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2016世界地球日,google首頁的那些生態系面臨了哪些環境挑戰呢?

雷雅淇 / y編_96
・2016/04/22 ・1359字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

今天是4/22世界地球日,google 首頁的有五種不同版本,分別代表了:苔原、森林、草原、沙漠和海洋等不同的生態系。這些地區正面臨了哪些環境議題呢?保護地球,我們還能做些什麼事?y編精選了泛科學幾篇環境、保育相關的文章,趁著世界地球日來一起來關心吧!

苔原(凍原)

Tundra and Polar Bear. source:Google Doodle
Tundra and Polar Bear.(苔原和北極熊)
source:Google Doodle

苔原也稱凍原,大多位於極圈內,終年寒冷,由於低溫和較短的生長季限制了此處樹木的發展,應此植物大多為耐寒的苔蘚和地衣,也有許多能適應特殊氣候的生物生長在此環境內。

氣候變遷讓此區的生物和環境面臨到了諸多威脅,而極地的劇烈變化也同時影響了全世界。

森林

Forest and Red Fox. source:Google Doodle
Forest and Red Fox.(森林和紅狐)
source:Google Doodle

森林擁有豐富的生物多樣性,在儲存二氧化碳、調節地球氣候中也佔了重要的角色。森林砍伐、酸雨、外來種等等,都是造成森林破壞的原因。

http://pansci.asia/archives/88838

草原

Grasslands and Elephant.(草原和非洲象) source:Google Doodle
Grasslands and Elephant.(草原和非洲象)
source:Google Doodle

草原因為雨量較少,無法形成森林,但也沒有乾到能形成沙漠,主要的植物為草本植物。由於高大的樹木較少,這裡視野遼闊,會看到一些草食性動物(羚羊、斑馬、長頸鹿……)在躲避肉食性動物的攻擊。

http://pansci.asia/archives/video/89762

http://pansci.asia/archives/video/92066

沙漠

Desert and Tortoise.(沙漠和烏龜) source:Google Doodle
Desert and Tortoise.(沙漠和烏龜)
source:Google Doodle

沙漠的降雨量極少,在此生存的生物需要有獨特的方式可以抗旱。例如有膨大的根莖葉可以儲存水分、龐大的根莖系統能擷取地下水或是能大範圍吸收水分等等。有的沙漠也有珍貴的礦床,或是有石油儲藏。

海洋

Aquatic/Ocean, Coral Reef and Octopus.(海洋和章魚、珊瑚) source:Google Doodle
Aquatic/Ocean, Coral Reef and Octopus.(海洋和章魚、珊瑚)
source:Google Doodle

海洋是許多動植物的生活環境。海洋中的綠藻是大氣層氧氣的主要生產者之一,熱帶珊瑚礁也是地球上物種很豐富的生態系統。但人類對於深海生物的了解至今仍知之甚少。」

海洋如經也面臨到了污染、酸化等種種的問題。

http://pansci.asia/archives/82634

 

臺灣
Taiwan_NASA_Terra_MODIS_23791

回到台灣,我們也面臨了哪些環境和保育議題呢?

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城市

city-skyline-skyscrapers-top

「城市生態系」不只是現代智人的棲息地,也有其他的生物。開發和環境有辦法並存嗎?

http://pansci.asia/archives/video/94137

環保新選擇

除了隨手關燈做好回收不亂丟垃圾,我們還有什麼環保新選擇?

怎樣吃最環保?素食者、果食者、在地飲食派…見見「侵入種饕客」(invasivores)

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另外也很私心推薦大家如果地球日要更了解地球,歡迎關注野望影展

2015_0_1-2

 

 

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雷雅淇 / y編_96
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之前是總編輯,代號是(y.),是會在每年4、7、10、1月密切追新番的那種宅。中興生技學程畢業,台師大科教所沒畢業,對科學花心的這個也喜歡那個也愛,彷徨地不知道該追誰,索性決定要不見笑的通吃,因此正在科學傳播裡打怪練功衝裝備。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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福島核災十年後,當地的野生動物還健在嗎?
羅夏_96
・2021/11/09 ・3255字 ・閱讀時間約 6 分鐘

2011 年 3 月,一場大地震和隨之而來的海嘯,對日本東北部造成巨大的損害,但災難可遠遠不僅如此。地震與海嘯也侵襲了福島第一核電站,在各種天災與人禍下,最終發展成近年來最大的核事故。為了避免民眾受到核輻射的傷害,日本政府撤離了約 15 萬居民。雖然在後續幾年,部分地區因輻射量大幅降低,已陸續有民眾返回,但不少區域至今仍無人居住。人們撤離是要免受輻射的傷害,不過野生動物可無法撤離,因此這就讓科學家們好奇,這些核輻射究竟對牠們有怎樣的影響。由美國科羅拉多州立大學、喬治亞大學和日本的福島大學所組成的國際聯合團隊,近期發表在 Environment International 上的研究顯示,這些野生動物在核災後,長期暴露在輻射環境中,並沒有出現任何明顯的不良健康影響[1]

核電廠周邊地區的輻射影響和核廢料污染,是不少科學家和民眾長期關注的話題。圖/Pixabay

輻射究竟是什麼?

