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黑冠麻鷺故事館 從小腳環開始通緝大笨鳥

YTLai_96
・2016/05/10 ・3042字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 492 ・五年級
有了色環,持續追蹤的黑冠麻鷺生活點滴就一目了然。這是雄鳥綠白白,今年四月初回到台大的鹿鳴廣場活動,不知道今年生殖季會不會跟過去的配偶雌鳥白白藍再次配對
有了色環,持續追蹤的黑冠麻鷺生活點滴就一目了然。這是雄鳥綠白白,今年四月初回到台大的鹿鳴廣場活動,不知道今年生殖季會不會跟過去的配偶雌鳥白白藍再次配對。圖/作者攝影。

不是只有科學家才能做田野調查或科學研究,在這個公民科學當道的年代,你可以參與黑冠麻鷺繫放後的目擊回報,並且加入黑冠麻鷺故事館,讓戴著色環的黑冠麻鷺,成為你踏上公民科學的第一哩路。

在〈黑冠麻鷺,公民科學的第一哩「鷺」〉中介紹了這種越來越常在校園、公園中看到的「大笨鳥」黑冠麻鷺,靠著台大袁孝維老師所帶領的繫放計畫團隊一隻一隻去測量和標記。別看牠傻傻的,要抓到牠們也是得花上點功夫的!讓我們繼續看下去,這小小的腳環也是有學問的。

小腳環大學問

在捕捉與測量之後,黑冠麻鷺繫放小組就要在每隻個體身上標記,以便後續辨識與追蹤。繫放小組採用的標記是在黑冠麻鷺的腳上掛上三個色環和一個金屬環——分別是右腳兩色環,左腳一色環一金屬環。色環的目的是便於野外個體辨識,採用的顏色以彼此不易混淆為優先選擇,因此太容易混淆的顏色如紅色與橘色、或紫色與藍色就會擇一採用,於是在黑冠麻鷺繫放上使用了黑、白、橘、黃、藍、綠六種顏色。至於金屬環的功能,則是給予國際通用的編號和在地鳥會聯絡方式,如此一來,每隻黑冠麻鷺除了有專屬的身份編號,若是不幸屍體被發現也可以通報甚至寄回鳥會。

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色環是捲起來的熱塑性塑膠片,戴到腳上後需要用專用的生物安全膠把色環黏牢成圈;金屬腳環(中央者)有各種專屬的尺寸,可以符合不同體型和腿骨粗細的鳥種。圖/作者攝影。
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色環讀法由右腳開始由上而下,金屬環不計入,因此這隻黑冠麻鷺標本的色環顏色為白藍橘。圖/作者攝影。

幾年下來,繫放小組早已跨出台大校園,在青年公園、大安森林公園、台北植物園以及動物園完成多次的探巢繫放。若是台北鳥會有救傷的黑冠麻鷺,或是其他縣市剛好有落巢的黑冠麻鷺雛鳥,也會在救傷照養完成後加上標記野放。於是,目前上過色環的黑冠麻鷺已經有 92 隻。照理說,三個色環六種顏色最多能有 216 種組合,但有可能混淆的顏色組合(如橘黃相連)也會避免採用,因此能夠使用的色環組合其實不到 200 組。也就是說,色環組合已經用掉了一半左右。

在繫放剛開始的幾年,繫放選用的色環組合沒有固定規則,但近兩年開始有規則的選用顏色,同一巢的雛鳥也會使用相同的顏色組合方式,例如圖中同一巢的幼鳥分別為白橘橘、綠橘橘、藍橘橘和黑橘橘(圖片來自黑冠麻鷺故事館)
在繫放剛開始的幾年,繫放選用的色環組合沒有固定規則,但近兩年開始有規則的選用顏色,同一巢的雛鳥也會使用相同的顏色組合方式,例如圖中同一巢的幼鳥分別為白橘橘、綠橘橘、藍橘橘和黑橘橘。圖/取自黑冠麻鷺故事館

