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虎鯊的萬里長征

葉綠舒
・2016/07/09 ・1086字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 475 ・五年級

大家都知道,有些動物會有遷徙行為。候鳥會遷徙、鮭魚會遷徙、帝王蝶會遷徙、海龜也會遷徙,但若說到鯊魚會遷徙,應該是聞所未聞。不過,沒聽過並不代表沒有這件事。畢竟,追蹤生物的長距離移動,過去限於技術,多半都只針對陸地與空中的生物;海洋的生物,在過去進行得也極為有限。

最近,一個結合了英國與美國的研究團隊,以衛星追蹤 24 頭虎鯊(tiger shark,Galeocerdo cuvier)數年後發現,虎鯊們冬天多半都在巴哈馬群島(Bahamas)、特克斯島(Turks)、凱科斯群島(Caicos)與安圭拉/聖馬丁群島(Anguilla/Saint Martin)附近過冬,夏天則北游到百慕達(Bermuda)的北方與東北方去度夏(如下圖)。

虎鯊冬天(上圖)與夏天(下圖)的活動區域。 圖片來源:Scientific Reports
虎鯊冬天(上圖)與夏天(下圖)的活動區域。圖/Scientific Reports

幼年的鯊魚遷徙的行為較不明顯,成年的鯊魚就比較規律。成年鯊魚在秋天時開始往南移動,春天時則往北移動。在冬天的時候,鯊魚們多半在墨西哥灣流區(the Gulf Steram)移動,停留在攝氏 24-26 度的水域中。雖然追蹤的鯊魚們大部分是雄性(20頭),但雌性也呈現了很明確的遷徙行為。雖然鯊魚們都在大西洋移動,但沒有鯊魚游入加勒比海(Caribbean Sea),也沒有鯊魚跨過中大西洋海脊(mid-Atlantic Ridge)。

相對的,較年幼的鯊魚們(共有五頭,二雌三雄)在冬天時仍停留在百慕達群島附近,那裡的水溫在冬天時可以降到攝氏 18-20 度。其中較為年長的兩條鯊魚,在開始追蹤後的 8-11 個月也加入了長征的隊伍。這些虎鯊們在大西洋的遷移路徑,最長的可達 7,500 公里呢!

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虎鯊。圖/wikipedia

至於鯊魚們是否有歸巢的行為?目前的觀察結果似乎並不明顯。有些鯊魚比較戀家,總是回到去年過冬的地方;而有些鯊魚似乎只要回到夠溫暖/夠涼快的地方就好,不拘在大西洋的哪裡。

虎鯊在生態系中位於食物鏈的頂端,牠是一種大型的鯊魚,成體可到5.5公尺長,六百公斤重。目前虎鯊在世界自然保護聯盟(IUCN)的紅色名單上屬於「近危」(near threatened),牠有海中之虎的綽號,習慣獨自打獵而非群體行動。

這個研究讓筆者不禁想到,到底有還多少動物我們不了解?或只了解一點點?太多太多了!但是我們滅絕物種的速度也太快了!是否會在我們來不及了解他們之前,他們就一一離開了我們,然後我們也跟著滅亡了呢?

參考文獻:

本文原出自臺灣大學科學教育發展中心其他單位需經同意始可轉載。

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葉綠舒
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做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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我們所追尋的「舒適圈」:一場生物與環境氣溫的耐力賽——《跳出溫度舒適圈》
商周出版_96
・2022/10/29 ・4205字 ・閱讀時間約 8 分鐘

  • 作者 / 林子平

幾年前,有一則蝴蝶遷徙的新聞,引起了我的興趣。澎湖有位民眾發現住家的花園內有隻蝴蝶,身上被標示了日期和日本地名,原來是一隻從日本富山縣標放的青斑蝶,歷經46天從日本飛行了2,277公里來到台灣。富山縣自然博物館負責人說:「這隻青斑蝶創下了富山縣蝴蝶的最長距離飛行紀錄,飛到翅膀已破裂,令人感到心碎。」

遠渡重洋的蝴蝶。圖/商周出版《跳出溫度舒適圈

創下地表上最長昆蟲遷徙紀錄的是帝王斑蝶。每年會有上億隻帝王斑蝶在接近冬天時,由北美寒冷的洛磯山往南遷徙至溫暖的墨西哥,並在春天來臨時往北飛回洛磯山,但因為不順風,長達4,800公里、歷時四個月的長途遷徙,讓生命週期僅有一個多月的蝴蝶沒辦法在有生之年飛抵目的地,中途還得暫停德州來繁衍下一代,一共要歷經三代接棒才能返回洛磯山。

