性狀變化基本上都可以連結到基因的表現,差別是有些特徵比較複雜、也可能交互受到環境的影響,像是身高、膚色等;也有一些比較單純只由單因基因控制,像是國中課本經典的美人尖、ABO 血型。

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原本要確認是哪組基因與長牙的產生有關,需要掃描大象的全基因組,可謂工程浩大。但是,「無齒之象」都是母象、幾乎沒有公象,這讓科學家可以作出一個合理的推測:這個「無齒基因」很有可能是性聯顯性遺傳。而更進一步,如果小公象遺傳到無齒基因,則無法存活,則可以解釋,無齒母象的小象,為何會有個明顯的的性別比落差。

無齒母象特別容易生出小母象,而且無齒的特徵只會遺傳給小母象。圖/Pixabay

促成母象「無齒」的關鍵:AMELX 基因

因此,科學家掃描無齒大象的 X 染色體基因組序列,來找出到底是哪些組基因與無齒有關,而且還真的找到了。無齒大象的 AMELX 基因位置都有出現了一些變異,這個位置的基因,根據目前的理解推測,會參與構成牙齒最外堅硬部位的琺瑯質形成的蛋白。

這部分的基因人類與大象屬於同源,在人類身上,AMELX 的基因如果有突變,就有可能會影響琺瑯質的礦化、造成牙齒容易脆化。AMELX 位於染色體的位置有些特殊,這部分的基因如果有嚴重的缺失,除了影響牙齒,遺傳到的男性會死亡,女性則會出現嚴重的頭骨異常,像是小齒或是上頷發育缺陷。

而除了與 X 染色體連鎖的 AMELX 基因有變異,科學家還發現到無齒大象還有個共同的基因表現:位在第一染色體的 MEP1aMEP1a 這也是會影響牙齒發育的基因。在小鼠身上,MEP1a 的變異會顯著影響牙齒象牙質的骨質密度,造成象牙質發育不良、牙根畸形或是提早掉牙。[註4]

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論文作者推測 AMELX、MEP1a 兩基因分別影響的牙齒構造。深藍色表示 AMELX 可能影響的位置,淺藍色表示 MEP1a 可能影響的位置。

缺牙問題在於基因?顯然「人類」才是大問題!

總結一下,哥隆戈薩國家公園的大象族群遭受到巨大的選汰壓力──擁有象牙的成象成為人類狩獵的主要目標,因而使得擁有無齒基因 AMELX 與 MEP1a 的母象在族群中逐漸佔據優勢、比例提高。但同時,AMELX 屬於顯性遺傳的性聯基因,獲得此遺傳的小公象會因此而死,因此無齒母象的後裔明顯母象較多。

某種程度來說,無齒基因在原本的象群間,可以視作某種遺傳疾病或基因缺陷,會自然受到天擇的壓力而受限、不會在族群中持續擴增;但在人類大規模獵取象牙的極端的情境之下,反而成為有利的演化特徵。

但大象缺少了長牙,受影響的,並不只是大象的外觀。非洲象使用長牙有點像馬蓋仙的瑞士刀──什麼都能做──牠們用長牙進行挖掘、推倒樹木剝取樹皮、獲取地下食物與水源。失去了象牙,大象的行為自然會有所改變。而象群在生態系中的一舉一動,都會擾動該地的微氣候。

舉例來說,當大象為了食用樹皮推倒一顆大樹,就有無數種子能夠透過新產生的林隙發芽,以嫩葉、草類為主食的草食動物因此獲得更多的食物來源。這是生態系統中關鍵擾動的微妙變化:當人們為了象牙獵取大象,當倖存下來的大象不再長出長象牙,後續的生態系統,也就失去了伴隨關鍵物種擾動而引出的種種變化。

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一半的母象沒有了長牙,會有什麼影響?這個,沒有人說得準。我們只知道,勢必會有一些蝴蝶效應悄悄地發生。

圖/Pexels

後記:

