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生物訊號溝通的管道-人為干擾的負面效應
 
 
感覺訊號的溝通是動物維持生存與繁衍所不可或缺的。聽覺、視覺、嗅覺、味覺、觸覺是人們所熟識的感覺系統,也是所有的動物都具有的。但是有些動物如魚類及兩棲類的幼生體則具有發達的側線系統,用來感知水中的震動以作為覓食、求偶或躲避敵害時偵測上的需要。有些魚類(如鯊魚、象鼻魚、鯰魚)及產於澳洲的鴨嘴獸、食蟻獸,則演化出電流感受器以偵測水中電場的變化,藉以感知環境中同種或異種間的訊號、或偵測環境中物理及化學因子的變化。

由於動物的多樣性,因而相對的感覺訊號和能感受這些訊號的器官,也演化出很高的多樣性。過去五十多年來因工業的快速發展及對污染的失控,物理性(如:噪音)、化學性(如:廢棄物)、生物性 (如:基因轉殖)的污染,已嚴重的干擾了動物的感覺系統的正常運作。這種「人擇」的力量,會如何影響動物的生存,是人類所必須正視的議題。

很多人或許不知道,生活在水裡的魚類也會發出「叫聲」。許多魚類藉由發出聲音來求偶或是捍衛地盤,因此魚類的聽覺是其存活所必須的感官功能。此外,魚類也具備視覺、嗅覺、味覺、觸覺等感覺系統,甚至有發達的側線,用來感知水中的水壓與流速,並可以幫助魚類在群游時節省體力。

由國科會與聯合報、公共電視、科學人雜誌、News98合辦,台灣大學物理系及天文物理研究所承辦的「2008展望春季系列演講:生命及其演化-是『天擇』還是『人擇』?」第六場「生物訊號溝通管道-人為干擾的負面效應」,由中央研究院細胞與個體生物學研究所研究員嚴宏洋主講,從魚類的感知系統出發,探討在「天擇」與「人擇」間如何取得一個平衡點,減少人擇的負面影響。

具贏家特質雄魚 較吃香

嚴宏洋指出,長耳太陽魚、臭鼬鰍、條紋短攀鱸等魚會因為求偶、爭奪領域,以及彼此對抗而發出不同的聲音。雄魚在競爭的時候,通常聲音比較宏亮、叫的次數比較多,以及叫的時間比較長的一方會獲勝。具備這些「贏家特質」的雄魚往往會比較受雌魚的青睞。

但擁有「贏家特質」是需要付出代價的。嚴宏洋說,有學者曾經在巴拿馬研究一種青蛙,雄性的叫聲宏亮,非常吸引雌青蛙,若依照達爾文對天擇的定義:「保存有利,而拒絕有害的變異」,那麼演化到後來,到處都是這種具有「贏家特質」的青蛙,但事實並非如此。

因為青蛙宏亮的叫聲也會招來天敵蝙蝠的獵食,因此在這種「性擇」與「天擇」的作用下,青蛙的演化會保持一定的平衡,不會出現「全部都是叫聲宏亮青蛙」的情況。

魚類的內耳構造 類似人

嚴宏洋長期研究魚類的聽覺,他說,魚的內耳構造基本上跟人一樣;以前研究人員要瞭解魚類的聽覺能力,往往要花8個月到一年的時間。他與研究團隊在1998到2000年之間研發出一套「魚類聽覺腦幹腦波反應測定法」,藉由偵測魚的聽覺腦波,就能判別出魚是否能聽到某一波長和音壓的聲音。透過這套系統,只要20分鐘就可以測出魚的聽力。

核電廠裝擴音機 可趕魚

研究魚類的聽覺也有實際的應用價值的。嚴宏洋有鑑於核能電廠的冷卻系統常常在吸進冷卻水時,也同時吸入大量的魚類,造成大批魚群死亡,並可能導致核電廠停機;他希望透過聲音驅趕核電廠附近的魚類解決這個問題。

因此他在測量包括黑鯛、日本鱙仔、川紋笛鯛等核電廠附近常出現魚類的聽覺範圍後,在核電廠附近水域安置水下擴音機,發送100到2400Hz的聲音,觀察是否有驅趕魚群效果。

在2007年7月到2008年2月實驗期間,發現放置水下擴音機後,魚群的數量從1076隻減為572隻;魚種數也從17種降低到10種。這種方式確實能減少核電廠對附近魚類造成的浩劫,減低人擇對魚類的負面影響。

遭酸化的溪水 傷魚嗅覺

此外,人類對環境的破壞也會影響魚類的嗅覺反應。嚴宏洋與研究生在2003年研究美國肯塔基州一處因採礦洗煤後遭酸化的溪水,對肥頭鯽嗅覺的影響。他們以pH值6、5、4的酸化溪水灌到肥頭鯽鼻中,以「電嗅圖」的電生理測定方法測量魚的反應。發現肥頭鯽被pH值4的溪水灌入鼻子十分鐘後,就完全失去嗅覺功能。由此可見酸雨對魚類有多麼嚴重的影響。

嚴宏洋表示,魚類其實也有味蕾,味蕾細胞大多分布在口腔周圍,然而像是鯰魚之類的魚,連皮膚上都布滿味覺細胞,學者推測鯰魚極佳的味覺能力與此有關。但是魚類的味覺十分難研究,因為魚一離開水面後,身上的味蕾細胞都被破壞了。

人擇力量過大 物種浩劫

嚴宏洋十分憂心,當有一天「人擇」的力量大過於「天擇」,終有一天後代子孫看不見許多美麗的物種,因此他呼籲,「不要以人擇干擾天擇的運作。」他以台灣為例,表示台灣有2600種魚種,占全世界的十分之一,生物多樣性歧異度高,是十分珍貴的資源。

但由於沒有限制網目的大小、過度捕撈,人擇的結果是「把大魚都抓完了,以後子孫沒有大魚可抓,只剩小魚」。他表示,目前的環境問題不只有減少溫室氣體排放,各種資源管制、保育都十分重要。「不要以為到了2048年,世界上沒有魚可以抓只是危言聳聽而已。」

【2008-05-06/聯合報/C4版/2008展望春季系列】
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