在台灣新竹苗栗等地山區,多達五十萬隻的紫斑蝶,也會在秋末準備南飛度冬,常落腳在高雄茂林。「氣溫是蝴蝶長程遷徙的一個很重要的因素,溫暖的環境讓蝴蝶能夠生存並產卵,還能讓剛孵化的幼蟲找到豐富的食物。」嘉義大學生物資源學系黃啟鐘教授這麼告訴我,他對昆蟲生態及植物病蟲害都很有研究。

圓翅紫斑蝶(Euploea eunice hobsoni)。 圖/Flickr

「也許是遺傳基因,這裡的氣溫一直刻劃在牠們的記憶之中,驅動著牠們歷代返回。」黃教授說,「雖然蝴蝶一代只有一個多月的生命,但為了下一代,牠們長途遷徙到最適合幼蟲出生的氣溫及生態環境,等到春天清明節前,經數代後剛羽化之成蝶,就開始往北飛,回到牠們此生未曾到過的故鄉。」

紫蝶北返的飛行蝶道。 圖/交通部觀光局

生物為了生存而追尋溫度

昆蟲願意冒這樣的風險長途跋涉,那人類也有這種追求溫度的本能嗎?

我們得從現代人類的起源「智人」(Homo sapiens)的發展談起。科學家普遍認為,在二十萬年前智人起源於非洲。直到了四萬年前,智人已經遍布歐亞大陸。科學家一直在探索,究竟是什麼原因造成我們這個物種「遠離非洲」。

亞利桑那大學地球科學系Jessica Tierney教授透過氣候重建資料,並比對化石及石器的狀況,推論八萬年前非洲東北部溫暖且溼潤,適合居住。然而,在七萬年前,氣候開始變得寒冷而乾燥,艱難的氣候條件,使人類在六萬年前走出非洲進行大遷徙,這才讓歐亞大陸有人類出現。

智人(紅)與直立人(黃)遷徙路徑。圖/wikipedia

無獨有偶,德國科隆大學Frank Schäbitz教授等人則是透過衣索比亞湖岩芯來重建氣候,同樣也發現,在距今六萬到一萬四千年間非洲氣候的極度乾燥達到頂峰,使智人最終在距今五萬到四萬年間抵達歐洲。

除了因為溫度而遷徙之外,比智人更早,比「露西」(Lucy)[註1]更晚的「直立人」(Homo erectus),大概在一百萬年前開始會用火來獲取他們想要的溫度。除了用來烹煮食物,火還可以使身體溫暖來度過寒冬,得以生存。

今日,我們為了舒適追求溫度

以前的人類,就像會遷徙的蝴蝶及候鳥一樣,追求溫度是為了活命,是最基礎的生理需求 [註2] 。然而,時至今日,人們追求溫度的目的已經不同。

經濟學家西托夫斯基(Tibor Scitovsky)認為,近代人類的第一個需求,就是「舒適」[註3]

近代的人們會為了追求更舒適的氣溫而遷徙。對英國君主來說,白金漢宮是他們的冬季宮殿,溫莎城堡則是夏日宮殿,讓他們在不同的季節中得以維持長時間舒適的居住環境。另外則是觀光旅遊,近代西歐人(如德、法、荷)冬天移動至地中海旁溫暖的國家西班牙、希臘旅遊,或是更遠的東南亞國家,以求得數日的舒適氣溫。

然而,人們逐漸覺得為了追求舒適而頻繁地遷徙和移動有點麻煩,因此反過來想要讓日常生活居住的空間及場域能配合人的需要,常保舒適,於是開始思考如何打造一個四季都舒適的居住空間。在寒冷的國家,增加牆面的厚度,提高隔熱性,來達到保溫的效果,或在屋頂做一個閣樓,能阻擋大雪的低溫直接傳到室內。而在炎熱的國家,則利用室內通風、窗戶遮陽,來確保室內維持舒適,並透過選用適合的植栽、設置水域來調節戶外氣溫,讓人們在戶外行走或活動時都感到舒適。

對人來說,打造一個舒適的居住空間很重要。 圖/envato.elements

溫度控制全面強力介入

這些使居住環境舒適的方法,其實都不需要耗用能源及資源,我們稱為被動式設計(passive design,或稱誘導式設計)。它雖然能讓冬天暖一點,夏天涼一點,但是沒辦法維持在一個恆定的氣溫。