好消息是,隨著內戰結束,陸續有人投入哥隆戈薩國家公園的保育工作,試圖恢復當地的野生動物族群與野生動物觀光產業。而隨著當地國家公園開始進行執法管制、大象數量逐漸增加,後面的世代裡,是不是有機會讓更多帶著長牙的大象可以繁衍生息,讓象群「恢復原貌」?戰後第一個世代的母象無齒的比例為 33%,這個比例會有機會隨著人們的保育工作,再度減少嗎?我們只能繼續看下去。

註解

  1. 有一個說法認為非洲象一般族群無長牙的比例約為 2%,因此哥隆戈薩國家公園內戰前就已達 18.3%,有可能是已經承受狩獵壓力的結果。
  2. 「無齒」在此代稱沒有長象牙,不是真的全部沒有牙齒(人家還是要吃飯的)
  3. 這裡的討論省略了還有一個小比例(內戰前後均小於 10%)的大象只長出了單邊的象牙。
  4. 目前的資料顯示 AMELX、MEP1a 這兩個基因跟母象沒有長牙有明確的關聯,但詳細是否會影響其他牙齒發育之類的,尚無進一步研究討論。
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「安靜的滅絕」——全球長頸鹿面臨生存危機?
風言
・2021/07/20 ・3593字 ・閱讀時間約 7 分鐘

「世界長頸鹿日」(6/21)剛過不久,一則長頸鹿受到不當圈養甚至死亡的新聞,就躍上媒體版面。長頸鹿雖然不是新聞報導的常客,但大家對牠們應該不會陌生:長頸鹿高高的身影配上非洲草原的日落美景,經常出現於宣傳非洲旅遊的圖片,在世界各地的主要動物園,也幾乎都可以見到牠們的蹤影,牠們應該安好地在非洲生活繁衍著。可是近年的調查發現,原來牠們的數量一直在下降,正靜悄悄地在非洲大地上消失!

長頸鹿高高的身影配上非洲草原的日落美景,經常出現於宣傳非洲旅遊的圖片。圖/Pixabay

無聲無息消失的長頸鹿

和大象和犀牛等野生動物相比,長頸鹿受到的關注相對較小;一直以來針對長頸鹿野外族群的研究也不太多,因此多年來各國均十分缺乏針對牠們族群數目的研究數據。2016 年,多國專家整理了各國零星分散的數據,才發現長頸鹿在過去數十年間的數字大幅下降了 30%:由 80 年代起超過 150,000 隻長頸鹿,下跌至 2016 年時只有約 97,000 多隻。

當所有族群數加起來,97,000 多隻看上去好像還不太差,但實際上若把不同種的長頸鹿分開計算,部份種類和亞種的數目實在下降得驚人,一些族群如努比亞長頸鹿(Nubian giraffe)的數目更大幅下跌超過 9 成。

國際自然保護聯盟從 1963 年起編製瀕危物種紅色名錄(IUCN Red List),根據物種及亞種的滅絕風險,把不同物種族群分成無危、近危、易危、瀕危、極危,以至野外滅絕和滅絕七個級別,代表不同物種族群數目受到的威脅。IUCN 把所有長頸鹿歸成易危(Vulnerable)級別,但也把數個他們認為是亞種的長頸鹿歸成瀕危或極危。這個評級引起了外界對長頸鹿保育的關注。在此之前,由於長頸鹿的族群危機並未受到一般民眾及新聞的注目,所以牠們也被形容為「安靜的滅絕(Silent Extinction)」。

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一張含有 地圖 的圖片

自動產生的描述
長頸鹿看似數量不少,其實各族群有著不同程度的滅絕風險,努比亞長頸鹿的數目更下跌超過9成,與科爾多瓦長頸鹿一同被列為極危級別。圖/discovergiraffe

為什麼長頸鹿的數目會直直下降?

對於某些瀕危動物,科學家很了解影響牠們數量下降的主要原因,就如大象和犀牛便因象牙和犀牛角而被大量獵殺;紅毛猩猩的棲地便因森林被大量開發而遭受破壞。長頸鹿在非洲分佈甚廣,為什麼牠們的數量會直直下降?

