生態與演化

生物種概念

生物種概念 (Species)
臺北縣崇光女子高級中學生物科陳昱儒實習老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

不論對於大人或小孩,長頸鹿都是大家所熟知且喜愛的野生動物。長頸鹿在動物學上的分類,一直以來都被認為是一個物種 (Species),其下由毛皮斑紋與分布範圍再區分為九個亞種(Subspecies),在國際自然保育聯盟(IUCN)紅皮書中列為「低危」物種。

然而根據美國加州大學洛杉磯分校生態與演化生物學系教授布朗領導的團隊針對粒線體DNA與基因座的研究,發現到長頸鹿可分為六種不同的物種,這項新發現將影響到我們對於長頸鹿保育的策略。

親緣關係樹(Phylogenetic Tree)

親緣關係樹(Phylogenetic Tree)
台北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

生物學家對於了解古今生物間的關係一直都保持高度興趣,而博物學家達爾文所提出的演化論是目前較為大多數人所接受的理論。目前生物的五界中原核生物界往原生生物界、真菌生物界、植物界、動物界,顯示生物在這個過程中,是由簡單往複雜的結構以持續且極緩慢的速度進行著。達爾文的天擇說理論內容提到,首先生物個體之間存在著性狀差異,當物種過度繁殖時,為了生存及延續後代,生物間必須競爭食物、生活空間及繁殖機會,而競爭的結果,只有能適應環境的個體才能生存下來,不能適應環境的個體就會遭到淘汰。

所以很多人都以為留存下來的後代都是「適者」,但目前的現代演化理論已經修正為後代也可能只是「幸運者 」。

演化史上的遺傳標記-Alu序列(Genetic Marker)

演化史上的遺傳標記-Alu序列(Genetic Marker)
台北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

遺傳學家依賴DNA鹼基對序列的變異,判定物種間的親近程度,而DNA上微小的序列差異,導致蛋白質產物的差異,影響生物體的身體構成和執行生化反應,被稱為多型性(polymorphism)。

事實上,許多基因變異是中性的,並不直接影響生物的外表特徵,但是有些基因變異會造成同種生物間的性狀差異或是導致遺傳疾病的發生。

不同的遺傳多型性在世界各地出現的頻率不同,所以科學家藉由分析基因出現頻率或是差異,將人類依照發源的地理範圍作區辨。

從亞洲黑熊與台灣黑熊談特有生物保育下(Conservation)

從亞洲黑熊與台灣黑熊談特有生物保育下(Conservation)
台北縣崇光女子高級中學生物科陳昱儒實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

特有生物v.s特有種(Endemic Species)與特有亞種(Endemic Subspecies)
特有生物普遍的定義為「僅自然侷限分布於某一區域的生物種類」,包含特有種與特有亞種。

特有種(Endemic Species)指的是「某一物種因歷史、生態或生理因素等,其分布僅自然繁衍於某一局限的地理區域,而未在其他地區出現時,則稱此物種為該地理區域之特有種」。而特有亞種(Endemic Subspecies)的定義基本上與特有種相同,其差異在於亞種在分類屬於種之下,同種之間交配可產下具生殖能力的下一代,因此特有亞種與在非自然情況下與其它亞種交配也會繁殖有生殖能力之後代。

台灣位於亞熱帶與熱帶地區之間,高度差異大,因此有著複雜的地形與環境條件,又加上與大陸地區以海區隔成的海島特色,許多在冰河時期遷移而來,或是隨海漂流而來的物種定居於此,經過長時間與環境的交互作用,在孤立的海島演化出與其它地區不同,自己的一套生存方式。也因此台灣的特有種數量佔全世界比例甚高,例如4000多種維管束植物中,特有種約有1000種,占了27%,25000多種的野生動物中特有種則有10000多種,占45%以上,而許許多多的特有亞種更不用說了,給予其更多的時間,都有機會變成台灣特有種。

從亞洲黑熊與台灣黑熊談特有生物保育上(Conservation)

從亞洲黑熊與台灣黑熊談特有生物保育上(Conservation)
台北縣崇光女子高級中學生物科陳昱儒實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

2008年3月,國家地理頻道的「綻放真台灣」系列播放主題「搶救台灣黑熊」,述說野放台灣黑熊的計畫,其圈養與訓練小黑熊的過程表現出黃美秀博士對生態保育的用心,然而最後的結果因為證明小黑熊為台灣特有黑熊—台灣黑熊,而非其他地區亞洲黑熊的證據不足,錯過野放時機宣告失敗,令人惋惜。

