生態與演化

為萬物量身打造的「繁殖策略」(Reproductive Strategies)-上

為萬物量身打造的「繁殖策略」(Reproductive Strategies)-上
台北縣聖心女中生物科教師許家榕/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

無論是哪一種繁殖策略,都是為了要有效延續族群的長期演化結果。

不同的物種有著大不相同的繁殖策略。產生子代數量不多的動物,能投入更多資源以培育和保護每個子代,也因此不需要產生那麼多數量的子代。反之,產生子代多的動物,可能投入較少的資源到每個子代,這些類型的動物常有許多子代出生後不久就死亡,但通常子代仍有足夠的生存個體數以維持族群。

例如人類,從出生至性成熟、甚至產生子代,就需要很多年後。但其他繁殖很快的物種,多數子代活不到成年。例如兔子(8個月後成熟,每年可以產生10~30個子代),平均壽命5~12年;果蠅(10-14天後成熟)每年可以產生多達 900個子代,平均壽命約一個月。

兩個主要的繁殖策略:K -擇汰(K-selection)和r -擇汰(r-selection)。

蜜蜂的訊息溝通 (The Communication of Honeybees)

蜜蜂的訊息溝通 (The Communication of Honeybees)
臺北市立仁愛國民中學自然與生活科技領域黃郁芸老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

社會性動物間的訊息溝通是不可或缺的,因此群居的社會性昆蟲–蜜蜂,其個體間的訊息傳遞發展相對於其他昆蟲而言是較完善的。目前已知蜜蜂的訊息交流主要是藉由『舞蹈』和『費洛蒙』兩種模式進行,及第三種『聲音』的模式。

奧地利動物學家馮孚立(Karl von Frisch)早年研究發現蜜蜂能辨別除了紅色外的所有色彩,甚至能接收紫外光;此外,也發現蜜蜂除了視覺,同時也具有嗅覺。而馮孚立後期的研究,則發現蜜蜂會將蜜源的方向和距離等訊息編碼於舞蹈裡,利用舞蹈的方式來傳達蜜源的所在。

印痕作用(Imprinting)-偽親子關係

印痕作用(Imprinting」)-偽親子關係
天主教聖心女子高級中學生物科許家榕老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

「印痕」,又稱為「銘印、印記、印跡」。在動物行為學中指的是一種學習模式。通常在一段短暫的時期(敏感時期),環境刺激會長久植入個體並改變其行為,看來就好像先天的行為一樣,但仍是經過經驗、學習,由關鍵的刺激形成的現象。

印痕一般常指幼小的動物出生後會固定了牠的第一個學習到的視覺、聽覺或觸覺經驗,永留腦中不易消失,此後並跟隨該目標、對象,自然界中通常是自己的父母親。以後的行為,無論是模仿、或是對聲音、顏色及形象等刺激所產生的反應,無不以這個第一印象為範例。

印痕行為中主要被深入研究的對象是鳥類,例如:雞、鴨或鵝。但一些類似且相對明顯的印痕行為發生在一些哺乳動物的幼體和一些魚類和昆蟲。例如:狼孩、人猿。在綠頭鴨的雛鴨和一般家中飼養的小雞,印痕在幾小時內就完成了。

簡介附生植物(Epiphyte)-上

簡介附生植物(Epiphyte)-上
台北縣立碧華國民中學自然領域張世玪老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

在一般人的印象中,植物會從土壤中吸收水分和礦物質,並利用光合作用製造碳水化合物,供植物本身生長利用。

但有極少數的植物會利用吸附構造附著在其他植物體表或寄生在其體內,此類植物稱為寄生植物,被寄生的植物稱為宿主植物。寄生植物會吸取宿主植物的水分和養份,完全仰賴宿主植物為生。

本文所要探討的附生植物也棲息在其他植物體表,這些附生植物和前述的寄生植物,又有何差異呢?

一、附生植物的定義
附生植物(Epiphyte),也稱為著生植物或表生植物,專指依附在其他植物體表生長的植物,被其依附的植物亦稱為宿主植物。附生植物通常在生活史中,至少會有部分時期依附於宿主植物,完全不與地面接觸,與寄生植物不同之處,在於附生植物只是依附在宿主植物的莖幹和枝條上,使本身更易於獲取日光以利光合作用進行,至於水分,則得自雨水、露水或空氣中的水氣。

死與新生-射線與生命的起源(Radiation)-下

死與新生-射線與生命的起源(Radiation)-下
台北縣立中平國中自然與生活科技領域教師李佟位老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

 請參閱死與新生-射線與生命的起源(Radiation)-上

 經過一週的連續實驗,包括胺基酸等物質於實驗中自然產生。米勒實驗得到重大的成功和啟示,但也多處備受質疑,其中之一便是,電弧放電雖是實驗室中方便的能量來源,米勒所施加的電能卻多於自然界中閃電的能量。

這時便有另一個遠比閃電更強大的能量來源可擔負此一重任,那便是來自太陽的X光(X-Ray,波長0.1~10nm)與紫外線(Ultraviolet,UV,波長200~400nm)。

X光和紫外線的存在猶如雙面刃,它們能提供複雜有機物質形成所需要的能量,卻也能如前所述,破壞生物的遺傳物質;雖說突變可以成為天擇的材料,但突變若來的又快又多,導致原始生命的死亡,那也就沒有天擇可介入的餘地了。

尤其根據恆星的生命史來推算,35~40億年前的太陽亮度雖然只有現今的75%,但卻釋放出更多的X-Ray和UV光。那麼,太古時代的最初生命,要如何避開這來自天空的危機呢?

內共生理論(下)

內共生理論 (Endosymbiotic Theory) -下
國立苗栗高級中學生物科郭美貞老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

請參閱:內共生理論(Endosymbiotic Theory)-上

比較核糖體的同質性,會發現粒線體中的核糖體很類似細菌的核糖體,例如:它們都對鏈黴素等抗生素敏感,但卻不同於真核細胞中的核糖體。除此之外,粒線體還具有自我分裂的能力,而且還是和細菌相同的二分裂法(binary fission):先從中央凹陷、束緊、再一分為二。這些特徵都指向了「粒線體曾經是細菌,後來進駐另一種大型細菌與之共生」的想法。粒線體的祖先可能是一種好氧的(aerobic)掠食細菌,會侵入真核細胞的細菌祖先體內吸取養分,並在其中進行複製。在演化的長河中,這種掠食關係逐漸轉為互利共生的關係,共生建立起來後,細胞可以提供粒線體養料,粒線體提供細胞能量(ATP)。

內共生理論(上)

內共生理論 (Endosymbiotic Theory)-上
國立苗栗高級中學生物科郭美貞老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

地球上生物的演化,從原核細胞 (prokaryote) 跳到真核細胞 (eukaryote) 的過程是很突然的。原核細胞所有化學反應都混在細胞質 (cytoplasma) 裡進行,而真核細胞比原核細胞更大、更複雜,在細胞內發展出迂回曲折的內膜 (endomembrane),包括圍繞著染色體 (chromosome) 的核膜 (nuclear envelope),以及利用氧氣產生能量的粒線體 (mitochondrion),開始發展「將不同反應放在不同胞內構造進行」 的能力。

有細胞核的真核細胞,繼續演化出更複雜的多細胞生物,形成現在地球上多采多姿的生物世界。真核細胞的出現可說是生物史上最戲劇性的一幕,到底事情是如何發生?

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