早期的人類為了生存而追尋溫度,現代的人類為了舒適而追求溫度。圖/商周出版《跳出溫度舒適圈

因此,人們又想更進一步控制生活及居住環境的溫度,我們開始利用能源及資源來介入控制。一開始是耗費較少電力及資源的手段,例如溫帶國家燒柴的暖爐,熱帶國家使用的電風扇,而後一些更耗能源的設備出現了,如冷氣或暖氣的設備及系統,這些都屬於主動式控制(active control)。以冷氣或暖氣來改變氣溫,讓我們不必大老遠遷徙及移動,可以四季都維持在恆溫舒適的狀況。

而在生活環境中,我們也開始控制各種溫度。例如控制液體的溫度,把冬天冰冷的水加熱,洗澡才舒服;或是使用電冰箱讓飲料涼一些,使用電熱水瓶來保持最適合入口的水溫。

人類當然不會滿足於基本的溫度,我們對於溫度的控制只會愈加精確及全面。我們希望冷暖氣控制的溫度是恆定的,最好一年四季,一天二十四小時,都能維持相同的溫度。我們還希望冬天冰冷的廁所能溫暖些,所以現在廁所的馬桶座不但可以加熱,甚至還可以整晚持續保溫,讓你隨時都能享受剛剛好的溫度。

人類除了舒適,還要刺激

然而,有時人對溫度需求的還不只是為了舒適。追求「刺激」,則是西托夫斯基提出的人類第二個需求—人們追求溫度,有時只是想要有不一樣的體驗。

就像長年低溫的寒帶國家中,一旦有個難得的溫暖晴天,人們就會傾巢而出到公園做日光浴。同樣的,像台灣一樣位處於熱溼氣候區的人們,偶有山區下雪的機會,許多人會不畏寒冷地上山賞雪,這就是本於氣候刺激造成的新鮮感。

不過,如果是為了刺激而想要控制環境,就可能造成不必要的能源浪費。冬天時,人們湧入滾燙的三溫暖或烤箱,這麼高的溫度絕對算不上是舒適吧,但人們希望透過這樣的生理刺激來滿足心理的需求。

又比如說在寒帶地區滑雪是常態,但位在熱帶國家興建一個室內滑雪場,甚至是單純造雪讓人們遊玩,就是要讓人們能感受到溫帶國家寒冷的天氣能帶來的體驗。

你追求的是什麼呢?

你或許有過這樣的經驗:當你滑著手機上的社群、新聞、影片,你點擊的每個按鈕,停留的每段時間,都在告訴媒體你喜歡的是什麼;不久之後,頁面上跳出的內容你都喜歡極了,不順眼的內容都消失了,這一切彷彿為你量身打造,你就這麼瀏覽下去。回過神才發現時間已過了大半,你接受了不重要(甚至錯誤)的資訊,買了你不需要的東西。

讓我們從虛擬環境切換到實體空間。當我們進入一個室內空間,你直覺地按下空調開關,它也許就記憶著你上次設定的溫度。先進的系統還能觀察現在室內有多少人、你是靜止或移動的、你以前喜歡什麼樣的溫度,就幫你調得好好的。太冷的時候,你也許會選擇穿上外套,而不是起身去調整溫度設定,或是反映給管理者知道。

這就是舒適圈,為你量身打造客製化的體驗。舒適的感受可能掠奪你的專注力,讓你忘了你真實的需求。

從智人遠離非洲到歐亞大陸,到近代人類移動到舒適的地點、建立舒適的住居,都是有意識地了解需求,因為,這都有風險,也需要付出代價。

然而,當空間內的氣溫控制變成輕鬆自在的生活常態,卻可能導致我們不認真去思考我們的需求。我們得自問:「為什麼要設定在這個溫度呢?」是為了舒適,還是為了刺激,還是只是習慣性地延續你昨天的設定,或是直接由人工智慧幫你決定?

現代人習慣活在舒適的溫度中。圖/envato.elements

一個根本的問題是,舒適究竟是怎麼一回事?是生理的需求,還是心理的滿足?每個人對舒適需求的差異,又是怎麼產生的?是體質的差異,過去的經驗,還是個人的喜好?

唯有理解舒適的起源,我們才能客觀地檢視我們的觀點及行為,並做出適當的調整與改變。下一節,就讓我們從一盤蛋炒飯,來談談什麼是舒適吧。

消暑涼方03:動物和原始人只為生存而追尋溫度,但現代人卻是為了舒適而改變溫度。嘿,享受舒適的同時,也為地球上其它生物想想吧!