既然色環組合終有用盡的時候,那麼能不能重複使用已經確定死亡的色環組合呢?樂寧和暐咏認為基本上可以,但是必須要非常確定使用某一色環組合的個體已經死亡,例如確定看到屍體,才不會出現「一証兩用」的困擾。而受限於研究人員移動能力的時空限制,以及鳥類卓越的飛行移動能力,上過色環的黑冠麻鷺個體失聯的情形也是司空見慣。前不久才有一隻被通報的黑冠麻鷺,在五年前上色環之後就杳無音訊,直到最近才終於又出現。因此,除非有些個體繫放後不幸在救傷過程中確認死亡,要能夠確認某隻個體已經死亡並不容易。另外,目前也還不清楚黑冠麻鷺的壽命有多長,這也正是黑冠麻鷺繫放計畫想要探究的問題之一,所以想用黑冠麻鷺的預估壽命來判斷個體已經死亡的機率也依然不可行,更何況萬一遇到高壽的「鳥瑞」,重複使用色環組合豈不就混淆了「老鳥」和「菜鳥」,這樣的鳥事絕對是科學家萬萬不想遇見的。

尋「鷺」難不難

既然為黑冠麻鷺上了色環,接下來當然希望能夠好好追蹤牠們。但是鳥類畢竟飛行能力極佳,帶著色環的雛鳥一旦離巢,山高水長的根本不知道飛到哪裡去。近年來興盛的公民科學,就是黑冠麻鷺繫放小組的最佳幫手。

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2010 年,在那個部落格還算興盛,無名小站還沒關,臉書還沒熱門的年代,還只在台大出任務的黑冠麻鷺繫放小組就已經成立了通緝黑冠麻鷺的部落格,藉此分享台大繫放的黑冠麻鷺的消息,並且在部落格內提供目擊回報系統,在 ptt 上廣為宣傳,讓台大學生可以通報校園中有腳環或無腳環的黑冠麻鷺在何處活動。這幾年,既然黑冠麻鷺繫放小組的繫放任務已經跨出台大校園遍及台北市,黑冠麻鷺目擊回報系統也跨出部落格,改採用咕狗表單的形式,讓回報的流程更方便。2015 年初,繫放小組更在臉書上成立了黑冠麻鷺故事館,藉此分享黑冠麻鷺繫放和通報的消息,並且與網友互動以宣導黑冠麻鷺的正確知識,鼓勵更多人一起加入通報黑冠麻鷺的行列,讓黑冠麻鷺繫放後的追蹤調查能夠更為全面。

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黑冠麻鷺吃赤背松柏根。圖/取自黑冠麻鷺故事館

在黑冠麻鷺故事館成立後,繫放小組一整年來收到超過 450 筆的黑冠麻鷺目擊通報記錄,其中一百多筆是有腳環個體的目擊通報記錄。網友的相片揭露了目前播遷距離最遠的個體,從台大離巢後飛了 87 公里到苗栗落腳;另外還有幾隻長距離播遷的個體,從台北離巢後飛到新竹或宜蘭展開新生活。此外,繫放小組也開始收到來自屏東、高雄的無腳環個體的通報記錄。也是因為黑冠麻鷺故事館的互動,我們得以分享網友們的目擊經歷,確認黑冠麻鷺除了最常吃的蚯蚓之外,有時也會捕捉比較不一樣的獵物,例如黑眶蟾蜍(本是同姓黑,相煎何太急)、赤背松柏根,甚至會出奇不意的偷襲麻雀

