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棘海馬的標示行為

107/12/26 瀏覽次數 1242
探究題目與動機
  我們在觀察實驗室中的海馬後,發現海馬會用善於抓握的尾巴攀附環境中的棲枝,例如珊瑚礁、海樹等 等。有些海馬會攀附固定的東西,但有些則不停地更換棲枝。在養殖水缸底部,我們也發現了一些坨狀、疑 似是排遺物的東西。海馬會不會如陸生的狗和貓,使用自己的排遺物來標示自己的棲地呢?在海洋中,若是 以自己的排遺物標示棲地,一定會受水流等影響,效力無法長久存在。倘若如此,那又是甚麼造成不同海馬 相異的攀附習慣呢?查閱文獻後,發現海馬對野生環境的棲所具有棲地忠誠性(site fidelity),也就是說,海 馬會對自己習慣攀附的棲枝具有偏好。然而海馬是如何找到牠自己習慣的棲枝?這引起了我們的好奇心。因 此,我們選擇深入研究影響棘海馬選擇棲枝的因子。
探究目的與假設
一、 發現棘海馬排放標示物的過程,並分析標示物的特性。
二、 確認標示物的標示效能。
三、 了解棘海馬如何偵測標示物。
四、 探討標示物的標示效能的持續時間。
探究方法與驗證步驟
一、 研究架構圖
圖(一)研究架構圖圖(一)研究架構圖
二、 海馬標示棲枝的方式:
1. 【實驗一】連續錄影:
確認標示物確實是棘海馬自己排出的,以及記錄標示物如何附著於棲枝上。我們共記錄到兩次排遺,以及兩 次排放標示物,影像如下圖(二)。海馬會將標示物噴射至水中,標示物會在水中漂流一段時間再黏附到棲枝 上;排遺物則會直接漂流至缸底。
圖(二) 錄影影像。圖中紅色圓圈所圈之白色物質為標示物。圖(二) 錄影影像。圖中紅色圓圈所圈之白色物質為標示物。
三、 標示物和排遺物的區隔:
1.【實驗二】鏡檢標示物和排遺物以觀察其結構的差異:
為了更了解海馬的排遺物與標示物,我們藉由鏡檢比較棘海馬在餵食黑殼蝦與豐年蝦後產生的排遺物與標示 物的結構差異。食用黑殼蝦後排出的排遺物中可看到明顯的甲殼類構造(圖三),而食用黑殼蝦後的標示物則 沒有類似現象(圖四);食用豐年蝦後排出的排遺物則可以清楚看到豐年蝦的結構(圖五),而食用豐年蝦後所 排出的標示物中則沒有類似現象(圖六),且結構與餵食黑殼蝦所排放的標示物類似。
圖(三) 棘海馬餵食黑殼蝦後的排遺物鏡檢結果。圖(四) 棘海馬餵食黑殼蝦後的標示物鏡檢結果。圖(五) 棘海馬餵食豐年蝦後的排遺物鏡檢結果。圖(六) 棘海馬在餵食豐年蝦後的標示物鏡檢結果。圖(三) 棘海馬餵食黑殼蝦後的排遺物鏡檢結果。圖(四) 棘海馬餵食黑殼蝦後的標示物鏡檢結果。圖(五) 棘海馬餵食豐年蝦後的排遺物鏡檢結果。圖(六) 棘海馬在餵食豐年蝦後的標示物鏡檢結果。
2.【實驗三】記錄棘海馬標示物的分泌週期:
為了進一步確認棘海馬排放的標示物的週期與排遺物無關,我們決定改變餵食頻率,並比較餵食頻率高與餵 食頻率低時,標示物與排遺物的排放週期差異。在 27 天內,我們記錄兩隻棘海馬的標示物與排遺物的數 量,記錄後即清除,並比較標示物與排遺物排放頻率之差異。我們發現,當餵食頻率提高時,排遺物排放頻 率也跟著升高;相反的,排放標示物的頻率則不受餵食頻率影響。
圖(七) 餵食頻率對棘海馬排遺物及標示物排放頻率的影響。圖(七) 餵食頻率對棘海馬排遺物及標示物排放頻率的影響。
四、 標示行為的觀察:
1.【實驗五】標示物是否具有標示效能(視覺):
為了確認標示物是否具有標示效能,並探討棘海馬是否以視覺感知標示物,我們分別對 2 隻棘海馬施作此實 4 驗,累積足夠的重複數。本實驗的數據分析使用卡方檢定,來檢驗棘海馬選擇兩支棲枝的次數是否為隨機分 配。我們可以發現,棘海馬選擇兩支棲枝的結果並無顯著差異,進而得知棘海馬並非運用視覺偵測標示物。
圖(八)實驗裝置。圖(九)實驗組實驗結果圖(八)實驗裝置。圖(九)實驗組實驗結果
2.【實驗六】標示物是否具有標示效能(嗅覺):
為了確認標示物是否具有標示效能,並探討棘海馬是否以嗅覺感知標示物,我們分別對 6 隻棘海馬施作實 驗。我們發現棘海馬選擇含有標示物的棲枝比例明顯較高。由此可見,棘海馬會傾向攀附附有標示物的棲 枝,且棘海馬運用嗅覺來偵測標示物。
圖(十)實驗裝置。圖(十一)實驗組實驗結果圖(十)實驗裝置。圖(十一)實驗組實驗結果
3.【實驗七】探討標示物的標示效能持續時間:
為了探討標示物的標示效能的時效為多長,我們分別對存放 1 天、2 天、3 天、4 天、5 天、6 天、7 天、10 天的標示物,以及 1 天、5 天、10 天的排遺物,利用【實驗六】的實驗方法確認其標示效能的強弱。標示物 的效用會隨放置天數緩緩下降(R 2>0.7)。我們發現選擇結果之百分比漸漸趨於 50%時,放置天數約莫是 7 天,意即標示物會在 7 天後失去效用。
圖(十二)實驗組實驗結果。圖(十三)對照組實驗結果圖(十二)實驗組實驗結果。圖(十三)對照組實驗結果
結論與生活應用
一、棘海馬會排放標示物,且棘海馬傾向停留在有自己標示物的棲地(p<0.001)。
二、 棘海馬利用嗅覺感知自己的標示物。
三、 棘海馬排放標示物的頻率與餌料種類、餵食頻率、排遺頻率皆無關,證明了標示物是一種特定的、 與排遺物不同的分泌物。
四、 棘海馬的標示物之效能會隨著時間遞減,直到約第 7 天接近無效。
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