註釋

  • 註1: 露西是在衣索比亞發現的南方古猿標本。也就是由盧貝松執導且在台北取景的《露西》片中,那位將人腦用到100%且具有超能力的主角,在片尾回到遠古時期時見到的人類祖先。
  • 註2: 馬斯洛需求理論(Maslow’s hierarchy of needs),是由亞伯拉罕.馬斯洛(Abraham Harold Maslow)於1943年提倡的理論,他劃分出五種等級的需求:自我實現、尊重、社會、安全、生理。生理屬於為基礎的需求,如食物、呼吸、基本維生環境等—溫度就是屬於最基礎的生理需求。
  • 註3: 西托夫斯基認為人有舒適和刺激兩種需求,舒適又分為個人舒適(personal comforts)及社會舒適(social comforts)兩種。

——本文摘自《跳出溫度舒適圈》,2022 年 9 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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高原鼠兔的過冬絕招——吃大便!?
羅夏_96
・2021/08/04 ・3016字 ・閱讀時間約 6 分鐘

冬季,自古以來就被認為是萬物休眠的季節,因動植物的活動在此時會大幅降低。面對寒冷的天氣和食物的短缺,不少動物的因應策略便是「冬眠」。但對於無法冬眠的動物,牠們又該如何應對冬季呢?近期發表在 PNAS 上的研究就顯示,生活在青藏高原上的高原鼠兔發展出一種讓人不敢恭維的過冬絕招(Speakman et al., 2021)!

高原鼠兔。圖/維基百科

動物因應冬季的策略

對於要保持穩定體溫的恆溫動物來說,冬季可說是非常頭疼的。因外在環境的溫度降低,動物的身體必須產生更多的熱量來維持體溫的恆定,而這就需要靠攝取大量的食物來達成。但冬季除了寒冷外,通常也伴隨著食物的匱乏。因此恆溫動物最常見的兩個過冬策略,就是「遷徙」和「冬眠」。

遷徙的思路非常簡單,既然冬季這個生活環境不好,那我就直接搬到較溫暖且食物充足的地方。這個方法主要由鳥類使用,例如每年冬季來台灣的候鳥們,就是遷徙來過冬的。雖然遷徙是個好方法,但對於無法長距離移動的動物來說,這個方法就不實際了。因此一些動物就會採取另一個策略——冬眠。

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來台過冬的黑面琵鷺。圖/維基百科

冬眠是指動物會通過降低體溫,讓身體進入類似昏睡的生理狀態。在冬眠的狀態下,動物的身體機能會大幅下降,這樣就能降低能量的耗損。不過即使身體進入低耗能狀態,光靠這樣就想渡過冬季仍有難度。因此會冬眠的動物通常在秋季會大量進食,將熱量以脂肪的形式預先儲存下來。另外牠們也會尋覓理想的冬眠場所,並事先鋪好草和葉子,以此增加冬眠處的安全性和保暖性。這樣動物就能在溫暖的冬眠處,讓身體在低耗能情況下,緩慢的消耗預先儲備的脂肪來度過冬季了。

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冬眠中的黑熊。圖/Do Black Bears Hibernate?

上面兩種因應冬天的策略是最為人所知的。然而,一些動物在冬季既不遷徙也不冬眠,那牠們又是如何過冬呢?

以北美紅松鼠(Tamiasciurus hudsonicus)為例,牠們會在秋季先修好一個溫暖的庇護所,並在庇護所內囤放大量的食物。到了冬季,如非必要,牠們幾乎都待在溫暖的庇護所中,以儲備的食物來過冬。

和北美紅松鼠不同,白靴兔 (Lepus americanus)既不會建立庇護所,也不會預先儲備食物。但牠們可以透過主動調控自身的體溫和代謝率,讓自身在寒冷的環境中活動。但究竟白靴兔是通過怎樣的生理機制作調控,仍需更多研究。

事實上,科學家投注在研究遷徙和冬眠的興趣上,遠比這些非冬眠策略高。因此過往對於非冬眠動物的過冬策略,並沒有太多研究。不過隨著氣候變遷,一些本會遷徙和冬眠的動物也開始改變牠們的過冬策略,因此近年來對於非冬眠策略的研究正逐年增加。而近期發表在 PNAS 上的研究,就揭示了高原鼠兔這種非冬眠動物的過冬策略(Speakman et al., 2021)。

高原鼠兔的生活環境

高原鼠兔 (Ochotona curzoniae)是生活在青藏高原及附近地區的草食性動物。牠們可愛的外表被不少人認為是精靈寶可夢中 – 皮卡丘的原型。不過根據寶可夢設計師的說法,皮卡丘的原型是松鼠〜