  • 本是同姓黑,黑冠麻鷺吃黑眶蟾蜍

公民科學的第一哩「鷺」

從 2010 年就開始一直持續到現在的黑冠麻鷺目擊回報系統,可說是近年來百花齊放的公民科學的先驅前輩,稱之為台灣公民科學的第一哩路也不為過。而且,跟其他知名的公民科學計畫如路殺社蛛式會社慕光之城蝸蝸園台灣繁殖鳥大調查比起來,黑冠麻鷺目擊回報既不需要學會辨認多種鳥類、蛾類、蜘蛛、蝸牛,也不需要在馬路上捏著鼻頭、揪著心頭和眉頭撿屍體,只要平日抬頭留意生活周遭的人工草地,加上一般等級的視力和辨色力搭配手機照相功能,就可以輕鬆參與目擊回報成為熱心民眾。即使是熱愛自然觀察的小學生,也能夠以此開始跨入公民科學的領域,中小學的自然科或生物老師若是要向學生介紹公民科學計畫,也很適合以校園草地常見的黑冠麻鷺做為起點,這樣輕鬆簡單毫無門檻的調查,做為踏上公民科學的第一哩路也是再恰當不過。

所以,擇日不如撞日,現在就讓黑冠麻鷺目擊回報成為你的公民科學第一哩「鷺」吧。

 


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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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就是想知道十萬個植物的為什麼!解開植物生長之謎的駭客兼翻譯——蔡宜芳專訪

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/04/06 ・3848字 ・閱讀時間約 8 分鐘

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃,泛科學企劃執行。

2018 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主

  • 中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳,畢業自台灣大學植物系,在美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University, CMU)取得博士,後於加州大學聖地牙哥分校(University of California, San Diego, UCSD)進行博士後研究,研究專長為植物分子生物學。主要從事細胞膜蛋白的功能研究,在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。2021 年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院(National Academy of Sciences, NAS)外籍院士(international members)。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機,可能很難立即知道失主是誰,甚至有點摸不著頭緒:因為她手機裡超過 80% 的照片,都是植物。為何會選擇植物作為研究領域?身為中研院分子生物研究所特聘研究員,在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說,這個決定其實「不太科學」,因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇,因為好奇而想要知道更多:許多 love story 都是這樣開始的,而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢?也因為一般人都不夠認識植物,聽不懂植物的細語呢喃,更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家,擔任植物駭客兼翻譯,讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事,從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

植物對於氮肥的攝取機制與調控方法正是蔡宜芳的研究主題。圖/劉志恒攝影

分子生物學突破:發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白 CHL1

上世紀 50 年代起的「綠色革命」,大幅提升了糧食生產量,餵飽了激增的地球人口,「氮肥」在其中功不可沒。它對植物開花結果至關重要,然而植物透過什麼機制攝取氮肥?如何調控才能更有效地吸收?蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮,是生物存活的重要元素;從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素,到與遺傳相關的核酸中,都有氮的存在。但對植物來說,要取得氮元素卻出乎意料地困難;大氣的組成中近五分之四為氮氣,但是除了藉由少數有固氮能力的微生物以外,植物只能使用在土壤中非常少量的氮源,吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」,其中又以硝酸鹽為主。

但是,硝酸鹽是帶電離子,無法自行通過脂質構成的細胞膜,那到底植物如何利用硝酸鹽呢?為了解開這個長年來的謎題,蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株,並利用當時最新發展出來的分子生物技術,試圖找到出關鍵基因。蔡宜芳表示,這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株,在她約 10 歲時就被荷蘭研究者發現,這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹;卻直到她開始進行博士後研究,伴隨植物分子生物相關技術發展,才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰,因為新技術還不穩固,就連實驗室老闆都曾勸她放棄。不願投降的她,決定一邊持續研究氮代謝,一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術,1994 年,蔡宜芳從美國回到台灣,持續研究進一步發現, 位在植物細胞膜上的 CHL1 硝酸鹽轉運蛋白,除了作為硝酸鹽的「搬運工」,還有其他異想不到的功能。在你我的印象當中,植物是被動的吸收養分:但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時,植物會主動改變硝酸鹽的運作模式,這就是蔡宜芳團隊在 2003 年的重大發現。運作模式的改變正來自於 CHL1 蛋白的磷酸化轉換,因此 CHL1 蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。透過 CHL1,植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度,幫助植物調控基因表現,以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控,在農業領域十分有發展潛力,蔡宜芳的研究進一步轉向,對接實際應用,期盼為農業的永續未來提供新解方。除了 CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外,她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式,增進植物吸收硝酸鹽的效率。由於硝酸鹽非常容易在環境中流失,因此多數的氮肥施放到田間後,植物也往往吸收不了;如果可以改善植物的吸收效率,就能減少施肥的浪費,連帶減少製造氮肥耗用的能源,也讓農作物長得更好。

