生命科學

膜電位與動作電位 -上

膜電位 (Membrane Potential)與動作電位 (Action Potential)-上
臺北市私立再興中學生物科蔡緻怡老師/國立臺灣大學動物所陳俊宏教授責任編輯

細胞在靜止狀態下,可以利用微電極測出細胞膜內外存在著電位差,即所謂「膜電位 (membrane potential)」。

這是因為細胞內外離子分佈不均勻所造成的現象,導致細胞內的電位較低,細胞外的電位較高,呈現「外正內負」的差別。

一般而言,細胞外的鈉離子與氯離子較胞內多,而細胞內的鉀離子較胞外多,究竟是什麼原因造成離子分佈不均勻呢?

突觸間傳導

突觸間傳導 (Chemical Synapse and Electrical Synapse)
臺北市私立再興中學生物科蔡緻怡老師/國立臺灣大學動物所陳俊宏教授責任編輯

神經系統的存在可使動物對於刺激能產生動作或反應,然而訊號的傳遞並非單憑一條神經就能完成,而是需要經由多條神經的「轉換」,才能順利將訊號傳至目標。
神經元和神經元相接處稱為「突觸 (synapse)」,依訊號傳遞的方向則可將神經元分為「突觸前神經元 (presynaptic neuron)」與「突觸後神經元 (postsynaptic neuron)」。在現今的生物體中發現有兩種突觸形式的存在:化學突觸(chemical synapse)與電突觸 (electrical synapse)。

皮膚電阻的感應與測謊

皮膚電阻的感應 (Galvanic Skin Response,GSR)與測謊
臺北市私立再興中學高二智班許紘爾、翁甄敏撰寫/生物科蔡緻怡老師修改/國立臺灣大學動物所陳俊宏教授責任編輯

於電影或是CSI犯罪現場影集常看到嫌疑犯接受測謊,作為法院審理案件的證據之一,這是如何辦到的呢?口頭的言語或部分的肢體反應其實都可以被刻意隱藏,而測謊的原理,則是觀察比較受測者是否有不由自主產生的異常生理反應。說謊者可能因恐懼、壓抑等情緒造成交感神經興奮,進而影響血壓、脈搏、呼吸、內分泌腺活動、肌肉緊張、皮膚溫度及皮膚導電反應改變,因此測謊即是透過測量記錄這些現象作為研判的依據。

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。

水分攝取與尿液形成的調節 (Urine Formation)-下

水分攝取與尿液形成的調節 (Urine Formation)-下
台中市立向上國民中學自然領域郭章儀老師/國立台灣大學動物所陳俊宏教授責任編輯

請參閱水分攝取與尿液形成的調節 (Urine Formation)-上

尿液形成的過程包含濾過作用,再吸收作用及分泌作用:

以人為例:每分鐘在腎小球過濾出的液體(一般稱為初期尿)大約有100至120 cc左右,如果全部都變成尿液排出,以一天24小時(1440分鐘)計算,每天我們的尿量會達到14到15公升,還好事實卻不是如此。

水分攝取與尿液形成的調節 (Urine Formation)-上

水分攝取與尿液形成的調節 (Urine Formation)-上
台中市立向上國民中學自然領域郭章儀老師/國立台灣大學動物所陳俊宏教授責任編輯

腎臟可以透過尿液排出量的多寡,調節身體的水分狀況。腎臟是身體中最主要的排泄器官,位於腹膜後壁,掛在脊椎兩側,左右各一。腎臟構造上與功能上的基本單位稱為腎元,由腎小球與腎小管構成。

1.腎小球:是尿液形成時,進行過濾作用的場所。
(1)由腎動脈分支來的微血管網構成,包在鮑氏囊內,稱為絲球體。
(2)入球小動脈較粗短,出球小動脈較細長。
(3)出球小動脈彎至腎小管附近,復分支成微血管網分布在腎小管外壁上,然後又匯合成小靜脈,注入腎靜脈。

微絨毛(Microvillus)

微絨毛(Microvillus)
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

上皮組織(epithelial tissue)由密集的細胞組成,細胞形狀較規則,細胞間質很少,大部分上皮覆蓋於身體表面和襯貼於有腔器官的內面,稱被覆上皮。有些構成腺體,稱為腺上皮。上皮組織的細胞呈現明顯的極性(polarity),即細胞的兩端在結構和功能上具有明顯的差別。上皮細胞的一面朝向身體表面或有腔器官的內面,稱為游離面;與游離面相對的另一面朝向深層的结締組織,稱基底面。上皮細胞的基底面附著於基膜,基膜是一層薄膜,上皮細胞藉此膜與結締組織相連。上皮組織中沒有血管,細胞所需的營養依靠結締組織內的血管透過基膜供給。位於身體不同部位和不同器官的上皮,面臨不同的環境,功能也不相同,細胞頂部常具有不同的結構,以適應各自的功能需要。上皮組織具有保護、吸收、分泌和排泄等功能,位於身體不同部位和器官的上皮常以某種功能為主。如身體表面的上皮主要功能為保護,而消化管腔內面的上皮除有保護作用外,還有吸收和分泌的功能;腺上皮的主要功能則是分泌。

鯨鬚(Baleen/Whalebone)—鬚鯨類的攝食構造

鯨鬚(Baleen/Whalebone)—鬚鯨類的攝食構造
桃園縣立幸福國中自然與生活科技領域陳美如老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

鯨目(學名Cetacea)包含了大約八十種大型的生活在海洋中的有胎盤哺乳動物,現存物種可分為兩個亞目:鬚鯨(Mysticeti) 和齒鯨(Odontoceti)。

齒鯨類除了抹香鯨之外,多為小型鯨豚,齒鯨類的共同點是口中生有細密的小齒(多達數百顆),主要掠食魚類、烏賊等生物,有些會捕食海洋哺乳動物和海鳥,如虎鯨。目前齒鯨共有9科68種,這類動物有獨特的回聲定位感知環境的能力。

鬚鯨類的動物通常較大,一般的體型皆在七公尺以上,而且雌的比雄的還要大,目前共有4科11種(如附錄)。鬚鯨類的共同特點是口中多半沒有牙齒,由上頷皮膚特化,向下延伸出許多鯨鬚板(baleen plate),鯨鬚板呈三角形,由角蛋白(keratin)組成,和頭髮或指甲是相同的成分,質地堅硬但富有彈性,上面的流蘇狀鯨鬚具有濾食(filter feeding)的功能。

齒舌(Radula)

齒舌(Radula)
新竹市私立光復高中生物科呂佳毓老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

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圖片來源:維基百科

多數軟體動物如蝸牛、蛞蝓,口中都有一特殊的長帶狀磨食器官,稱為「齒舌」(Radula),就像舌頭上長出許多排牙齒一樣。

齒舌是軟體動物的攝食構造,在食物進入食道前會先用齒舌來碎削或切斷處理食物,然後再刮取食物下來經過唾液的潤滑進入食道,所以軟體動物並不像一般動物在口中利用頜或顎來幫忙將食物咬碎,比較像用砂紙般的齒舌來刮取食物,而且齒舌雖然會不斷磨損,但是齒舌後方的齒舌囊還會不斷製造新的牙齒向前補充,一生都不怕會沒牙齒呢!

除了蛤、貽貝、扇貝、牡蠣等雙殼綱(Bivalvia)動物之外,所有的軟體動物皆具有靈活的齒舌。所以喇舌對蝸牛而言是會喇出「蝸」命的。

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