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為什麼樹懶要大費周章爬下樹排便?

曾 文宣
・2014/06/18 ・2228字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 509 ・六年級
相關標籤: 共生關係 樹懶

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

媽咪為什麼我們要爬下樹便便1
原始圖片來源:Zooborns

【來自哥斯大黎加樹懶救援中心的三趾樹懶寶寶的提問】

目前全世界總共只有六種樹懶,分成兩個科,二趾樹懶科(Megalonychidae)和三趾樹懶科(Bradypodidae),前者有兩種、後者有四種,皆屬於哺乳動物中貧齒總目的成員,都住在南美洲的雨林中。如同名字一樣,你可以很快地從牠們前爪的數目判別物種,三趾樹懶前爪有三爪、二趾樹懶只有兩爪。外觀上,三趾樹懶的臉看起來憨憨賊賊的,眼睛周圍有深色的毛髮延伸至臉側,口鼻部較鈍,看起來就像麥當勞的漢堡神偷一般。二趾樹懶的吻端較長、額頭較低、臉部和口鼻部的毛色較接近,鼻孔看起來彷彿豬鼻般相當明顯

可能不少人看過節目知道樹懶會每隔一段時間爬下樹排便,不會一股腦兒地直接從樹冠層「空投」下來。這個現象確有其事,不過只有三趾樹懶會很嚴格地,像擁有特殊的生理時鐘,每隔周就會緩…慢…地爬下樹排便,完事後再鋪蓋上一層葉子,才又緩…慢…地爬回同一棵樹上。而在二趾樹懶身上,則少有這樣的行為,不是直接空投,就是在換另一棵樹棲息的過程中在地上排便,比起三趾樹懶,牠們的排便位置和頻率較容易改變。

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這樣的差異可以從兩種樹懶的生態習性來解釋,首先大家必須知道,這類的樹棲型植食者在哺乳動物中相當罕見,大概只有10種左右(不到哺乳類所有物種的0.2%),因為植食獲取的能量相對較少、需要特殊的消化系統供消化,並且棲居在枝頭上總是要夠輕盈(通常不會超過14公斤)。具備上述成為樹棲型植食者的條件後,我們的二趾樹懶在食性上能夠攝食葉子、果實和些許動物性蛋白,因此活動範圍較廣;回頭看看我們的三趾樹懶,只吃特定幾種樹種的葉子,獲得能量較有限,因此活動範圍常常不會脫離那一兩棵樹,當然廁所也就不會時常更換了。

解決了換不換廁所的差異,我們回到小樹懶的問題,為什麼三趾樹懶要爬下樹便便呢?

大家有沒有想過對於這種「緩慢移動、代謝率極慢」的動物來說,幹嘛特地費九牛二虎之力爬到地上大便呢? 除了地上充滿了危險的掠食者外(事實上,成年樹懶有超過50%的死亡率是來自於地面掠食者的捕獵),光是爬下樹就耗去一大把能量。過去有人認為爬下樹排便的行為有助於樹懶與其他樹懶接觸,是一個社會化的行為,但這樣的解釋實在有點牽強。有些人覺得爬下樹便便可以當作一種回饋,拿充滿營養的排泄物幫自己鍾愛的樹木好好施肥一番。

今年年初刊登於英國皇家學會的研究,Pauli等人為這個問題提供了一個很棒的解答,用很簡單的三個字來囊括研究的成果就是「帶便當」!那三趾樹懶爬下樹便便,跟帶便當之間有甚麼關聯呢?難不成是回收自己的便便、響應環保救地球,帶回糞氣四溢的黃金便當嗎?我們繼續看下去~

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科學家分析了14隻霍氏二趾樹懶(C. hoffmanni)和19隻褐喉三趾樹懶(B. variegatus)的皮毛樣本、胃內容物和生活在牠們毛皮當中的樹懶蛾(sloth moths)數量等數據後,有了這樣的故事:

主角除了我們的樹懶,還有生活在樹懶毛皮當中的樹懶蛾(Cryptoses spp.) 和一種綠藻(Trichophilus spp.)。在此研究發表之前,科學家普遍認為這種棲居在樹懶毛皮中的生物與樹懶是一種「片利」的共生關係,意思是只有一方得到好處,但另一方沒有得到好處、也沒有壞處。新的研究發現了其實樹懶和這些小生物們是呈現一個高度連結的共生關係,雙方(或是多方)都受惠。

為什麼樹懶爬下樹便便
樹懶便便和皮毛內小生物的共生關係示意圖。本篇論文Fig.3

三趾樹懶會固定一段時間爬下樹便便,到了地面後,那些躲在毛皮裡的樹懶蛾就伺機在新鮮的屎糞中產下牠們的卵(圖-a)。卵孵化後幼蟲就以專食樹懶便便為生,頭好壯壯地長大,等到下幾次樹懶再度爬下樹排便時,這些小蟲子會長大成蛾(時間match地相當好),便跳上了專屬於牠們的樂園,也就是那隻正在上廁所的樹懶的毛皮中(圖-b)。