在福島核災之後,大眾普遍對「輻射」一詞充滿恐懼。但在我們害怕輻射以前,勢必得先了解輻射是甚麼,這樣才不會陷入不必要的恐懼之中。

輻射其實是很常見的現象。輻射是一種從中心點將能量向四面八方送出的方式,而這種方式可透過粒子或電磁波的形式。舉例來說,太陽所發出的太陽光是一種輻射、蠟燭的火光所發出的光與熱也是輻射,甚至手機與電腦螢幕發出的光也是輻射,因此講到這邊你應該就知道,輻射是稀鬆平常的事。

不是所有輻射都會造成危害

既然輻射很常見,那麼為何有些輻射對人體會有危害?這就與輻射的能量有關了。

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前面提到,輻射是能量傳送的方式。若今天發出的輻射能量不高,那自然對人體不會有甚麼傷害。但如果發出的輻射能量極高,能改變甚至破壞如蛋白質和 DNA 等生物分子,這就會傷害人體了。在科學上,這種高能量且會傷害生物體的輻射被稱為「游離輻射」,而那些低能量也不會傷害生物體的輻射,則被稱為「非游離輻射」。因此輻射並非都是不好的,首先要明確知道所談的輻射種類為何,而我們在報章雜誌、社群媒體和科學文獻中看到,會傷害人體的輻射,指的都是游離輻射。在後面的文章中,我會用輻射一詞替代游離輻射,以方便閱讀。

輻射種類。圖/行政院原子能委員會

輻射會改變與破壞生物分子,若輻射強度夠高,是能直接讓細胞死亡的。就算輻射強度沒那麼高,也足以改變細胞內部的構造,使其突變與癌化的機率大幅提高。而人們所懼怕的輻射傷害,很大程度就是後者的狀況。

輻射傷害可分為污染和暴露兩種。輻射暴露指身體直接受到外在輻射線之照射,會傷害人體但不會傳染影響他人;輻射污染是指身體內外留有會發出輻射之物質(又稱放射性物質),不僅會持續危害自身健康,也會導致接觸者被輻射污染物所傷害。而在福島第一核電廠發生爆炸後,大量的放射性物質便隨著爆炸散佈到空氣中。這些在空氣中的放射性物質,會隨著重力沉降或降雨等方式回到地表,沉降累積在土壤、河川或海洋中,讓環境被放射性物質所污染。

當生物處在被放射性物質所污染的環境中,就會持續被輻射所傷害。這也是為什麼在福島第一核電廠爆炸後,日本政府會撤離大量的居民。人類雖然撤離了,但許多野生動物仍繼續在輻射污染區生活,而這就讓科學家們好奇,在這樣的環境中,持續接收輻射是否會對這些動物們產生不良的影響?

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野豬與鼠蛇作為觀察指標

由美國科羅拉多州立大學、喬治亞大學和日本的福島大學所組成的國際聯合團隊,於 2016 年至 2018 年研究福島的野豬和鼠蛇在一系列輻射暴露中的生理情況。以往用來模擬輻射傷害的生物是小鼠,為何研究團隊會選擇這兩個物種做為觀察對象呢?

首先是在生理上,野豬比起小鼠更接近人類,因此是更適合研究輻射傷害的動物。選擇鼠蛇的原因在於,它們的生活型態是貼近地面的。而地面累積不少放射性物質,這使牠們會長期接觸到大量的輻射,受到輻射的傷害也更明顯。而研究團隊選定的觀察生理指標為端粒的長短壓力賀爾蒙的量

端粒是位於染色體兩側的保護性結構,當生物體的 DNA 有損傷或受到持續的壓力,端粒的長度會縮短。研究團隊本來猜測,這些長期生活在輻射污染區的野豬和鼠蛇,會因 DNA 損傷而有端粒縮短的現象。但研究結果顯示,這些生活在污染區的動物,其端粒長度與生活在非污染區的動物沒有區別,另外,端粒的長度與動物生存環境中的輻射量高低沒有關聯。研究團隊也檢測部分與 DNA 損傷相關的指標,但結果和端粒的長度類似。也就是說,環境中的輻射並不會對野生動物的 DNA 造成危害性損傷。