亞洲黑熊小檔案
亞洲黑熊(Selenarctos thibetanus),分類上屬哺乳綱、食肉目、熊科,主要分布地區分為兩區,分別是從西伯利亞東部到中國東北和日本以及從阿富汗和巴基斯坦到越南和泰國。棲地主要為在海拔1000~3000公尺的山林,冬季會至低海拔地區過冬。黑熊在頸部和肩部有黑色鬃毛狀的長毛,胸部有白色的V字形斑紋。下巴有淡色毛,鼻吻部帶粉紅色都是典型特徵,平均身高約1.5~2公尺,重約200公斤。為雜食性,以堅果、橡實、漿果和其他水果、蜂蜜、昆蟲和腐肉為生,有時也捕食綿羊或山羊。黑熊擅長爬樹,能在樹上築巢休息,不過通常會在倒塌的樹根下挖洞築巢。若生活在較冷的地區也會有短暫的冬眠。在繁殖方面,3年達到性成熟,野外的黑熊平常獨自行動,只有在交配季節才與其他異性個體接觸。妊娠期為6~8個月,一次產約2~4胎,育幼兩年。平均壽命約33年。

氣候變遷與生物棲地改變(Climate and Biotope Change)

氣候變遷與生物棲地改變(Climate and Biotope Change)
台北縣崇光女子高級中學生物科陳昱儒實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

常常聽人說:「現在天氣都怪怪的」、「以前這個季節不會這樣啊」之類對於氣候改變的話,而我們確實可以感受到似乎一年比一年熱,而溫度的改變對於生物多樣性又會有怎麼樣的影響呢?

氣候變遷(Climate Change)與全球暖化(Global Warming)
氣候變遷(Climate Change)與全球暖化(Global Warming)皆為常被共同提到的議題,而氣候變遷與全球暖化兩個概念之間的關係究竟為何?就以下內容進行說明。

首先談到全球暖化(Global Warming),簡單而言就是因為大氣中二氧化碳等溫室氣體濃度上升造成應該反射於太空中的熱能被留存於大氣之中,造成過去我們所知如同園藝溫室效果的溫室效應(Atmospheric Greenhouse Effect),同時年均溫有逐年上升之情形。而全球暖化氣溫升高的情況,影響了原本既有的洋流方向,改變了水氣原有的傳播方向,進而影響降雨的狀況,這些各地氣候與原有狀況差異甚大之情形,就是氣候變遷(Climate Change)的現象。

從昆士蘭的「蟾蜍滾出日」談防治入侵種(Alien Invasive Species)

從昆士蘭的「蟾蜍滾出日」談防治入侵種(Alien Invasive Species)
台北縣崇光女子高級中學生物科陳昱儒實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

昆士蘭的「蟾蜍滾出日」
2009年3月28日晚間,在澳洲的昆士蘭開始了「蟾蜍滾出日」的活動,捕捉會散播沙門氏菌,同時也會吃掉本地昆蟲、蛙類的入侵種「甘蔗蟾蜍」,至29日,不論老少都帶著一大袋蟾蜍給專家檢查,經確定後撲殺。

甘蔗蟾蜍是多年前從澳洲引進,為了要吃掉以農作物為食的甲蟲,然而甘蔗蟾蜍因為跳高高度不足,無法達到預期的效果,此外,還在無天敵的澳洲大量繁殖,威脅到本地物種的生存,也因此提出了「蟾蜍滾出日」的活動。

為什麼要舉辦「蟾蜍滾出日」的活動,針對入侵種做防治呢?主要的原因在於這些非本土物種來到此地,因環境適合,又沒有原有棲地的天敵威脅,進而生存下來,大量繁殖並威脅到本地的物種,有時甚至造成特有種瀕臨滅絕,使得生態失去平衡,因此認識入侵種與加以防治,也是維持自然生態的重要措施。

恐龍怎麼不見了-下(The Disappearance of Dinosaurs)

恐龍怎麼不見了-下(The Disappearance of Dinosaurs)
臺中市立向上國民中學自然領域郭章儀老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

