檢索表的功能在於,將一群生物依照他們易於觀察且穩定的特徵進行分類,一直 分類,直到某物種被單獨分出去,則該物種停止分類,我們可以根據檢索表上的 特徵找到該物種,檢索表的使用者可以清楚明瞭且容易的找到他們想要找的生物, 其重要性在於,它可以讓我們快速的在多種生物之中找到我們想找的物種,也可 以讓我們清楚的知道該物種的特徵,清楚、方便且快速,檢索表有兩種主要類型, 二叉式(dichotomous key)與圖像式(pictorial key)檢索表,本實驗首先採用 caminacules 這群假想生物中的 10 種「物種」製作二叉式與圖像式檢索表,再使 用中山大學校園內桑科九種植物製作兩種表。結果顯示在製作 caminacules 檢索 表時,二叉式檢索表需使用 9 組特徵,而圖像式檢索表需使用 9 組特徵才能檢索 出所有物種。在桑科植物的案例,二叉式檢索表需使用 8 組特徵,而圖像式檢索
表需使用 8 組特徵。我們在實驗的一開始,因為看了年代久遠的文獻,所以導致 我們一開始研究的方向出了誤差,再加上因為季節的關係,植物的部分特徵沒有 表現出來,讓觀察的過程使用了更多時間,導致研究初期常常卡住。
為了什麼而撰寫該檢索表,更要注意術語的含義以及表達,還有檢索表的排列以 及順序,最後,在檢索表中,同一個特徵不能重複使用。
(四) 本實驗的目的 生物檢索表是用來幫助鑑定生物的工具,當遇到一些不熟悉的生物時,可利用這 個方法來辨認牠們。在製作檢索表時,可以知道現行生物分類系統、了解製作檢 索表的原理、學習如何運用文獻以及訓練排版與撰寫能力。
校園中選用了九種桑科納入檢索表,分別為: 金葉榕 (Ficus microcarpa L.)、 稜果榕(Ficus septica Burm. f.)、 盤龍木(Malaisia scandens(Lour.)Planch.)、 構樹 (Broussonetia papyrifera (L.) L'Herit. ex Vent.)、垂榕 (Ficus benjamina L.)、山豬枷(Ficus tinctoria Forst. f.)、菩提樹(Ficus religiosa Linn.)、薜茘(Ficus pumila Linn.)、榕樹(Ficus microcarpa Linn. f.)(圖二)。植物種類的鑑識依據 根據楊遠波、 劉和義、 呂勝由(1999)。台灣維管束植物簡誌第二冊(楊遠波、 劉和義、 呂勝由編)。台北:行政院農業委員會、楊吉壽(1995)。打狗山圖鑑。
高雄市:高雄市野鳥學會以及應紹舜(1988)。台灣高等植物彩色圖鑑第三卷,科 級分類體系則遵循 Lin & Chung (2017)之訂正。
(二) 檢索表的製作:二叉式檢索表的製作方式與格式參考 Quicke (1993) 之建議,而圖像式檢索表的製作則參考 Sorger (2021)的圖例。在製作卡敏蟲 的檢索表示,我們採用了九組特徵,各別特徵之定義請見圖三。至於九種桑科植 物之型態學術語與定義則遵循楊遠波、 劉和義、 呂勝由 (1999),台灣維管束
四、討論
在研究的一開始,我們參考了一本未知年代的植物圖冊,並依照裡面的內容來去 尋找桑科植物,雖然我們根據圖冊裡面收錄的地點去尋找,但我們根本沒有發現 任何桑科植物,有些地方甚至已經被夷為平地,所以我們的進度卡了很久,之後 我們根據植物的特徵在校內多處尋找,但有些特徵長的非常的像,使我們一直無 法清楚的確定那就是我們想要找的植物,再加上,因為季節的關係,植物沒有開 花、果實也還沒成熟,所以我們組用了非常多的時間在觀察植物,而我們在製作 檢索表的時候,發現我們拍攝的部分特徵照片畫質較低,所呈現出來的效果不佳, 有一些植物的特徵也沒有拍到,且照片的拍攝角度、光線可再改進,所以我們又 去補拍了一些植物的特徵,我們組最大的問題就是我們觀察的能力較弱且過度依 賴手機,在觀察的時候都需要花較多的時間,所以我們組的組員需要在平常多觀 察以及了解周遭的事物,提升觀察的能力,閱讀相關文獻及圖鑑增加自身對植物 特徵的了解。
五、引用文獻 楊遠波、 劉和義、 呂勝由(1999)。桑科,pp.46-56。台灣維管束植物簡誌第二 冊(楊遠波、 劉和義、 呂勝由編)。台北:行政院農業委員會。46-56 頁。 楊吉壽(1995)。打狗山圖鑑。高雄市:高雄市野鳥學會。 鄭武燦(2000)。台灣植物圖鑑。台北市:茂昌圖書有限公司。 應紹舜(1988)。台灣高等植物彩色圖鑑第三卷。
Lin, C. T., Chung, K. F. (2017) Phylogenetic Classification of Seed Plants of Taiwan. Botanical Studies 58: 52. https://doi.org/10.1186/s40529-017-0206-6 Quicke, D. L. J. (1993) Principles and Techniques of Contemporary Taxonomy London: Chapman & Hall. 311 pp. Sokal, R. R. (1983) . APhylogeneticAnalysis of the Caminalcules. I. The Data Base. Systematic Zoology 32 (2): 159–184.
