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魚類溝通管道的多樣性

105/12/05 瀏覽次數 33370

魚類生活在水體中因為水的物理特性,使得祂們演化出許多獨特的感覺系統,才能有效的偵測到同種間、異種間及環境中的訊號以活存。由於魚類是最早生存於地球的脊椎動物,因而祂們所具有的感覺系統,仍可以在人類身上看到相同的器官。魚類演化出內耳及側線,去感知水下的聲音與震動。不少魚類也能藉由發出聲音,達到傳遞訊息的功能。魚類視覺能力會受到棲所深度的影響;甚至在洄游的過程中,也會受到體內賀爾蒙濃度的影響。牠們身上的色彩有偽裝、欺敵甚或廣告的功能。鼻腔內的嗅覺細胞和口器附近(甚或身上)的味蕾,則是用來感知水中的化學訊號;有些魚種可分泌費洛蒙或警戒物質,進行種間的溝通,以達到交配或避敵的作用。有些魚種則演化出可被動的偵測生物電場的受器,或主動的發出電流,以便進行種間種內的溝通或攻擊獵物。魚類種類多(約佔脊椎動物種數一半)、棲息地多樣性,在長遠的天擇機制運作下,演化出多樣化的神經感覺機制,以促進溝通管道的運作。生物多樣性的美妙,可以透過瞭解魚類的感覺神經生理的特性,而加以認識。

聽講心得(撰文|周文豪副館長)

感謝嚴宏洋大師帶來的講題「魚類的溝通多樣性」。題目改成「嚴宏洋的溝通多樣性」也合適,他演講的肢體語言特多、表情豐富,又演又講的,堪稱「唱作俱佳」,儼然名嘴大師。

猶記得E. O. Wilson 于2007年獲頒「TED Prize」時,頒獎後給了一個24分鐘的演講,我至今未忘他說了一段話:「單單一克的泥土裏就有6,000新種細菌,一百億個細菌; 那麼一噸沃土就有近四百萬種的細菌。我們要問:那些傢伙到底在裡頭幹嘛?答案是:我們根本不知道。」

台灣海域有3,130種魚類,約占世界總數的十分之一,物種多樣性奇高。我們同樣要問:「那…這些傢伙到底在海裡幹嘛?」聽了一席「宏洋」之講,讓我們很輕快、可以不猶豫地回應:「我們知道,牠們一直在海裡『溝通』。」

嚴大師真不是蓋的,這位老調皮有令人無法不愛他的特質,他用自己的研究鋪陳這次演講,原汁原味,最是了得。說起「我們每個人體內都有一條魚!」還真有這麼一回事。

魚,多樣的溝通方式有聽覺、視覺、嗅覺、味蕾、費洛蒙、側腺、放電等,除了側腺,我們人類也都有了。

那您說:「放電呢?」「呵!不是說有的姑娘眼睛會放電嗎?」hmmm…千萬別跟我老婆說。

整理一下演講中魚類的「眼、耳、鼻、舌、身」的溝通特性。

:不同深度的海域因能到達的光波長不同,生活其中的魚類能夠看到的光色也不相同。有些魚類小時候生活在淺水域,適應紅光環境,長大後移往深處,改適應藍或紫光環境。

:內耳能感知水下的聲音與震動;有的魚能發音求偶、搶地盤。量音大、頻率低、能持久等要素,可做為求偶搶地盤的輸贏判斷。

:外鼻孔就只有嗅覺,並沒有呼吸功能。在迴游的過程中,嗅覺扮演重要的角色,能分辨原棲地的味道;在水產養殖上,可在飼料內加入小卷粉,那是魚類喜歡的味道,能引誘魚來吃,否則飼料白費、血本無歸。

:魚的舌是個閒差,因為魚的味蕾可分佈到口腔內壁、口的附近、或全身幾處,用來感知水中的化學訊號。

: 1. 身上的色彩有偽裝、欺敵甚至有廣告彰顯的功能;2. 有些魚種可分泌費洛蒙或警戒物質,行種間溝通,具交配或避敵作用。3. 有些魚種會發出電流,或演化出接收生物電場的受器,進行種間、種內溝通或攻擊獵物。