雖然輻射對野生動物所造成的 DNA 損傷影響不大,但在壓力賀爾蒙上卻有所影響。研究顯示,野豬體內的壓力賀爾蒙的量,會隨著環境中的輻射量升高而降低。研究團隊認為持續的輻射傷害,會干擾動物體內壓力賀爾蒙的分泌,進而使壓力賀爾蒙的量降低。

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正常來說,若遇高壓環境(此研究中為輻射傷害),動物會分泌更多壓力賀爾蒙來維持體內平衡,然而壓力賀爾蒙對身體是種負擔,為了讓身體適應高壓環境,壓力荷爾蒙的分泌量反而會減少,這在生理學上稱為「負回饋機制」,當壓力賀爾蒙分泌量減少後,也可能會出現一系列不良的生理反應。(想想那些長期處在高壓環境且賀爾蒙失調的人)

不過雖然壓力賀爾蒙的量有下降,但動物們卻沒有出現任何不良的生理反應。而且野生動物群的數量在這些年來是越來越多。

綜合以上的結果,研究團隊認為目前在輻射污染區中的輻射量,不會對生活在此的野生動物群造成不良的健康影響。

動物沒事,代表人類也能沒事嗎?

看到這兒,想必一些讀者會想:既然野生動物們在輻射污染區中,不僅沒受到致命影響,還欣欣向榮,是否表示人在這些污染區中也沒事呢?答案是不知道。

首先,不同物種對於輻射的耐受度都不盡相同,例如人類能承受的最高輻射量,對於野豬而言,可能只是低劑量。另外,目前生活在污染區的動物們都受到輻射的長年洗禮,或許已發展出應對輻射的生理能力,而這些能力可能是人類不具有的。因此,野豬和鼠蛇在這樣的環境雖沒受到影響,但該環境對人體可能仍有一定的影響。

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其二是在測量環境輻射量上的困難。目前我們對於輻射對生物體的傷害,絕大多數是在實驗以定量的放射性物質進行的研究。在實驗環境中,我們能清楚地控制與計算動物究竟會接受到多少的輻射。但在自然環境中,輻射量會隨著環境的改變而有所變動,因此我們無法知道野生動物所接受的確切輻射量。事實上,我們對於放射性物質在自然環境中會如何改變,是不清楚的。因此,在實驗室中會對動物產生不良影響的輻射劑量,在自然環境中可能不會產生問題。

雖然這篇研究的結果顯示在福島核災後,野生動物在污染區內沒有產生不良影響。但這個結果,長期來看是否仍是如此,仍有待持續觀察(雖然車諾比核災的案例已告訴我們:野生動物長期在污染區內生活,反而欣欣向榮)。當然,我不認為這個研究是要說輻射污染已不是問題,而是提出一個較為客觀的觀察。福島核災後,社會對於輻射的恐懼已到不理性的地步。輻射使用不當確實很可怕,但我們生活中的很多方面,其實都受益於輻射。與其一股腦地恐懼輻射,不如好好地認識輻射,或許才是面對輻射更好的態度。

車諾比核災於 1986 年發生於烏克蘭境內,是人類史上最嚴重的核電廠事故。圖/Pexels

參考資料

  1. Cunningham K et al. Evaluation of DNA damage and stress in wildlife chronically exposed to low-dose, low-dose rate radiation from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Environ Int. 2021 Oct; 155:106675. 
  2. Radiation: Effects and Sources
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羅夏_96
52 篇文章 ・ 805 位粉絲
同樣的墨跡,每個人都看到不同的意象,也都呈現不同心理狀態。人生也是如此,沒有一人會體驗和看到一樣的事物。因此分享我認為有趣、有價值的科學文章也許能給他人新的靈感和體悟

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野生動物捕食不會造成物種滅絕,人類才會——《滅絕生物學》
PanSci_96
・2021/02/04 ・2064字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 499 ・六年級

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  • 作者/池田清彥,本文摘自《滅絕生物學》,世茂出版,2020 年 11 月 04 日

