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探索昆蟲感知的世界－以視覺及磁場感受機制為例

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楊恩誠｜臺灣大學昆蟲學系暨研究所教授

楊主任是昆蟲視覺神經與神經行為的專家，致力於臺灣昆蟲學之研究、發展，以及國際學術的交流。對於有關全球蜜蜂離奇失蹤，足以影響世界生態系平衡的謎團，提出了突破性的證據，也創立了頂尖的科技成果！

楊主任在這場演講中，將會介紹在昆蟲感知領域的傑出研究成果。他說：昆蟲，已經有記錄的就超過百萬種，無庸置疑是在地球上發展相當成功的生物。在讚嘆昆蟲適應不同生態環境能力的同時，昆蟲感知到的世界令人好奇。例如，視覺上人類可以辨識顏色，昆蟲是否具有相似的辨識顏色能力？人類無法感受地球的磁場，昆蟲又如何感受磁場的變化？探索昆蟲感受能力的過程中，除了發現超出我們想像的範圍，也讓我們更了解昆蟲與其他生物間微妙的關係。本演講將介紹昆蟲的視覺及磁場感受，以及如何證實這些能力的存在，並探討其可能的神經機制。

當我們走出戶外，看到滿眼的紅花綠葉時，不曉得您有沒有想過，在那花間飛舞的蜜蜂看到的究竟是怎麼樣的景緻和顏色？11月20日晚間的第三場秋季展望演講，是由臺灣大學昆蟲學系的楊恩誠主任擔綱，楊主任以「探索昆蟲感知的世界－以視覺及磁場感受機制為例」為題，帶領大家從昆蟲的角度感受這萬紫千紅、變化萬千的大千世界。

楊主任從小就是一位敏銳的自然觀察家，就讀昆蟲系時開始對昆蟲的神經系統與行為生理產生濃厚的興趣，畢業後就一股腦地投入昆蟲電生理的研究，在澳洲短短三個月就完成碩士，三年後就拿到博士束裝歸國，並逐漸在昆蟲生理領域嶄露頭角。

演講一開始，楊主任就問在場的聽眾一個最基本的問題：「什麼是眼睛？」。有人回答，「可以感光的就是眼睛」。但這個答案並不精確，因為對某些鳳蝶來說，
他們的生殖器也有光的感受器，唯有在緊密結合達到絕對的黑暗時，雄鳳蝶才會放出精子，開始交配。因此除了「可以感光」外，眼睛還必須具備「有空間視覺」、「可以比較不同亮度」這兩種功能！

1976年，生物家就曾計算過，如果具有複眼但又要達到人眼的精確度，那複眼的直徑就必須要達到1公尺！雖然昆蟲複眼的解析度不像人類一樣犀利，但有些昆蟲對
於波長的感受程度卻比人類敏感。像是黃裳鳳蝶和珠光鳳蝶有九種感光細胞，而青帶鳳蝶能有十五種感光細胞，他們都比人類只有紅綠藍三種感光細胞多上許多，但這種分辨顏色的能力與光強度無關，主要是分辨波長的能力不同。

在19世紀，偉大的生物學家達爾文就發現－蜜蜂會記錄何種花蜜好吃，每次採蜜時都會找類似的花朵。但這個發現背後存在一個有趣的問題：蜜蜂如何辨認花朵？是靠顏色？形狀？還是兩者同時判斷？對於可以溝通的人類來說視覺實驗非常簡單容易，但對於無法表達意見的動物來說就真的讓科學家傷透腦筋。為了解開蜜蜂認花之謎，楊主任設計了一套聰明的實驗方式。他將蜜蜂引入一個有兩道螢幕的箱中，一邊螢幕投射橫條紋、一邊為直條紋，在橫條螢幕前放置糖水，而直條螢
幕前放置白開水。經過幾輪訓練，讓蜜蜂知道橫條紋是有糖水的。之後用相同的方式讓蜜蜂知道藍色的螢幕前有糖水，而綠色的沒有。等圖形與顏色的訓練結束，楊主任讓顏色與圖案同時出現，結果發現蜜蜂主要是根據顏色的不同而找到糖水。這項結果也能從自然現象來解釋，因為在野外花型可能遭受外力改變，而花色較不易受環境影響，因此蜜蜂把花色當做判斷標準，是一個比較安全的做法。

除了昆蟲視覺的實驗外。楊主任最近也在研究磁場對昆蟲的影響。他發現在夜晚給沉睡的蟑螂、蒼蠅、白蟻加上強力磁鐵干擾，他們睡覺的角度會產生偏移；如果在蜜蜂身上綁上磁鐵，他們就找不到花蜜與回巢的路。在生理上，科學家也發現蜜蜂腹部存在感應磁場的鐵顆粒，因此在黑暗中也可以判定方向。但如果外在磁場改變，細胞的離子通道也會受到影響，除了方位判斷外，蜂巢的形狀與覓食情形都會受到影響。有科學家就認為，這種鐵顆粒是由花粉而來，而磁場的改變或許就
是造成蜜蜂消失的原因。

聽完這場精彩的演講後，覺得長期投入昆蟲研究的楊主任，就像擁有所羅門王指環的學者一樣能與蟲鳥溝通。藉由他精采有效的實驗設計，讓我們能夠放下原有的人類本位思想，從昆蟲的角度感受這個世界，體會到大自然的多樣奇妙之處！

探索昆蟲感知的世界－以視覺及磁場感受機制為例

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