遇見科學

台灣是鳥類生態豐富的「賞鳥寶島」，不少國外鳥迷還會不辭千里飛到台灣賞鳥。而許多民眾到戶外用望遠鏡觀察鳥兒千姿百態時，總會對牠們五顏六色、美麗多變的羽毛發出讚歎之聲，也不禁好奇為何鳥類羽毛顏色可以如此多變。為解開鳥羽絢爛多彩的謎底，台灣大學組成跨領域研究團隊，歷經三年終於從羽毛黑色素幹細胞解開色彩斑斕的羽色之謎，研究成果登上頂尖科學期刊─《Science》。
侏儸紀恐龍就已長出羽毛
「鳥類是從恐龍演化而來，在侏儸紀時代的恐龍，就已演化出第一根雨毛，換言之侏儸紀時的恐龍就已看得到多樣化羽毛顏色。」參與鳥羽研究的台大醫學工程研究所副教授林頌然表示，早在一百年前，國外就有不少學者想探索鳥羽多變原因，但始終沒有找到確定結論，以至於謎底遲遲無法解開。
原因就在於鳥羽中的「黑色素幹細胞」並無色素，很難從組織切片中找到黑色素幹細胞正確位置，使得許多前人研究都無法突破瓶頸。
為此，研究團隊以「台灣黑羽土雞」為實驗對象，並運用現代幹細胞學及分子生物學的方法，成功發展出分子探針與標記模式，終於順利從台灣黑羽土雞身上發現了羽毛黑色素幹細胞的證據，釐清了「黑色素幹細胞」原來是隱藏在羽毛的底部沒有色素的表皮處，而不是像過去學者認為黑色素幹細胞是位於羽囊正中央或外部的認知。為進一步了解鳥類羽毛的黑色素幹細胞排列方式，團隊利用「三維影像重組」觀察到鳥羽黑色素幹細胞是採「水平圓環形」排列，並環繞於羽毛的底部。當羽毛啟動新生長期時，就會活化而產生有顏色的黑色素細胞，使得這些有顏色的黑色素細胞，向上移動至生長中的羽毛，使鳥羽出現各種顏色。
研究指出，不同種類的鳥類羽毛，也會隨著季節更迭與鳥類年齡，而衍生出周期性生長及更換羽毛的情況。有趣的是，當鳥羽轉白時，部分黑色素幹細胞仍會繼續保存在環形結構上，等羽毛重新再生時，就可讓這些幹細胞重新活化、再生出色素來。
白髮是因黑色素幹細胞老化
說到這裡，很多人可能好奇那為何人類等哺乳類動物毛髮，無法像鳥類般五顏六色呢？林頌然表示，這是因為哺乳類生物的毛髮呈現「線型生長」，黑色素幹細胞的分布上會較為聚集，接近為「點狀分布」，不同於鳥類「水平圓環形」排列。因此在先天上就限制黑色素幹細胞的空間調控彈性，因此顏色變化也就不若鳥類那樣多元。
林頌然表示，這項研究是一個開端，團隊也希望藉此基礎找出人類頭髮為何會變白的關鍵因子，讓華髮有朝一日可再轉回烏黑。他表示，人的頭髮之所以會變白，是因黑色素幹細胞老化消失的關係，而一般困擾年經人的「少年白」則是因為黑色素幹細胞提早老化的關係。研究亦發現少年白與遺傳有相關聯，若父母中有人出現少年白的情況，則子女出現少年白的機率也會增加。