經過多年的調查和分析,科學家漸漸發現令長頸鹿族群數目下降並不只有單一原因,而是源自不同層面的威脅,在非洲的不同地方,因著環境和文化的不同,長頸鹿受到的威脅也會有分別,下文簡單地把不同的原因說明一下: 

  • 棲地的破壞:廣泛來說,這是現今世界很多物種的第一大威脅,長頸鹿也不例外。世界自然基金會(WWF)估計,瀕危物種紅色名錄內85%受威脅物種的主要威脅,來自棲息地的破壞。在非洲的草原,由於人類對土地有不同的需求,往往在草原大量伐木、放牧、建設農地和市鎮,掠奪了長頸鹿原先應有的棲息環境。很多長頸鹿的棲地也不在保護區範圍之內,令長頸鹿的生活備受威脅。例如在東非北部生活的網紋長頸鹿(Reticultaed Giraffe)便因土地的開發和人類放牧而令牠們的數目下降了 50%。 
  • 棲地破碎化:長頸鹿是大型哺乳動物,需要很大的地方生活,由於人類的開發,很多長頸鹿的棲地被切割而變得破碎。試想像,如果我們家強行被一條通道分成兩部分,那將對生活帶來多大的不便和影響?在東非肯雅和坦桑尼亞生活的馬賽長頸鹿(Masai Giraffe),和在西非尼日爾(Niger)生活的西非長頸鹿(West African Giraffe),均由於城市建設、農業以及畜牧業的開發,使得很多長頸鹿的棲地被人類分割而變得支離破碎,牠們的棲地往往被人類的農地、道路或房屋分隔,這令很多長頸鹿族群被迫分離,也令牠們承受人為意外(如汽車碰撞、被鐵栅傷害)的機會大增。
人類在草原大量伐木、放牧、建設農地和市鎮,掠奪了長頸鹿原先可用的棲地。圖/Pixabay
  • 原住民捕獵:很多原住民會捕獵羚羊、猩猩以及長頸鹿作為肉食的來源,長頸鹿由於身型巨大,牠們的生活範圍很多時候也在保護區以外,所以也是十分受歡迎的「野味」。當中最受此原因影響的便是在東非生活的馬賽長頸鹿(Masai Giraffe),牠們的族群數目已經下降了 50%。在肯亞,有報導指出在一個野味市場,一年可能有多達 800 公斤的長頸鹿肉出賣,而每頭長頸鹿的價值可以高達 600-800 美元。
  • 非法捕獵:捕殺長頸鹿販賣至國外是也長頸鹿族群減少的其中一個原因。近年便有兩隻十分罕見的白化長頸鹿在肯亞被非法獵殺,而引起廣泛的報導。英國的獨立報發現,美國在 2006-2015 年間,入口了 40,000 件從長頸鹿不同身體部份製成的物品,包括骨骼、皮膚,甚至是長頸鹿幼兒的標本。這也是導致努比亞長頸鹿(Nubian Giraffe)數目大幅下降的主因。
  • 政治因素:非洲部份國家多年的戰爭亦令很多長頸鹿的保育工作不能進行,很多地方的政府均無法在生態保育投入大量資源,長頸鹿的保育很多時也需要非政府組織(Non-governmental organization)或私人機構的幫助才能進行。
長頸鹿所面臨的各種人為生存壓力。圖/discovergiraffe

地方發起保護長頸鹿的支援前線

就此看來,保護長頸鹿並不容易,需要多方通力合作,針對不同原因而作出對應的方法。

就棲息地的保護,很多地方政府或私人保育機構會成立保護區,例如尼日爾便有一個專為保護西非長頸鹿而成立的 Koure Giraffe Reserve。在南非和納米比亞,南部長頸鹿(Southern Giraffe)由於相對上得到較多私人保育機構的妥善保護和管理,令牠們的族群數目在四個長頸鹿物種中唯一不跌反升。有保育組織會把長頸鹿轉移到受保護的區域,希望牠們能在新的地方落地生根,成功繁衍。專注長頸鹿保育的保育組織 Giraffe Conservation Foundation(GCF)便在非洲不同國家協助長頸鹿搬家,最近他們便幫助於烏干達的 Pian Upe Wildlife Reserve 成功引進了消失了 25 年的長頸鹿。