Plateau pika of the Tibetan Plateau.jpg
高原鼠兔。圖/維基百科

雖然高原鼠兔很可愛,但牠們生活的環境卻不可愛。青藏高原世界上最高的高原,平均海拔高度 4,500 m。青藏高原有著空氣稀薄、降雨少、氣溫低、太陽輻射強等嚴峻的環境條件,這讓生活於此的動物受到不少考驗。而要想生活在冬季的青藏高原又更艱難了,乾燥少雨又低氧的環境,加上動輒 -30℃ 的低溫,讓植物的生長受到極大的限制,而這對高原鼠兔這種草食性動物來說,無疑是壞消息。然而在這種嚴峻的冬季環境下,高原鼠兔不僅不會遷徙到溫暖的區域,也不會冬眠,牠們究竟如何在寒冬裡生存,一直是個謎。而來自蘇格蘭亞伯丁大學和中國國家科學院的聯合團隊,就對這個問題進行深入研究。

高原鼠兔的過冬策略

研究團隊透過測量高原鼠兔的體溫和活動紀錄發現,冬季的高原鼠兔其體溫和活動量都比夏季低。研究團隊認為,這是高原鼠兔的降低能量消耗的策略。而後續的檢測證實了他們的想法,冬季的高原鼠兔其身體代謝率比夏季低 30%。研究團隊也測量了高原鼠兔血液中的甲狀腺素含量,發現其甲狀腺素的含量會在冬季大幅下降。因此他們推測,高原鼠兔降低代謝率的能力是通過控制甲狀腺素的量來調控的。

降低身體代謝率是動物過冬的常見策略,因此這個發現沒讓研究團隊太意外,但光靠這個策略是不足以撐過冬天的。要對抗寒冷,必須要攝取食物來產生熱量,但冬季的青藏高原並沒有足夠的食物讓高原鼠兔食用。正當研究團隊困惑這些小傢伙到底靠食用甚麼來維生時,當地的西藏人給他們一個驚人的觀察報告:高原鼠兔會吃氂牛的糞便。起初研究團隊對這個觀察沒放在心上,但隨著越來越多西藏人都表明有看到這樣的景象,讓他們覺得有必要進行深入研究。

研究團隊通過在多個氂牛的群居地設置狩獵用攝影機,成功拍攝到高原鼠兔在大啖氂牛糞便的景象,而且頻率頗高!

影片來源/PNAS

研究團隊進一步分析高原鼠兔的胃部殘留物和腸道菌組成,發現牠們的胃內確實有大量氂牛的 DNA ,而且其腸道菌組成也和氂牛幾乎一致,顯示了高原鼠兔確實會將氂牛糞便當作食物來源。不過根據研究顯示,高原鼠兔的吃屎行為一年四季都有,只是在食物匱乏的冬季頻率較高。這個結果解釋了過往科學家們的疑惑:為何氂牛數量較多的地方,高原鼠兔的數量也較多?這兩個物種會互相競爭食物,理論上同一地區不該都有高數量。但這個結果告訴我們,因為氂牛糞便也是高原鼠兔的食物來源,因此氂牛多的地方,高原鼠兔自然也多~

那高原鼠兔怎麼會發展出這種讓過冬策略呢?研究團隊推測有以下原因:

  1. 氂牛糞便作為食物來源,非常容易取得,這讓高原鼠兔不用花太多能量就能找到。而這也體現在,居住在氂牛數量高地區的高原鼠兔,其活動量也較少。
  2. 這些糞便因經過氂牛的消化,更容易被高原鼠兔吸收,而這減少了高原鼠兔消化食物所需消耗的能量。
  3. 糞便能提供水分和稀缺的營養成分。

雖然糞便做為食物有不少好處,但同樣也有不少風險,例如攝取到寄生蟲的問題,因此關於高原鼠兔食用糞便背後的好處/壞處,還需要更多的研究。

相信隨著對非冬眠動物的研究增加,未來一定能揭示更多的非冬眠策略。或許未來地球的氣候突然來個大轉變,再次進入冰河期,這些策略就能作為人類存活下去的重要參考依據。不過希望這方面的研究能揭示更多策略,畢竟吃大便的策略,還真讓人不敢恭維啊……