還記得之前政府曾發行的貳仟圓新台幣紙鈔嗎？當時不少民眾都對紙鈔背面那隻身型優美的魚兒印象深刻，但卻不是每個人都了解這究竟是什麼魚，事實上牠正是鼎鼎大名的「台灣櫻花鉤吻鮭」，身為冰河時期的孑遺生物，不但是台灣特有亞種，更是難得一見的陸封型寒帶鮭鱒魚類，因為族群數量少，加上棲息環境獨樹一格，因此又有「國寶魚」的美稱。
談起櫻花鉤吻鮭，大家可能還停留在牠是瀕臨絕種的保育性魚類，但根據中興大學生命科學系特聘教授林幸助帶領團隊長期投入鉤吻鮭研究的結果發現，其族群數量已經從2001年時剩下不到500尾，逐漸增加到去年的5400多尾，族群的穩定成長不但減輕了一度瀕臨絕種的生態危機，復育成果更讓許多保育專家大為振奮。
為了揭開櫻花鉤吻鮭的生態面紗，林幸助與中央研究院及環球科大、成功大學、屏科大等7所大學、21位學者攜手組成研究團隊，從2004年起就在台灣櫻花鉤吻鮭重要棲息地─武陵溪展開「生態監測研究」，投入10年來已經累積了十萬餘筆的調查數據與寶貴資料。
「櫻花鉤吻鮭不但是生物地理指標，族群的成功復育更具有重要意義，」林幸助表示，櫻花鉤吻鮭是冰河時期的孑遺生物，因為冰河期而拓殖到大甲溪上游、合歡溪等位於台灣中部的溪流領域，在逐漸適應環境後，就在當地落地生根、傳宗接代。
不過，受到生存環境限制及人為開發等因素影響，目前台灣櫻花鉤吻鮭的分布範圍局限於大甲溪上游的武陵溪流一帶，當中又以雪霸國家公園內的七家灣溪一號壩至三號壩間為其主要活動棲地。
他指出，由於一般鮭魚都是以生活於寒帶為主，因此若跟外國觀光客說，台灣也看得到鮭魚，外國人可能難以置信，但櫻花鉤吻鮭卻能在亞熱帶氣候的台灣成功繁衍後代，可說是演化生物地理學的重大發現。
團隊發現，颱風期間所帶來的暴雨是影響櫻花鉤吻鮭族群數量的重要環境因子，研究指出，每次只要颱風來臨，所降下的滂沱大雨就會造成溪水暴漲、將原本在上游的櫻花鉤吻鮭沖至下游，受到防砂壩的阻隔效應，使得鮭魚無法順利洄游至上游，加上下游水溫較高，無法適應的牠們就會因此死亡，流失數量可達1/3。但如果溪底中具有較多的大石頭時，就可成為鮭魚護身符，作為暴雨洪水來襲時的藏身處，降低環境衝擊。
國寶魚 小 檔 案
櫻花鉤吻鮭為冰河時期的孑遺生物，屬於陸封型的寒帶鮭鱒魚類，但牠們卻能存活於地處熱帶與亞熱帶間的台灣，棲息環境獨樹一格。在生態學家眼中，屬於台灣特有亞種的櫻花鉤吻鮭，不但是生物地理的指標，亦是台灣十分珍貴的自然文化資產，因而又有「國寶魚」之稱。

林幸助表示，櫻花鉤吻鮭喜歡生活在水質清澈、環境低度開發、海拔約1700公尺的低溫溪流中，夏天水溫不能超過17度，若溫度太高就會適應不良，許多人視牠視為生態指標生物。
由於研究發現，防砂壩會影響鮭魚數量，為了櫻花鉤吻鮭的將來，團隊建議應將七家灣溪防砂壩拆除，經過長期討論與評估後，主管機關在前年5月底拆除了攔砂壩，不但為鮭魚打造出一條「生態廊道」，也讓族群數量大躍進。生態系其實是環環相扣的依存關係，林幸助表示，保護櫻花鉤吻鮭其實等同於在保護我們賴以維生的自然環境。
不過，儘管拆霸有助於維護生態，但不代表櫻花鉤吻鮭就此可以「高枕無憂」，林幸助說，由於武陵農場內種植不少高冷蔬菜與水果，農作肥料中含有會對生態環境造成影響的硝酸鹽成分，當這些汙水流入溪流中時，就會讓鮭魚面臨生態威脅。此外，近年興起的賞櫻熱潮也讓武陵農場遊客數量暴增，雖然目前還未有研究指出會不會對鮭魚生態造成影響，但公路上已經發現有不少青蛙被車子輾過，他也呼籲相關單位應多加重視、有效控管遊客人數。
隨著櫻花鉤吻鮭族群數量的增加，林幸助表示，這不只能提升鮭魚生態的穩定，亦有助於擴展基因的多樣性，降低疾病所帶來的衝擊，最終目標是期盼讓鮭魚分布範圍可以繼續擴大、回到最早的歷史棲地。而團隊接下來也會繼續監測鮭魚生態，希望可以針對櫻花鉤吻鮭基因進行解碼，讓生態保育成效更上層樓。