看起來樹懶蛾佔盡了好處,對樹懶而言呢?實驗結果發現樹懶(比較二趾和三趾樹懶)身上的蛾密度越高,毛皮當中的「無機氮濃度」和「綠藻的量」就越高(圖-c),成正向的關係(蛾死掉後會被分解者 [例如真菌]分解,進行氨化作用增加無機氮源,此舉可以刺激Trichophilus 綠藻的生長,因此成就了「樹懶菜園」)。

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科學家也發現到這些三趾樹懶會去食用牠們毛皮上的這些綠藻,最酷的是,這些綠藻對樹懶來說是非常『容易消化』而且提供的『脂質養分』較高(圖-d)。回想一下,這些無機氮的來源正是那些樹懶蛾的貢獻,此貢獻使得綠藻得以大量生長,為樹懶提供了相當方便且營養的隨身便當!特別在三趾樹懶這樣獲取能量較受限的生活型式物種,大費周章爬下樹排便的可能原因,除了為樹懶帶來相當珍貴的營養來源外,也大幅鞏固了如此精細、經歷長時間演化的共生關係,保全了最獨特巧妙的樹懶皮毛生態系~

最後感謝來自哥斯大黎加三趾樹懶寶寶的提問,讓我們一起謝謝牠~

小樹懶表示因為獲得新知十分開心,找來了牠在哥斯大黎加樹懶救援中心的好友們,希望我們能夠聽聽「樹懶怎麼叫呢(What does the sloth say)?」(警告,以下影片萌度破表,會讓人無法抽離!)

 

參考文獻:

Pauli et al. (2014) A syndrome of mutualism reinforces the lifestyle of a sloth. Proc. R. Soc. B 281:20133006

文章難易度
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曾 文宣
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我是甩啊!畢業於臺灣師範大學生科系生態演化組|寫稿、審稿、審書被編輯們追殺是日常,經常到各學校或有關單位演講,寒暑假會客串帶小朋友到博物館學暴龍吼叫。癡迷鱷魚,守備領域從恐龍到哺乳動物,從陰莖到動物視覺,因此貴為「視覺系男孩」、或被稱呼「老二大大」。
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樹獺皮毛中的寶藏
科學人
・2014/05/28 ・550字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

樹獺背部絨毛是微生物的大本營,科學家可望從中發現新藥。

撰文 / 納維爾(Rachel Nuwer
翻譯 / 張薰文
sm147-15科學家經常在意想不到之處發現許多疾病的治療方法。數年前,微生物學家希金巴坦(Sarah Higginbotham)和一位生態學的同事討論她要如何尋找具生物活性的生物,也就是會分泌物質抑制其他生物生長的物質。希金巴坦說:「當我告訴他,我想找一個很多生物一起生長的地方,他說:『樹獺會是你要找的完美對象。』」

以樹獺進行微生物研究,如同中了樂透,因為牠們不常移動、移動時也相當緩慢,而且牠們皮毛上極其細微的溝槽是藻類、黴菌、細菌、蟑螂和毛毛蟲完美的溫床。

同事的建議激發了希金巴坦對樹獺的興趣,她短暫參訪巴拿馬的史密森尼熱帶研究所時,採集了九隻三趾樹獺(中美洲和南美洲最著名的定棲性樹棲哺乳類)的毛髮樣本。在這些樣本中,他發現了28種不同的真菌菌株,其中可能有許多新種。希金巴坦目前任職於英國女王大學,她和同事發表在《科學公共圖書館總刊》(PLoS ONE)的文章指出,他們確認其中有些真菌菌株具有生物活性,能抵抗引發瘧疾和南美錐蟲病的寄生蟲、一種乳癌細胞株,以及許多種有害的細菌。整體而言,他們在樹獺的皮毛中發現20幾種可能產生新藥的線索。

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SA原文:Drugs from a Sloth’s Back

刊載於《科學人》2014年第147期5月號

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《科學人》雜誌-遠流出版公司於2002年3月發行Scientific American中文版,除了翻譯原有文章更致力於本土科學發展與關懷。

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松露的兩性人生
國科會 國際合作簡訊網
・2012/05/22 ・921字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

解開松露的祕密,也證實了此一現象的複雜性和這種珍貴真菌與環境的共生關係,並可理解為什麼自二十世紀初,其產量就因為生態系統的改變而開始下降。(圖片來源:sgillies@Flickr,根據創用CC-By 2.0條款使用)

黑松露 (Tuber melanosporum) 又稱佩里戈爾松露 (Périgord),其基因組定序結果已於 2008 年由法國國家農業研究院 (INRA) 發表,提供了一個新的土壤研究方法。國家農業研究院透露,黑松露不像其他同宗個體的真菌,而是一種異宗配合的真菌,它只能以融合兩種菌絲(真菌看不見的部分,細絲網絡在土壤中發展)的方式來繁殖。