嚴大師習得一身武藝,念一口好魚經,曾被延聘到巴拿馬IATTC協助養殖上的問題,在那兒黃鰭鮪的幼魚死亡率居高不下。嚴大師受重託,鉅金禮聘飛往解決,一到養殖場,右眼一瞄、左眼一掃,馬上洞悉癥結。他運用幼魚的視覺特性,只換了燈泡改變養殖場的照明波長,就把存活率提升超過八成,真嚴神也!

可是嚴神感嘆了,怨說:「我們成了成功的受難者。事情一次解決後,隔年就不再找我們去了,早知道就應該有些謀略,先留一手分幾年完成,可多賺一點…。」顯然他在基礎研究上成功得意,但在應用戰略上失算了,只能怪老頑童本性純真。欸…這也難能可貴啦。

我雞婆地問:「在許多生物族類中,可清理出許多演化適應的戰術(strategy)類型,但魚類有沒有戰略(tactics)?」大師的回應改日再來討論。

演講途中,大師要二位學生上台演示,讓二人面對面相隔3公尺,一聲令下二人同時前進,當兩人要相碰時,兩人各向一邊閃開,並沒撞上。

為什麼沒撞上?我們想像得到,當兩人越走越近時,二人都在注意對方往哪個方向閃,以致於在即將接觸那一刻驟下判斷閃過去了。

大師用此演示來說明弱電魚平常以同一頻率放電,可是當兩魚相遇時,放電頻率竟然會錯開,形成一高一低的情形,稱為「避免干擾反應」(Jamming Avoidance Response)。過去我們稱此為「性狀錯位」(Characters displacement)的例子,發生在族群或相近物種間,演化導致性狀錯位利於資源區隔,但這兒是同種魚個體間的頻率錯位,可避免相互干擾。

曾閱讀一則科學報導,說:鳥為何在空中不會相撞?因為基因讓鳥在閃避時都向右,所以面對面而來的二隻鳥各自向右閃而避開了。可是,大師所提的是放電頻率相閃,由誰決定誰往高頻閃誰往低頻閃?如何決定?說實在,這和二人或二鳥「靠左/右相閃」是不同的。大師答說,一開始,正面遭遇二魚所發出的頻率確實會上下震盪,不知如何是好,可是過一下子就頻率錯位了。總之,錯位之前會有一段過程,到底在這過程中發生什麼事?令人好奇。

有學生舉手發問:「請問魚有沒有『自由意志』。」又是一個大哉問。我大學時老師就提過,就我所知,「人有無自由意志」本身就是一個吵不完的大問題,更不用說「動物」了!演講結束後我遇上該生,我問為何有此一問,你們哲學系不是會討論嗎?他說:「只想聽科學家親口說。」好樣的,這才是求知態度。

當「自由」一詞定義多元時,辯論就沒有了結的一天。我用「simple and elegant」的思維,選用Martin Heisenberg的觀點來說明。Heisenberg採用康德的說法:如果一個人出於自願,為其所欲為,就可以稱之「自由行事」。Heisenberg主張只要人類的適應行為是自發性的,就可視為「自由」。看起來,Heisenberg主張人有自由意志。

行動(action)和反應(reaction)是M. Heisenberg用來論述的兩個詞彙,其區別在於前者不依靠外界的刺激。動物有許多行為模組,根據大腦的反應與隨機變化而被激化。當動物在無心理準備、訊息不明、不及因應之際,就必須找到可供調適的模組。大腦會隨機、持續地被提前激化,或擱置另選模組,直到完成〝反應〞。

Heisenberg強調:「有很多證據顯示,動物的行為不能化約為反應。」他的實驗顯示果蠅會主動產生避開危險的行為,並有穩定的方向感。至於兩隻弱電魚相遇,各自調整脈衝頻率成一高一低,是「自由意志」嗎?恐怕有得聊了。

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