日本科學家表示，10年前在一座偏遠印尼島嶼上發現的哈比人遺骸，掀起人類學最激烈的爭論之一。
他們說，最詳盡的佛羅勒斯人（Homo floresiensis）頭顱電腦掃描，支持這種矮小人類是當
地演化產物的理論。
他們認為，這些人是一種稱為直立人（Homoerectus）的原始人類後裔，為與所住島嶼食物的取得
情況相吻合，他們逐漸「矮化」，身體變得越來越小。
一個澳洲與印尼團隊2003年在一個洞穴挖出這些奇怪骨骸後，得出另一種假說，日本科學家的研究結果則跟這個假說相牴觸。
科學家以托爾金（J.R.R. Tolkien）故事中的矮人名稱來稱呼這些人種，「哈比人」身高只略超過1公尺
，體重約達25公斤，腦容量跟與我們最接近的靈長類親戚黑猩猩差不多。
這個研究結果挑起人類漫長探索過程中的重大問題。也就是佛羅勒斯人是不同人種嗎？
如果是這樣，在約1萬3000年前，就目前我們所知，在解剖學上，現代人是唯一且最重要的人種，那麼佛
羅勒斯人是如何跟現代人一同生存在地球上。

指導老師許詩涵也對學生參加科普競賽表示樂見其成，認為可以從中學到「課堂以外的知識」，透過自己動手實驗與完成作品的過程，更認識科學的理論與應用，因此她向來很鼓勵學生參加科普活動，親身體驗科學世界。
而不只高中生從奈米特性中研發出多功能手套，就連還在讀小學的學童也能利用奈米發想出令人驚喜的用途。像是就讀新北市興南國小的陳妤宣、周詩婷、林倩君、林意盛就在老師楊靜、劉白雀指導下，腦力激盪完成「魔幻菇菇救生艇」的發想圖，裡頭不但有奈米太陽能板、奈米救生衣，還有運用奈米原理做成，讓溺水獲救者吃了就能恢復體力的食物，豐富想像力讓這個由小學生組成的團隊一舉拿下奈米科技應用創意競賽國小組金牌獎。
談起創作理念，就讀小學的陳妤宣表示，她們希望可以運用奈米原理創作出不會對環境造成汙染的救生艇，所以救生艇上的東西都是可以環保回收的材質。她笑著說，一開始也不清楚奈米是什麼，但為了參加比賽，大家就很努力找資料、互相討論，老師也會給予協助，過程中讓他們覺得科學很有趣、很好玩，希望未來可以繼續參加比賽。
楊靜表示，一開始學生丟出來的想法不是那麼成熟，可能很天馬行空，但透過師生的團結合作，引導學生一起思考、激發創意，讓科學靈感逐漸有了雛形。她笑著說，從這次參加比賽的過程中，也讓身為老師的她們體會到孩子的能力與創意其實比大人所想像的還要來得好！

分析氣候紀錄研究顯示，地球直到19世紀末仍在降溫，但過了100年後，地球表面平均溫度達到過去1400年來的最高溫。《自然地球科學》（Nature Geoscience）刊登的這篇研究近2000年氣候，研究者說，全球「長期降溫趨勢」到19世紀末開始逆轉。
20世紀，全球平均氣溫較先前的500年高了攝氏0.4度，只有南極洲地區例外。
從1971年至2000年，地球比先前近1400年來任何時候都更溫暖。
這項研究以全球均溫為基準，並發現部分地區曾有過更高溫紀錄，但只維持一段時間。例如，歐洲在西元1000年的氣溫，或許較20世紀末更高。
這是首次有學者嘗試重建過去2000年個別大陸的氣溫。
這項研究沒有參與關於溫室氣體的論爭，但指出2項全球趨勢。第1個趨勢是長期、明顯的降溫期。降溫期可能由一連串因素結合導致，包括火山活動增加，平流層的火山灰反射陽光，或是太陽活動減少、地球軌道輕微改變，後兩者都會減少落在地球的陽光。
研究表示，每1000年下降攝氏0.1至0.3度的降溫趨勢，到了19世紀末開始逆轉，邁入20世紀，密集暖化時期接踵而至。
部分大陸較慢跟上全球整體趨勢，不過除了南極洲，各地都有跟上趨勢。