發現此現象後一年所進行的測試,證明植入菌絲的菌根植物存在兩種性別。今日,某些真菌生產者生產的一年生植物中,85% 帶有兩種性別,以國家農業研究院的方法開發植物的 Damien Berlureau 認為:「我們已經開始分析土壤、樹根與土地的相互作用,發展可能會很快」。

法國松露栽培者聯會 (FFT) 主席佩里戈爾 (Jean-Charles Savignac) 認為:「在法國生產三十噸松露還稱不上爆炸型的成長率」。事實上,它需要五年的生產時間,十年之後才能獲得生產回報。

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生態系統的變化

解開松露的祕密,也證實了此一現象的複雜性和這種珍貴真菌與環境的共生關係,並可理解為什麼自二十世紀初,其產量就因為生態系統的改變而開始下降。今日,實驗室的研究方向與土地應用的實驗相關。

多爾多涅省 (Dordogne) 農業廳負責區域技術發展的技術員 Patrick Réjou 和法國其他地區的研究人員一樣,針對實驗用的佩里戈爾黑松露,利用帶有兩種性別的新種植物,進行一項測試計畫。

這個計畫包括分析性慾的運作方式、測試干預方法。研究員將兩種性別的孢子散播在菌根樹下的「熱區」,這裡是松露出現的地方,也是試圖用栽培法取代過去自發性發芽的區域。技術路線包含所有可能的變因,例如尺寸、灌木種類、用手工或機械除草、土壤類型、噴頭類型、孢子年齡、投入孢子的方法。

法國松露栽培者聯會研究主任暨國家農業研究院實驗方案協調員 Jean-Marc Olivier 確認,在目前的實驗狀況下,若松露證實可以種植,「它還需要有雜草的鈣質草原。只有在尊重自然環境之下,植物育種才能有成果。」

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作者:駐法國代表處科技組
資料來源:法國《世界報》(Le Monde)[2011-12-30]

轉載自國科會國際合作簡訊網

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尼莫的房事-從出生搖籃到生命的搖籃
大海子
・2012/05/11 ・895字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 473 ・五年級

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小丑魚與海葵有著密不可分的共生關係
小丑魚與海葵有著密不可分的共生關係

小丑魚與海葵共生是眾所週知的事實,然而那是小丑魚的父母而不是小丑魚寶寶,在海底總動員電影中,尼莫的產房並不在海葵當中,卻是在大海葵下的一個岩洞之內,難道說小丑魚寶寶就不需要海葵的保護嗎?

關鍵問題在於是海葵的觸手是有毒的,而且毒性對魚特別有效,遇到侵犯者會射出毒針,將其麻醉之後,再用觸手將牠拖入口中,大唁美食一番。成體的小丑魚身體有保護的黏液,因而不會受到海葵的攻擊,反而遇到天敵可以躲入海葵觸手林當中獲得保護;而小丑魚也會驅逐攻擊海葵的其他魚類,清除小海葵身上的異物,讓海葵屋保持健康,稱得上是一位好管家。但是小丑魚並非一出生就可以大喇喇地住進海葵屋,因為剛孵化的小丑魚寶寶是光溜溜的,全身上下都沒有任何保護魚鱗,要等到魚鱗長出來之後,才有機會搬進海葵屋之中;若是在此之前還要強硬進駐海葵屋的話,那就會受到海葵無情的毒針攻擊,嚴重的話,甚至會死於非命,反而成為海葵的美味大餐。

即將孵化的小丑魚身體潔淨透明沒有魚鱗(圖片取自http://www.ird.fr/peches-et-pecheurs-du-sud)
即將孵化的小丑魚身體潔淨透明沒有魚鱗(圖片取自http://www.ird.fr/peches-et-pecheurs-du-sud)

因此當尼莫剛出生的時候,就算不被人類抓走,也是有「屋」歸不得,也不能與父母同住一房,只能在外隨水波四處漂流直到全身魚鱗都長完全了(除了體型較小之外),其體色體態都與成體相差無幾,才能開始找尋自己喜好的海葵屋。但並不是和海葵房東初次見面一見鍾情,就可以搬進去住,在此之前還要接受海葵無情毒針的鞭打;開始之初小丑魚先是慢慢地接近海葵,一旦受到攻擊之後趕快閃得遠遠的。如此來來回回幾次之後,直到小丑魚身體適應了,開始有了保護身體的黏液,房東海葵漸漸地習慣了小丑魚的存在,釋出善意不再攻擊小丑魚了,此時小丑魚才會大大方方地搬進海葵屋,與海葵一起過著幸福快樂的日子。

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如何讓小丑魚接近海葵

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大海子
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希望以人文關懷的觀點,將海洋生物世界中的驚奇與奧妙, 透過多媒體的設計與展現,分享個人心得給社會大眾, 期望能引起更多人關心海洋的公共議題, 為保護海洋略盡一份心力。