Sorger, D. M. 2021. Identification Keys. TheAnt Life. https://theantlife.com/science-communication/identification-keys (accessed on September 28, 2022)
圖二、九種被選用之桑科植物。A. 金葉榕 (Ficus microcarpa L.)、B. 稜果榕 (Ficus septica Burm. f.)、C. 盤龍木 (Malaisia scandens (Lour.) Planch.)、 D. 構樹 (Broussonetia papyrifera (L.) L'Herit. ex Vent.)、E. 垂榕 (Ficus benjamina L.)、F. 山豬枷(Ficus tinctoria Forst. f.)、G. 菩提樹 (Ficus religiosa Linn.)、H. 薜茘 (Ficus pumila Linn.)、I. 榕樹 (Ficus microcarpa Linn. f. )。
緣關係。本實驗選用 29 個「現生 Caminacules」物種進行特徵分析、同源性評 估、特徵編碼與矩陣編輯,共編碼了 10 個特徵,其中 5 個特徵為二態特徵,5 個特徵為多態特徵。此外 3 的特徵來自頭部,5 個特徵來自胸部,3 個特徵來自 腹部。在進行本實驗時,我們組遇到了許多問題,首先,在製作圖二、圖三時, 因為要使圖片看起來整齊且拉出來的黑色線條不能重疊以及混亂,所以需要用 比較多的時間思考哪隻卡敏蟲要標示哪個特徵,才能使圖片標示不要太雜亂,
加上圖片中字的大小需要統一,所以我們花了許多時間在製作兩張圖,第二, 我們組在分析特徵時,只能看到比較表面的特徵,而在複雜且多樣的特徵上, 我們組要想比較久,最後,我們組最大的問題,就是我們不太知道要怎麼客觀 的描述一個特徵,在描述特徵時,我們都用了很多時間去想如何表達和敘述, 所以我們組的報告做了比較久。
同時採用二態(binary)與多態(multistate)編碼,然後編輯特徵矩陣(character matrix)。 圖二、本實驗對 Caminacules 主要形態結構定義之示意圖。 三、結果 ( ) 特徵分析結果:本組鑑識出如下 10 個特徵,內含 5 個二態特徵以及 5 個多 態特徵。此外所有被鑑識的特徵中有 3 個來自頭部,5 個來自 O 胸部,3 個來自 腹胸部。每一個被編碼的特徵狀態亦被標示於圖三。
五、引用文獻
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個特徵為多態特
0) (圖三 A)、完全分離(1) (圖三 D)
前肢關節:無(0) (圖三 A)、有(1) (圖三 E) 4. 指甲:無(0) (圖三 A)、圓形(1) (圖三 B)、尖形(2) (圖三 F)
5. 後肢形狀:槳形(0) (圖三 A,D,E,G,H)、掌狀(1) (圖三 B)、細長形(2) (圖三 C)
6. 後肢連結狀態:完全連結(0) (圖三 A)、完全分離(1) (圖三 E,F)、部 分連結(2) (圖三 G,H)
7. 角:無(0) (圖三 A)、長角(1) (圖三 F)、短角(2) (圖三 B)
8. 手指:細尖形(0) (圖三 A,H)、圓短形(1) (圖三 G)
9. 手指數量:一隻(0) (圖三 A)、三隻(1) (圖三 C,H)
10. 口器:無(0) (圖三 A)、有(1) (圖三 C)
2)所支持。4(2)這個特徵在 12 以及 03 之間呈現趨同演化。
親緣關係樹-編號 1(TL: 14;CI: 0.8;RI: 0.7)顯示 03 與 04 的(共同衍徵為 1 (2)、3(0)與 10(1)),親緣關係樹-編號 2(共同演徵為 3(2)與 10(1)) 顯示:編號 1 中的 03 與 04 的特徵 3 為反祖,編號 2 中的特徵 3 為主徵。