你是否也有過這樣的經驗？煮了一碗熱湯，卻因溫度太高燙手不好拿，若戴上隔熱手套，卻又擔心材質滑手打翻湯。相信不少婆婆媽媽都曾遇過類似情況，讓人每次端熱湯都得格外小心翼翼，而類似困擾也發生在目前就讀基隆女中的陳怡妘、林婉瑜身上，乖巧的兩人常在幫媽媽端菜時被高溫碗盤燙傷，於是開始發想有沒有什麼法子可以改善這樣的困擾。
陳怡妘笑著說，她和林婉瑜幫媽媽煮菜或端湯時，常因碗盤高溫而被燙到，但一般市面上販售的隔熱手套由於是棉質製成，不但戴起來很厚重，也容易滑手，於是兩人就開始思考如何改善問題，加上正好得知成功大學奈米研究中心有舉辦「全國奈米科技應用創意競賽」，於是就決定組隊參加，來攜手完成參賽作品，希望結合現代科技來讓家庭主婦的烹調生活更便利。
說到奈米，一般人可能聽過但卻一知半解，不清楚「這究竟是個什麼米」。簡單來說，奈米（nanometer）相當於十的負九次方，1奈米等於10億分之1公尺，若以頭髮來比喻，1奈米相當頭髮寬度的10萬分之1，基隆女中物理教師許詩涵表示，奈米其實是長度的單位，就像我們會以公分來表達身高的高度一般。隨著科技進步，材料也日益精細，可以縮小到奈米等級，讓應用範圍更廣泛，如奈米光觸媒、奈米口罩、奈米清淨機等。
不過，雖然對奈米有一些基礎認識，但身為高中生，要把想法化為行動並不是件易事，陳怡妘說，由於高中課程並沒有深入介紹奈米科技，因此兩人特別請許詩涵擔任指導老師，協助她們找尋奈米資料與討論。經過彼此集思廣益，她們從壁虎身上找到靈感，開始思考為何壁虎的腳可以飛簷走壁、緊緊附著在牆面上而不會掉下來。
進一步探究發現，原來在奈米科技有一種名為「凡得瓦力」的作用力，可以作為分子與分子之間的吸引力，並藉此牢牢抓住容器或物體表面，避免掉落，就如同壁虎的四隻腳般。於是她們就決定藉助這個作用力來進行創作，師生三人先在手套內縫上隔熱棉，外層再加上與壁虎腳相類似的魔鬼氈來達到隔熱防滑又能緊抓住玻璃罐、瓷碗等重物的功能，並將作品命名為「奈米大力士─多功能省力隔熱手套」。
「原本只是抱持志在參加，不在得獎的心態，沒想到卻因此得到銀牌，讓我們意外又興奮，」陳怡妘開心地說，原本只是想幫媽媽解決困擾，卻因此受到評審青睞，讓人喜出望外。她笑著說，藉由此次參加科普競賽的經驗，也改變她對科學的刻板印象，因為自己念社會組的關係，以前總覺得科學是門艱澀難懂的學問，但完成作品後，讓她深刻體會科學並非高高在上的學問，而是與我們生活息息相關的知識，很多創意的發想往往來自於日常生活中所遇到的不方便，因而引發我們思考與創造。

大陸歌唱比賽節目《我是歌手》節目開播迄今，紅遍海峽兩岸，颳起一股歌唱風潮，日前有民眾將自家鸚鵡高歌《新不了情》的影片放上網路，引起網友熱烈討論，不少人看過後都對鸚鵡的「好歌喉」留下深刻印象，甚至還有網友打趣要好好訓練家裡的鸚鵡唱歌，有朝一日也要送牠登上舞台當歌手。
相信許多人都聽過鸚鵡、九官鳥等說過「你好！」、「哈囉！」等招呼語，模樣雖然逗趣，但也不禁讓人好奇為何鸚鵡會說人話，甚至還能高歌一曲？對此，台北市野鳥學會總幹事何一先表示，「鳥類本來就會為了求偶、嚇阻天敵等原因，而模仿同類或其他動物的聲音」，以鸚鵡的發聲來說，主要是因為鸚鵡的舌頭構造較為尖細、柔軟多肉，可以重複發出人類教牠的一連串音節，但並不見得代表牠們真的懂得自己在說些什麼。
不過，也因為鸚鵡會學人開口說話，台灣幾年前曾經吹起一股飼養鸚鵡熱潮，造成鳥類市場供不應求。但何一先也提醒民眾，由於鸚鵡屬於外來種鳥類，因此過度的人為買賣有可能導致走私猖獗，反而破壞鸚鵡原有的生態。
以「葵花鳳頭鸚鵡（Cacatua galerita）」為例，其棲地主要分布於澳洲東北部與紐西蘭、印尼一帶，由於外型可愛討喜加上個性友善活潑，因而成為許多鳥店中的人氣鳥種，不少民眾都喜歡購買回家當寵物鳥。
然而，有需求就有買賣，葵花鳳頭鸚鵡這些年來也成為坊間常見的走私鸚鵡之一，讓野外族群數量不算少的牠們，在過去數十年來不斷減少，其中主要就是人類大量捕捉與生態棲息地遭破壞，因為人類一己之私而受害的葵花鳳頭鸚鵡，如今已成為珍貴稀有的保育類野生鳥種，讓不少愛鳥保育人士感嘆。
而不法走私不但會危害野生鳥類的族群數量，還可能因此成為禽流感病毒的散播溫床，尤其大陸目前已經傳出多起民眾感染H7N9禽流感病毒的病例，更需要避免野生動物走私的日益猖獗，以免讓病毒隨著未經安全檢疫的野生鳥類在全世界流竄、四處趴趴走。
事實上，為了防患於未然，農委會及地方政府這陣子亦加強訪查坊間禽鳥寵物店，除要求業者要通報死亡禽鳥與強化消毒工作，不要販售來路不明的野鳥外，也建議將每隻禽鳥分開來飼養，避免通通圈養在同一個鳥籠內，造成病毒的交互感染。
此外，有鑑於民眾經常會在野外餵養鴿子、甚至觸摸鳥類，導致自己暴露在危險之中，為防堵禽流感疫情擴散至台灣，環保局也加強取締民眾餵食禽鳥，並派人在中正紀念堂自由廣場、華山文化園區等禽鳥群聚地區，進行舉牌宣導等取締工作，希望透過多管齊下方式為防疫做好安全把關。