參考資料

  1. Speakman JR, Chi Q, Ołdakowski Ł, Fu H, Fletcher QE, Hambly C, Togo J, Liu X, Piertney SB, Wang X, Zhang L, Redman P, Wang L, Tang G, Li Y, Cui J, Thomson PJ, Wang Z, Glover P, Robertson OC, Zhang Y, Wang D. Surviving winter on the Qinghai-Tibetan Plateau: Pikas suppress energy demands and exploit yak feces to survive winter. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Jul 27;118(30):e2100707118
  2. 冬眠
羅夏_96
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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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猛禽遊隼的度冬航線,跟氣候變遷有什麼關係?
Carol
・2021/06/03 ・3426字 ・閱讀時間約 7 分鐘

目前已知全球氣候變遷及人為開發活動會影響及鳥類每年的遷徙移動,進而可能導致鳥類遷徙到不適宜居住的地點以及不相符合的繁殖環境。

遷徙鳥類會隨著季節性地偏好的北極(極地)繁殖地,不過科學家對於鳥類遷徙路經的資訊、維持方法、未來途徑,以及體內基因是如何影響及決定遷徙路徑目前仍不甚清楚。

最近的研究發現,遊隼身上的 ADCY8 基因,可能與遷徙路徑有關。而全球暖化的情況持續下去,歐亞大陸西部的遊隼族群遷徙距離會越來越短,而東部的族群遷徙距離則會越來越長。

地表最速猛禽,遊隼

遊隼 (peregrine falcons,Falco peregrinus) 是體型壯碩,飛行極為快速的鳥類,俯衝時最高時速甚至可達 300 km 以上。遊隼會先在高空鎖定欲捕食的中小型鳥類,然後將尾翼後折,俯衝而下(如影片)。

在遊隼的名字中,falcon 指的是「隼」,在拉丁文中更是有著「鐮刀」的意思,是源自於遊隼飛行時彎曲的翅膀。目前有些戰鬥機、重機就以遊隼為名。例如:日本生產的重機鈴木 GSX1300R 隼,其車頭的特殊造型就是仿製遊隼而來的。除此之外,身為飛行之王的遊隼也會出現在阿拉伯聯合大公國的國徽,作為該國的國鳥。

圖三/阿拉伯聯合大公國的國徽是以遊隼為形象。Wikimedia

為了食物,棲息極圈的遊隼必須遷徙到南方

遊隼除了南極大陸及少部分的區域外,在世界各地皆有分布。不同地區的遊隼生活環境略為不同,可生活在平原、濕地等山區棲地,甚至是城市裡。有部分遊隼是留鳥,有部分遊隼則會在特定季節遷徙。遊隼的遷徙原因主要可分為兩類,一種是因為幼鳥成熟離巢而擴散到其他棲息地;另一個原因則是為探尋食物來源。在秋季來臨,氣候逐漸寒冷的時候,身處在高緯度地區的遊隼因所處環境食物資源日漸缺乏,會開始進行遷徙的行為,到較溫暖且食物充足的地方渡冬,待冬季過去,才會再回到原來的繁殖地。

北極地區的遊隼,具有特定的遷徙途徑

生活在北極地區的遊隼,約在九月時開始進行秋季遷徙,大約可在 27 天內旅行 2,280 到 11,002 公里,並且在十月時到達他們度冬的區域。遊隼通常獨自遷徙,而來自極地不同地區的遊隼,使用的遷徙路徑也大不相同。研究團隊藉由衛星追蹤 6 個族群共 56 隻遊隼,可觀察到 5 種不同的路徑(圖四),遷徙的出發地,也各不相同,區分為 Kola、Kolguev、Yamal、Popigai、Lena 及 Kolyma 六個(Kola 及 Kolguev 地點出發的遊隼使用相同的遷徙路徑)。

圖四/藉由衛星追蹤 56 隻遊隼,可發現 5 種不同的路徑。實線為秋季遷徙,虛線則是春季遷徙。參考文獻 1

若是連續追蹤遊隼三年的飛行路徑,則可發現其遷徙路徑的會重複性相當高,每年變動的幅度不大(圖五)。倘若進一步計算且比較不同族群遊隼的遷徙路徑,則可發現使用東方路徑 (Eastern routes) 遷徙的遊隼其旅行途徑明顯地遠高於使用西方路徑 (Western routes) 遷徙的遊隼。

圖五/從 2010 到 2014 年,從 Lena 啟程的遊隼遷徙路徑。參考文獻 1

藉由路徑距離的長短,來將從五個不同地點遷徙的遊隼區分兩大類,分別為長距離遷徙 (LD, long-distance) 及短距離遷徙 (SD, short-distance),長距離遷徙指的是從 Yamal、Popigai、Lena 及 Kolyma 等地遷徙的遊隼飛行路徑,短距離遷徙則是指從 Kola、Kolguev 地點的遊隼遷徙路經。(圖六)