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重新引入烏干達默奇森瀑布國家公園的羅氏長頸鹿,是努比亞長頸鹿的一個亞種。圖/wiki

在禁止非法貿易方面,長頸鹿在 2019 年被列入瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES)的動物名單附錄 II[註],儘管很多地方的法律只明訂進出口個體需要准許證,卻沒有規範動物身體部位的貿易,但被列入法律保護也是重要的成就。教育方面,很多保育組織也在非洲以及不同地方進行教育推廣,向公眾和下一代灌輸保育長頸鹿的知識。

除了合適的政策,增加對不同地方長頸鹿的認識也十分重要。保育專家近年便提倡正確的長頸鹿分類,生物學家也在非洲各地進行人類對長頸鹿族群影響的研究,希望更能針對性地為保育政策提供重要的資訊。

綜合來看,長頸鹿的生存受到多種原因的威脅,要全面保育長頸鹿免受滅絕的危險,需要政策、法律、科研、教育等一系列的配套措施,看來,我們還有漫漫長路要走。希望在各方的努力和大家的關注下,長頸鹿的族群可以穩定下來,讓我們及下一代可以繼續在非洲的草原上欣賞到這種美妙的動物。

註解

  • 瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES),是於 1963 年起草、1975 年正式執行的一份國際協約,其目的是希望透過限制對野生動植物的出口和進口,確保野生動植物的國際交易不會危害到物種本身的生存。
  1. 聯合新聞網:頑皮世界將引進18隻長頸鹿 挨轟飼養條件差10年死4隻
  2. Giraffe Conservation Status. Giraffe Conservation Foundation. https://giraffeconservation.org/giraffe-conservation-status/
  3. Giraffe. The IUCN red list of threatened species. https://www.iucnredlist.org/species/9194/136266699
  4. Giraffes facing ‘silent extinction’ as population plunges. BBC News. https://www.bbc.com/news/science-environment-38240760
  5. Losing their homes because of the growing needs of humans. World Wild Fund. https://wwf.panda.org/discover/our_focus/wildlife_practice/problems/habitat_loss_degradation/ 
  6. Two rare white giraffes killed in Kenya. National Geographics. https://www.nationalgeographic.com/animals/2020/03/rare-white-giraffes-poached/
  7. CITES conference responds to extinction crisis by strengthening international trade regime for wildlife. The Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES). https://cites.org/eng/CITES_conference_responds_to_extinction_crisis_by_strengthening_international_trade_regime_for_wildlife_28082019
  8. Kenya’s giraffes slump under local bushmeat trade. African Wildlife Foundation. https://www.awf.org/news/kenyas-giraffes-slump-under-local-bushmeat-trade
  9. A bold plan to save Africa’s shrinking giraffe herds. National Geographics. https://www.nationalgeographic.com/animals/article/bold-plan-to-save-africas-giraffes-feature
  10. Bushmeat hunting: The greatest threat to Africa’s wildlife? Mongabay. https://news.mongabay.com/2020/10/bushmeat-hunting-the-greatest-threat-to-africas-wildlife. /https://news.mongabay.com/2020/10/bushmeat-hunting-the-greatest-threat-to-africas-wildlife/
  11. Bibles, bar stools and cowboy boots: How the US market in giraffe products is driving their ‘silent extinction’. Independent. https://www.independent.co.uk/environment/illegal-wildlife-trade-giraffes-extinction-africa-us-hunting-markets-a9674996.html?fbclid=IwAR26w_Cnt2g4OTmrTefItL1vBjT5Di1RKbHo0EBBZUFcSw2NyJ862iZSles
  12. In Tanzania, Survival of Giraffes Is Influenced by How Close They Live To Towns. Science The Wire. https://science.thewire.in/environment/in-tanzania-survival-of-giraffes-is-influenced-by-how-close-they-live-to-towns/
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風言
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從少對動物行為和演化著迷,特別喜愛長頸鹿,修讀了生態學系的環境保護碩士。 愛到不同地方作生態旅遊,閒時也會觀鳥和閱讀有關書籍,希望透過文字介紹神奇的動物行為和生態冷知識。