跳到主要內容

科技大觀園商標

分類項目
Menu

埋伏的殺手-陸生渦蟲掠食與捕蚯行為

107/12/26 瀏覽次數 106

探究題目與動機

小小的校園花圃中,我們發現多達五種的陸生渦蟲。驚嘆於其多樣性的同時,我們希望藉由解剖學 的觀察,初步建立台灣渦蟲多樣性紀錄。 陸生渦蟲在分類學中屬於較原始的動物,沒有複雜的構造幫助其追擊、捕捉獵物,且渦蟲的爬行速 度相當緩慢,維繫其生存的主食蚯蚓卻是牠的好幾倍大,究竟陸生渦蟲的特殊捕食策略是什麼?為 何在生態中能以掠食者的棲位存在?為了解決以上種種疑問,我們針對本種捕食的特殊機制進行研 究,證明了埋伏型使用另類的捕食機制使其得以飽食。

 

探究目的與假設

(一)鑑別五種校園渦蟲品種

(二)探討不同渦蟲間的食性及捕食行為差異

(三)探討雙眼地渦蟲捕食行為的特殊機制,解釋渦蟲以蚯蚓為主食的現象

(四)分析渦蟲黏液成分

 

探究方法與驗證步驟

一、研究架構圖

研究架構圖研究架構圖

 

一、物種研究 為了後續陸生渦蟲實驗地進行,鑑別校園花圃中發現的陸生渦蟲種類是必須的。外觀觀察、由組織 切片比對性腺及皮下肌肉層、及基因序列分析是國際上認可的陸生渦蟲鑑定方法。我們藉由外觀觀 察及組織切片比對的方法,幾乎可以確定校園花圃採集到的三科五種渦蟲為廣頭地渦蟲科的柯氏廣 頭地渦蟲(Bipalium kewense)、Bipalium vagum Jones&Sterrer, 2005、雙眼地渦蟲科的 Rhynchodemidae sp.1、Rhynchodemidae sp.2、以及多眼地渦蟲科的 Platydemus manokwari De Beauchamp, 1963。其中 Rhynchodemidae sp.2 更是國內外論文沒有描述過的可能新種。

根據 Shi-Kuei Wu et al, 2005,在全台各地發現三科十七種陸生渦蟲。而我們在小小的校園花圃中就 發現三科五種的陸生渦蟲,證實其豐富的生物多樣性,也證實陸生渦蟲在土壤底棲的重要性。然而 台灣對於此方面的研究十分缺乏。

【實驗一】裝置、【實驗一】結果【實驗一】裝置、【實驗一】結果

 

二、雙眼地渦蟲與廣頭地渦蟲生態行為研究

1. 【實驗一、渦蟲棲地選擇實驗】

根據實驗中使用的陸生渦蟲採集地周遭發現的可能棲息環境(土、新磚、舊磚、石塊、木塊),選 擇其作為實驗變因。藉此實驗了解渦蟲對環境的選擇偏好,以及尤其喜好生活環境推測其主食。我 們發現柯氏廣頭地渦蟲(Bipalium kewense)以及雙眼地渦蟲(Rhynchodemidae sp.2)喜好棲息土壤中,並 攝食棲息於土壤中的生物。

 

2. 【實驗二、渦蟲食性實驗】

依據關於陸生渦蟲可能食性的文獻資料,分別以死蚯蚓體液、受傷蚯蚓體液、蝸牛黏液、蛞蝓黏液 塗抹在濾紙中央的黏液塗抹帶作為實驗組。觀察 20 組的實驗中,渦蟲咽停留在黏液塗抹帶上的時 間,進行渦蟲對於各種實驗黏液喜好的比對。我們希望藉由確認渦蟲停留於不同物種黏液或體液的 時間長短是否與其食性相符。我們證實柯氏廣頭地渦蟲(Bipalium kewense)及未描述的雙眼地渦蟲 (Rhynchodemidae sp.2)的主食為蚯蚓。?