圖六/從五個地點出發的路徑,可分為長距離遷徙 (LD, long-distance) 及短距離遷徙 (SD, short-distance)。其中 Kola 與 Kolguev 屬於 SD;Yamal、Popigai、Lena 及 Kolyma 屬於 LD。參考文獻 1

遊隼的遷徙路徑,受不同時期的環境影響

這些繁殖族群一共使用五種不同遷徙途徑來橫跨歐亞大陸 (Eurasia),可能是源自過去末次冰盛期 (LGM, Last Glacial Maximum) 至全新世 (Holocene Epoch,約一萬年前) 的過渡期間,氣候從寒冷轉逐漸轉換成溫暖穩定,冰河逐漸融化,遊隼的繁殖地也亦有經緯度的改變。現今這些不同遷徙路經中的環境差異 (divergence) 也讓這些途徑保留各自的獨特性 (distinctiveness)。

在末次冰盛期 (LGM),生活在北極西方區域的遊隼有較小的度冬區域,然而在東邊區域是仍然維持不變,遊隼們會遷徙到一個渡冬區域,進行一個東南向的遷徙(經過印度及東南亞)(圖七)。而在全新世中期 (the middle of the Holocence),則改為西南向路徑遷徙。在全新世中期 (the middle of the Holocence) 時,遊隼的繁殖地區已逐漸向北邊轉移。這也顯示,遊隼需有一個更長的遷徙路經。這些結果顯示冰川周期 (glacial cycle) 的改變是可以調控遊隼遷徙的方向以及距離。

圖七/不同時期時,遊隼的繁殖地及渡冬區的位置分布與遷徙路徑。最上方圖示為末次冰盛期 (LGM);中間的圖示為全新世中期 (the middle of the Holocence);最下方的圖示則為現今的遊隼遷徙路徑。參考文獻 1

基因變異造成遷徙距離不同

此研究中,研究團隊不僅僅使用衛星追蹤遊隼飛行路徑,還從觀測的 6 個族群共 56 隻遊隼中,取其中 4 個族群中的 35 隻遊準進行基因定序。研究團隊發現一個名為 ADCY8 的基因,此基因先前已被報導出會參與在其他動物的長期記憶中。根據先前研究,ADCY8 會轉譯 adenylyl cyclase type8 催化酵素,可以促使 ATP 轉換成 cAMP,並扮演次級信使可向下調節與記憶相關的基因。除此之外,

ADCY8 基因的突變可促進轉錄因子 CREB1 的結合。CREB 是一個轉錄因子,可利用 CREB basic region及leucine zipper domain (bZIP) 與 CREB1 的結合 (bind),並且可藉由 DNA 甲基化來調節基因表現。CREB1 已被指出對於長期記憶的發展有著決定性的影響,因 ADCY8 基因的突變是發生在長距離遷徙遊隼與短距離遷徙遊隼族群分離之後,只有長距離的遊隼遷徙族群的 ADCY8 基因有較高的活性,並藉此可增強長期記憶的能力,這有助於對於遊隼長距離的遷徙。

此研究發現 ADCY8 基因與族群間相異的遷徙距離有相關性,並了解 ADCY8 和 CREB1 會藉由共同調節長期記憶的能力來影響遊隼的飛行距離,長期記憶可能是造成在遊隼族群 ADCY8 基因變異的選擇性因素。

全球暖化對於遊隼遷徙的影響

研究團隊使用生態區位模型 (ecological niche) 來模擬未來在 2070 年時,每個族群的遊隼的繁殖地及度冬地分散情形。結果發現,每個族群的繁殖地及度冬地會北極遷移 2.08 緯度(圖八)。這也與大部分的北極海濱鳥 (Arctic shorebirds) 遷徙狀況有一致的情形,並可彰顯苔原亦受到氣候影響的生長區域。

圖八/現今及 2070 年時,5 個族群遊隼的繁殖區域及渡冬區域。綠色虛線為現在的繁殖區域,實線則為 2070 年的繁殖區域。橘色虛線區域為現在的渡冬區域,實線則為 2070 年的渡冬區域。參考文獻 1

除此之外,未來使用短距離路徑 (SD) 的遊隼,其遷徙路徑會越來越短;反之,長距離的遊隼其遷徙路徑則會越來越長。如果今後數十年間,地球氣候以相同的速率暖化,歐亞大陸西部的遊準族群可能會明顯地減少,並且可能會停止遷徙。而歐亞大陸東部的遊隼族群則會遇到長途遷徙的很大的危機,因為遊隼的死亡率會隨著遷徙路徑增長而提高。