物種間捕食的「滅絕壓力」,最大來源就是人類

人類遷移至北美洲時,北美洲的大型哺乳類出現了大量滅絕的現象。這是更新世(約二五八萬年前~一萬年前)末期時發生的事。也就是說,這些哺乳類的滅絕很可能是人類造成的。

就連哥倫比亞猛瑪這個世界最大的猛瑪象,也在人類遷入北美的二千年後滅絕。雖然這段時期曾出現過大規模的氣候變遷,但人類的狩獵應該才是猛瑪象滅絕的主因。

復原的哥倫比亞猛瑪。圖/Wikipedia

乳齒象出現於四千萬年前,這些原始的象類曾在歐洲大陸、亞洲大陸、非洲大陸、北美大陸、南美大陸棲息了很長一段時間,卻在約一萬一千年前時滅絕。

地棲型的巨大樹懶大地懶的體長為六~八公尺,體重可達到三公噸。曾棲息於南美洲,一直到一萬年前。或許是因為牠們的生態地位與人類相近,當人類進入南美洲,大地懶便滅絕了。原本北美洲亦棲息著同科、大小幾乎相同的泛美地懶(Eremotherium)。一般認為,這些生物也是因為人類的狩獵而滅絕。

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綜上所述,有些物種是因為其他物種的因素而滅絕,而人類便具有這種壓倒性的「滅絕壓力」。在許多例子中,野生生物之間確實會因為競爭、捕食、被捕食等關係,使個體數量減少。但大多數的野生生物並不會因為競爭或被捕食而滅絕。

野生生物間會因為捕食與被捕食等關係,使個體數量減少,但大多數的野生生物並不會因此而滅絕。圖/pixabay

舉例來說,獅子與獵豹會捕食斑馬與羚羊,但如果做為食物的斑馬與羚羊全被捕食光、滅絕,獅子與獵豹也會因為缺乏食物而無法生存,進而滅絕。為不致演變成這樣的情況,自然界的捕食成功率多僅為三成左右。

當然,也是有某些動物在非人類動物的捕獵下滅絕,但若說到藉由捕獵滅絕其他物種的能力,毫無疑問地,人類遠勝過任何動物。

為什麼尼安德塔人會在競爭中輸給智人?

不同種的人類之間也會競爭。一般認為,尼安德塔人(Homo neanderthalensis)之所以會滅絕,就是因為他們曾與智人競爭,卻輸給了智人。

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那麼,為什麼尼安德塔人會輸給智人?其實直到現在仍沒有一個確定的答案。但最近有人提出一種說法,認為原因出在尼安德塔人與智人的社會性有很大的不同。簡單來說,智人個體間容易建立起密切的人際關係,傾向於互相協助,使智人勝過了尼安德塔人。

智人個體間容易建立起密切的人際關係,傾向於互相協助,使其勝過了尼安德塔人。圖/pixabay

比較兩種人類的腦,會發現尼安德塔人的腦容量比智人還要大。智人的腦容量平均約為一三五○ CC,尼安德塔人則是一四五○ CC。換言之,尼安德塔人比智人大了一百 CC。不過,智人的額葉比較大一些。

過去認為,尼安德塔人沒有語言能力,也就是不會說話。不過尼安德塔人具有 FOXP2 這個和語言有關的基因,鹼基序列也與智人完全相同。所以現在學界傾向於認為尼安德塔人具有語言能力。

不過,尼安德塔人的喉嚨構造與智人不同,喉嚨位置比較高,可能沒辦法大聲說話。將空氣從肺部送至口部再送出體外時,較低的喉嚨較容易使聲帶震動,發出聲音。喉嚨偏高,空氣會從鼻子漏出,所以有人認為,尼安德塔人沒辦法順暢地發出聲音。不過,尼安德塔人的舌骨(人體在頸部以上的骨頭中,唯一固定在肌肉上,不與其他骨頭連接的骨頭。其他骨頭皆會與別的骨頭連接形成關節)與智人相同,所以尼安德塔人應該也能夠靈活地控制舌頭。

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或許,尼安德塔人可以用很小的聲音說悄悄話。若尼安德塔人只能發出這種聲量的聲音,那麼在他們與智人競爭時,這顯然會成為很大的不利因素。例如,遠方有敵人衝過來時,若能發出很大的聲音,便可迅速通知族群裡的其他個體。尼安德塔人的說話方式或許有利於傾訴愛意,卻不利於傳達訊息給其他夥伴。

尼安德塔人的喉嚨位置比較高,可能只能說悄悄話。圖/pixabay

現代人的 DNA 中,帶有百分之幾的尼安德塔人 DNA。換言之,尼安德塔人曾與現代人的智人祖先雜交。而智人與尼安德塔人雜交後獲得的基因中,可能有耐寒基因,這或許幫助了智人撐過末次冰期。另外,近年來也有人提出,智人可能從尼安德塔人那裡獲得了抵抗流感的基因。

——本文摘自《滅絕生物學》,世茂出版,2020 年 11 月 04 日
PanSci_96
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