【實驗二】裝置、【實驗二】結果【實驗二】裝置、【實驗二】結果

 

3. 【實驗三、捕食行為差異比較】比較雙眼地渦蟲(Rhynchodemidae sp.2)與廣頭地渦蟲( Bipalium kewense)的捕食行為

我們以肉眼以及解剖顯微鏡觀察兩種不同科的陸生渦蟲捕食過程並記錄。發現此兩種渦蟲存在差異 甚大的掠食模式,如下表所示,這引發了我們後續進行針對雙眼地渦蟲(Rhynchodemidae sp.2)埋 伏型渦蟲掠食模式分析的探討。

【實驗三】結果【實驗三】結果

 

4. 【實驗四?1、陸生渦蟲隱藏自身氣味】

有鑒於實驗三的觀察,雙眼地渦蟲捕食蚯蚓時蚯蚓並沒有察覺到掠食者的存在,因此藉此實驗測試 蚯蚓對於含有不同渦蟲氣味(掠食型渦蟲 v.s.純土壤與埋伏型渦蟲 v.s.純土壤)的土壤選擇情形。

【實驗四−1】裝置 註:T字行的水痕能引導蚯蚓爬向土壤,以一半體長進入土壤作為判斷標準。【實驗四−1】裝置 註:T字行的水痕能引導蚯蚓爬向土壤,以一半體長進入土壤作為判斷標準。

【實驗四−1】結果【實驗四−1】結果

 

5. 【實驗四-2、渦蟲黏液降低蚯蚓活動力】

渦蟲屬於較原始的動物,沒有複雜的身 體構造輔助其掠食。而透過此實驗,測 量一分鐘內經過不同處理的蚯蚓爬行路 徑長,我們證實埋伏型渦蟲的黏液可以 降低蚯蚓活動力。

【實驗四-2】結果【實驗四-2】結果

 

6. 【實驗五、蚯蚓組織損傷實驗】

觀察到埋伏型渦蟲並不會像攻擊型渦蟲將整隻蚯蚓消化,而會留下蚯蚓表皮。我們將蚯蚓的表皮層與肌肉層分離,分別將埋伏型渦蟲的黏液塗抹其上,放置 50 分鐘(相當於渦蟲上次完整捕食的時 間)並保持濕潤觀察其變化。我們發現以下結果。?

【實驗五】結果【實驗五】結果

 

三、雙眼地渦蟲之生理研究

1. 【實驗六、黏液蛋白質含量分析】

經由前述實驗,推測渦蟲的黏液可能含有某種蛋白有助於對蚯蚓的掠食。我們使用分光光度計選擇 Warburg 公式,能將測試品在 280nm 波長下的吸光直直接轉換為濃度,只需先測試空白液,再測試 待測樣品,就能得知微量的蛋白質濃度,並比較渦蟲咽部位及其他身體部位的黏液中的蛋白含量差 異。我們發現咽部位的黏液蛋白質含量最高,渦蟲可能利用此種蛋白作為酵素降低蚯蚓的活動力, 或利用此種蛋白在蚯蚓體表腐蝕出提供咽進出的開口。

 

2. 【實驗七、渦蟲黏液成分觀察】

由實驗六,我們推測咽部位確實存在某種蛋白質。我們藉由三種不同染劑(亞甲藍液、碘液、Trypan blue)染色並以複式顯微鏡觀察,我們發現以下結果。

【實驗五】結果【實驗五】結果

接下來我們希望使用 Coomassie brilliant blue 染色,已確定我們發現的顆粒及條狀物是否確為蛋白質。

 

結論與生活應用

(一)埋伏型渦蟲 Rhynchodemidae sp.2 與攻擊型渦蟲 Bipalium kewense 皆為掠食型動物,其主要獵 物為蚯蚓。

(二)不同科的渦蟲之間存在掠食策略的差異。Bipalium kewense 的捕食行為為主動追擊,利用強 健的肌肉層進行壓制,屬於物理性的攻擊。Rhynchodemidae sp.2 不具有廣頭部及強健肌肉層,因此 採取較被動的捕食模式,偏向採取化學性的機制。

(三)埋伏型渦蟲的特殊捕食機制包含利用黏液的物理性質困住蚯蚓,利用其化學性質隱藏自身氣 味及破壞蚯蚓肌肉層。

(四)埋伏型渦蟲種種針對捕食蚯蚓的機制證實了對其棲地環境的選擇、食性的選擇、以及與攻擊 型渦蟲捕食的差異。

(五)埋伏型渦蟲捕食時會分泌特殊蛋白質。此種蛋白質對捕食的幫助有待進一步確認。

(六)校園花圃中採集到三科五種的陸生渦蟲 。根據 Shi-Kuei Wu et al, 2005 中,全台各地採集的渦蟲皆可歸類於廣頭地渦蟲科(Bipalium)、雙眼地渦蟲科(Rhynchodemidae)、多眼地渦蟲科 (Platydemus)。有此可知校園花圃中陸生渦蟲生物多樣性之豐富,證明陸生渦蟲在土壤底棲中的重 要性。

(七)我們希望藉由解剖學的觀察,初步建立起台灣渦蟲生物多樣性,並期待能進而做物種間的親 緣分析。

 

OPEN
回頂部