推測另一個造成滅絕的原因則是德干地盾的火山爆發(Deccan Traps,是個大火成岩省,位於印度南部的德干高原,是地表上最大型的火山地形之一。德干地盾由多層洪流玄武岩所構成,厚度超過2,000公尺,面積為50萬平方公里),因為這次火山爆發始於6,800萬年前,並持續超過200萬年,所以當時認為德干地盾火山爆發所造成的滅絕事件應該是逐步、緩慢的。但現在有證據顯示,有 2/3的德干地盾地形,是在一萬年內形成的,發生於6,550萬年前。顯示這次火山爆發造成了快速的滅絕事件,可能在數千年內,但影響還是遠比撞擊事件長。德干地盾火山爆發藉由數種方式造成了滅絕事件,灰塵與二氧化硫與二氧化碳等溫室氣體大量噴出,灰塵使地表的日照量下降,植物的光合作用減少;當灰塵慢慢降落至地表時,火山爆發噴出的二氧化碳氣體,增加了溫室效應。許多植物因此而死亡,草食性恐龍因沒有食物而滅亡,而肉食性恐龍也相繼滅絕。。在恐龍大規模滅絕前,火山爆發噴出的氣體,似乎與全球暖化有關。有證據指出在隕石撞擊事件之前的50萬年內,大氣溫度曾上升8°C。

恐龍怎麼不見了-上(The Disappearance of Dinosaurs)

恐龍怎麼不見了-上(The Disappearance of Dinosaurs)
臺中市立向上國民中學自然領域郭章儀老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

從小到大,不論東方或西方,孩子們幻想中怪物的代名詞就是「恐龍」,恐龍-這種神秘卻又醜陋的生物,讓許多兒童、科學家、小說家……甚至電影製片都沉迷其中無法自拔,這群在中生代稱霸整個地球的巨獸,又為什麼會集體消失?牠們到底去了哪裡?

早在數千年前,人類就已發現恐龍的化石,但當時並不曉得這些石頭的真實面目。古代中國人將恐龍化石認為是中國神話中的龍骨頭,並在史書中留下相關紀錄。例如在東晉時期成書的《華陽國志》中,作者常璩便記錄到,四川武城曾經發現龍的骨頭。春秋時期,會稽山挖到一堆巨獸骨骼,難以車載,有人去請教孔子,他回答:這是「防風氏」之骨,幫禹治水的龍,因遲到被當場斬殺埋於該處,或許這就是歷史上最早見到恐龍化石的紀錄呢。中國本部的居民已挖掘恐龍化石多年,認為這些骨頭來自於龍,可當作中醫的藥材,許多恐龍化石便因此被無知農民磨成粉末而消失。

冷凍方舟計畫(Frozen Ark)

冷凍方舟計畫(Frozen Ark)
台北縣崇光女子高級中學生物科陳昱儒實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

科學的發展越來越發達,連冷凍的細胞都能再解凍,且能有正常的功能。說到冷凍細胞,不免就會想到冷凍精子、卵子應用在人工受精的過程,但是科學家發揮了創意,將冷凍技術與保育相結合,那又是怎樣的故事呢?

冷凍動物園(Frozen Zoo)與冷凍方舟(Frozen Ark)計畫
先從早一點的故事開始說起,在提倡保護野生動物的時代,動物園的角色也改變成肩負保育與繁殖野生動物的責任。除了協助園內動物繁殖之外,動物園也開始利用冷凍技術,將野生動物的精子、卵子與胚胎等遺傳物質保存於攝氏零下196度的液態氮,若冷凍方法正確,最長的保存期限可達數百、數千年之久。這樣的計畫是希望確保物種的多樣性,一旦這些瀕危物種絕種時,再將樣本解凍,透過人工方式,以相近現存物種為代理孕母進行培育。

目前世界上有許多動物園著手進行相關計畫,其中屬美國的聖地亞哥動物園最為發達,已有355種3200個體的細胞被保存下來。而台灣的台北市立動物園也在2004年開始由動物組與獸醫室共同合作建立「野生動物遺傳物質典藏庫」,有系統地採集與保存動物園內動物的遺傳物質。

而冷凍動物園的概念繼續發展,由英國自然史博物館協同倫敦動物學協會與英國諾丁漢大學遺傳學學院於2004年7月開始將冷凍動物園重新命名為冷凍方舟(Frozen Ark)計畫。其計劃名稱起源於聖經故事中的諾亞方舟,目的為收集數千至1萬種瀕危物種的DNA與組織樣本進行急速冷凍後,保存於攝氏零下80度的永久保存環境,收集對象包含哺乳類、鳥類、昆蟲與爬行動物。就收集的第一階段,已收集撒哈拉沙漠的「彎角劍羚」、墨西哥的「索哥羅鳩」及「黃色海馬」。

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