而不只政府當局加強宣導取締工作，不少鳥類生態園區也提高警覺、繃緊神經。台北市立動物園研究員、同時也是發言人趙明杰表示，以動物園為例，原本每周就有定期進行鳥類園區的場地環境消毒，但若H7N9疫情持續發燒的話，園方也不排除暫時關閉鳥園的可能性，將防疫安全擺在第一位。
不過，除了避免在戶外餵食野生鳥類外，也有些民眾擔心家裡飼養的禽鳥或是到山林戶外賞鳥時，會不會也讓自身面臨禽流感病毒的威脅？
對此，何一先表示，台灣鳥類生態豐富，擁有台灣藍鵲、金翼白眉等多種特有鳥種，是許多觀鳥人的賞鳥天堂，一般而言，由於野鳥警覺高，因此要觀察牠們的美麗姿態時，往往需要維持一定的安全距離、再以望遠鏡賞鳥才不會驚擾到野鳥的作息，在這樣的距離下，並不用擔心會感染禽流感病毒。
但如果是刻意採集鳥巢裡的鳥蛋，甚至捕捉野鳥則有可能導致危險，為此野鳥協會也呼籲賞鳥民眾一定與野鳥保持適當距離，只用眼睛欣賞牠們的美，而不動手捕捉，尊重野鳥應有的生存權。
至於家中禽鳥的防疫安全問題，何一先說，由於家中飼養的寵物鳥，平常並不會直接接觸野外的鳥類，因此不太可能有機會感染到病毒，飼主不用因此過度擔心而將禽鳥放生至野外，這樣反而會導致原有的自然生態受到影響。

研究人員說，保育人員和紅酒愛好者未來將面對難題：貓熊和葡萄哪一個比較重要？氣候變遷導致種植者必須尋找溫度較低的地方種植釀酒用葡萄，而這些地區通常是某些野生動物的棲息地。
全球酒類市場1年產值高達2900億美元，地中海地區、澳洲和美國加州都是葡萄主要產地，但當氣溫逐漸升高，許多主要供應商開始著眼在北部氣候區找地方種葡萄。
研究人員說，2050年以前，當前主要產酒區適合葡萄生長的地區預計會減少25%至73%，酒產業最後可能衝擊到水資源和野生動物。
這篇發表於「國家科學院學報」（PNAS）的報告表示，法國波爾多（Bordeaux）和隆河谷（Rhone Valley），以及義大利托斯卡納（Tuscany）適合葡萄生長的土地區域預計將大幅減少。同時，北美西部地區和歐洲北部預計會把更多土地拿來種葡萄。
報告主要作者韓納（Lee Hannah）說，數百萬英畝土地不再適合種葡萄，部分種植者漸漸開始種植不同品種的葡萄，不過2050年以前，許多地方氣溫將過高、也太乾燥，導致任何品種的葡萄都難以生長。
研究人員說，另一項隱憂在於，中國大陸將如何應對這項轉變，而不侵犯貓熊的自然棲地。韓納說：「諷刺的是，中國是全球酒類生產成長最快的地區，而他們最適合產酒的地區剛好都位於貓熊棲息地。」他說，大陸林權制度改革將森林控制權移交地方社群，如果這些地區選擇發展農業，包含生產釀酒作物，那麼便可能危及貓熊棲地。