全球暖化也被預測會影響遷徙策略,並且減少遊準在歐亞北極的繁殖區域範圍。釐清生態作用與演化過程的交互作用,進一步可以有利於保護遷徙鳥類。

為因應全球氣候變遷,遊隼會需要改變新的度冬區域,並且調整的遷徙路徑。

氣候暖化,北極的繁殖地減縮,可能不止會導致遊隼族群減縮,亦會連帶影響其他北極遷徙物種瀕臨危機。因此,減緩全球暖化的速度實為重要,氣候變遷不僅會直接影響人類生活環境,更會立即影響到極地生物的生存。

參考資料

  1. Gu, Z., Pan, S., Lin, Z., Hu, L., Dai, X., Chang, J., … & Zhan, X. (2021). Climate-driven flyway changes and memory-based long-distance migration. Nature591(7849), 259-264.
  2. Biologists Find Evidence of Migration Gene in Birds
  3. 台灣的猛禽-遊隼
  4. 設定目的再挑戰並行動吧!世界最快的鳥類——遊隼
Carol
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Carol|生科系畢業,喜歡植物,喜歡小丑魚。

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虎鯊的萬里長征
葉綠舒
・2016/07/09 ・1086字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 475 ・五年級

大家都知道,有些動物會有遷徙行為。候鳥會遷徙、鮭魚會遷徙、帝王蝶會遷徙、海龜也會遷徙,但若說到鯊魚會遷徙,應該是聞所未聞。不過,沒聽過並不代表沒有這件事。畢竟,追蹤生物的長距離移動,過去限於技術,多半都只針對陸地與空中的生物;海洋的生物,在過去進行得也極為有限。

最近,一個結合了英國與美國的研究團隊,以衛星追蹤 24 頭虎鯊(tiger shark,Galeocerdo cuvier)數年後發現,虎鯊們冬天多半都在巴哈馬群島(Bahamas)、特克斯島(Turks)、凱科斯群島(Caicos)與安圭拉/聖馬丁群島(Anguilla/Saint Martin)附近過冬,夏天則北游到百慕達(Bermuda)的北方與東北方去度夏(如下圖)。

虎鯊冬天(上圖)與夏天(下圖)的活動區域。 圖片來源:Scientific Reports
虎鯊冬天(上圖)與夏天(下圖)的活動區域。圖/Scientific Reports

幼年的鯊魚遷徙的行為較不明顯,成年的鯊魚就比較規律。成年鯊魚在秋天時開始往南移動,春天時則往北移動。在冬天的時候,鯊魚們多半在墨西哥灣流區(the Gulf Steram)移動,停留在攝氏 24-26 度的水域中。雖然追蹤的鯊魚們大部分是雄性(20頭),但雌性也呈現了很明確的遷徙行為。雖然鯊魚們都在大西洋移動,但沒有鯊魚游入加勒比海(Caribbean Sea),也沒有鯊魚跨過中大西洋海脊(mid-Atlantic Ridge)。

相對的,較年幼的鯊魚們(共有五頭,二雌三雄)在冬天時仍停留在百慕達群島附近,那裡的水溫在冬天時可以降到攝氏 18-20 度。其中較為年長的兩條鯊魚,在開始追蹤後的 8-11 個月也加入了長征的隊伍。這些虎鯊們在大西洋的遷移路徑,最長的可達 7,500 公里呢!

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虎鯊。圖/wikipedia

至於鯊魚們是否有歸巢的行為?目前的觀察結果似乎並不明顯。有些鯊魚比較戀家,總是回到去年過冬的地方;而有些鯊魚似乎只要回到夠溫暖/夠涼快的地方就好,不拘在大西洋的哪裡。

虎鯊在生態系中位於食物鏈的頂端,牠是一種大型的鯊魚,成體可到5.5公尺長,六百公斤重。目前虎鯊在世界自然保護聯盟(IUCN)的紅色名單上屬於「近危」(near threatened),牠有海中之虎的綽號,習慣獨自打獵而非群體行動。

這個研究讓筆者不禁想到,到底有還多少動物我們不了解?或只了解一點點?太多太多了!但是我們滅絕物種的速度也太快了!是否會在我們來不及了解他們之前,他們就一一離開了我們,然後我們也跟著滅亡了呢?

參考文獻:

本文原出自臺灣大學科學教育發展中心其他單位需經同意始可轉載。

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葉綠舒
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做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。