好消息是,透過基因調控,蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功,並取得相關專利,期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品:好奇心、科學思辯與毅力

蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心,對她來說和植物有關的十萬個為什麼,猶如始終永遠拼不完的大型拼圖,從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子,於是她「追根究柢」(如字面上意義),想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解,往往覺得植物跟動物一點也不同,然而在蔡宜芳看來絕非如此,她表示,已經有研究發現,當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間,植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。「大家都覺得植物不會動不會叫,但其實植物是有感知的。」蔡宜芳表示,植物其實都知道,只是用我們不懂的方式在表達,要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

圖/劉志恒攝影

當然研究也不能自己埋頭苦幹,交流非常重要。蔡宜芳擔任植物學期刊 《Plant Physiology》 編輯多年,但回憶起剛建立獨立實驗室的階段,面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題,當時的自己也難免生氣。一旦轉換身份成為審稿人,被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點,一來一往的思辨與答辯,反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破,是因為被質疑的時候很生氣,可是不能光氣,也要想辦法解決。就在生氣的時候,想出來的方法,最後變成我們實驗室很新的工具。」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時,認真地給出言之有物的評論,幫她累積了領域內的信譽,才讓期刊編輯的位置找到了她。

蔡宜芳曾擔任植物學期刊《Plant Physiology》編輯。圖/《Plant Physiology》網頁截圖

像投稿審稿這般來回思辨的訓練,對科學家的養成非常重要,然而蔡宜芳觀察,科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。她舉例,在美國課堂上,老師會要學生先讀一篇論文,接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。「我們在台灣被訓練的人,都會把 paper 當作傳世經書在讀,讀懂它就覺得很開心了——要去批評它,我們真的沒有習慣。」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦,但會痛就代表該變。

她就此改變了思路:面對知識,蔡宜芳要求自己不僅要讀懂,還要有餘力批評它,說出對、錯在哪裡。蔡宜芳認為,科學就是得永遠抱持著質疑的態度,在不疑處有疑,才能找到真正的答案。「在我自己的實驗室裡面,我也一直在逼學生要去思考」。

蔡宜芳在實驗室中,會不斷要求學生思考、批判。圖/劉志恒攝影

而除了好奇心及思辨能力之外,蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。經驗告訴她,在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了,革命十次稀鬆平常,如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走?那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力,身為科學界的女性,蔡宜芳認為,自己的成長環境中,性別造成的影響並不大,以她所在的中研院分生所為例,研究人員性別比例很平均。但若深入細究,「無意識偏見」(unconscious bias)仍難以避免。她以自己帶過的學生為例,生科領域在大學時期男女比例大約是各半,但隨著碩士、博士一路往上,男性的比例逐漸多於女性。因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候,往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先,這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」,成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她,時常是唯一獲獎的女性,而就在接受採訪不久前,她又獲頒一個獎項,直到頒獎當天的照片寄回到所上,「一片黑西裝裡面,就我穿黃色!」她笑道。所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時,也對她苦笑說:「哎,革命尚未成功,同志仍需努力。」

「先不要去想會有這個東西,做該做的事情。真正不平的時候,不要安靜不講。」儘管環境仍待改變,蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步,就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥,遇上一位不放棄的科學家兼植物迷,造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣,裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片,請別質疑自己是不是怪怪的,或許妳也將靠著研究,改變世界,這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第 15 年,台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想,讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。想成為科學家嗎?妳絕對可以!傑出學姊們在這裡跟妳說:YES!:https://towis.loreal.com.tw/Video.php

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃,泛科學企劃執行。


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