親緣關係樹-編號 1(TL: 14;CI: 0.8;RI: 0.7)與親緣關係樹-編號 2(TL: 14; CI: 0.8;RI: 0.7)的((05)+(02+12)+(03+04))(共同衍徵為 3(1)、4(1) 與 6(1)))顯示:編號 1 中的 05 的特徵 4 為主徵,編號 2 中 05 的特徵 4 為反 祖。 公同樹支序圖 這個親緣關係樹(TL: 14;CI: 0.8;RI: 0.7)顯示 03 與 04 為姊妹群(共同衍徵 為 1(2)、3(0)與 10(1)),02 與 12 為姊妹群(共同衍徵為 5(1))。05 為(02+12) 與(03+04)的姊妹群,((05)+(02+12)+(03+04))(共同衍徵為
圖七、根據 7 個形態特徵所重建的八種 Caminacules 親緣關係樹(編號 2)譜系 圖(phylogram)。
圖九、根據編號 1 與編號 2 親緣關係樹所計算的公同樹譜系圖(phylogram)。 四、討論 在製作圖二、圖三時,為使圖片看起來整齊且拉出來的黑色線條不能重疊以及混 亂,以及為了讓圖片中字體大小統一,我們花了一點時間在製作兩張圖;分析特 徵時,我們只看到比較表面的特徵,導致特徵編碼變的像二分法;在描述特徵時, 我們都用了比較主觀的想法去聯想,所以很多特徵描述都不能用,修改了很多次 才完成特徵的描述;在重建演化樹前,因為很多組員的電腦與 java 不相容,只 有一台電腦能安裝程式,再加上不太了解如何下載這兩個程式,所以實驗的前置
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Swofford, D. L. (2003) PAUP*. Phylogenetic Analysis Using Parsimony (*and Other Methods). Version 4. SinauerAssociates, Sunderland, Massachusetts.
在性擇中也扮演重要的角色,根據不同個體的偏好,他們在選擇配偶的時候也 會有不同的選擇,進而影響物種性擇的結果,而也使不同體色的雄孔雀魚在求 偶策略上有不同的表現。孔雀魚作為一個經常被拿來回答性擇議題的動物,其 雄魚體色的個體差異經常被學者認為與其大膽程度、優勢性與求偶行為差異有 關,然而過去的研究多以野生型孔雀魚為實驗材料,為了釐清雄魚體色差異是 否與求偶行為有關,本實驗透過觀察野生型雄魚(wildtype male)以及藍色型 雄魚(blue male)對野生型雌魚(wildtype female),接近(approaching) 與玻璃前來回游動(glass surfing)這兩個行為在 8 分鐘內的出現次數,用以 推斷體色差異是否造成求偶行為差異。經由雙樣本 T 檢定後發現,兩種配對組 合在這兩種行為的表現皆不具有顯著差異,這個結果表明體色上的差異與雄魚
2005),因此動物的體色無論是在性擇還是物種辨識上,皆是一個非常重要的 特徵。
(二) 雄性體色與行為的關連性: 雌性對於雄性特定身體特徵的選擇,會對雄性求偶行為和社會行為的演化造成 很大的影響,而孔雀魚雄魚交配成功的關鍵與雄魚的求愛強度、體色呈正相關 (Kodric-Brown,1993),因此可以推斷體色較不鮮豔,在性擇上相對弱勢的雄 魚,應該會為了獲得更多繁殖機會,而比起艷麗的雄魚有較強烈的求偶表現。 (三) 孔雀魚雄性體色在性擇上扮演的角色: 孔雀魚雄性體色為雌魚在選擇配偶時所考慮的因素之一,Olendorf et al. (2006)曾利用了三個自然種群中,具有不同顏色的雄性的頻率來估計存活 率,並發現與常見表型相比,稀有表型具有非常顯著的存活優勢,體色與雄魚 的適存度有關聯,因此體色也成為了雌魚評估配偶能力的依據。
(四) 本實驗的目的與預測:
本實驗的目的為了釐清雄魚體色差異是否與求偶行為有關。分別觀察野生型雄 魚以及人工品系雄魚對野生型雌魚的行為反應,並比較接近(approaching) 與玻璃前來回游動(glass surfing)兩個行為在
圖一、本實驗之實驗設施。
(三) 操作流程: 在魚缸注水至 18cm 高後,以水:水質穩定劑 = 5000:1 的比例加入適當的 水質穩定劑,並架設好打氣設備,之後放置一天。在實驗前 2 小時將孔雀魚放 入魚缸中。雄性放置左側,兩隻雌魚放置右側,且中間以隔板阻擋視線,並提 供少量魚飼料。實驗開始時,將隔板拿掉並錄製約 8 分鐘的影片觀察雄孔雀魚 的求偶行為,將拍好的影片進行後製並將紀錄到的數據利用 excel 表格進行雙 樣本 T 檢定分析,討論結果並調整預測。
WM4:在影片前一分鐘,大部分時間都沒有想接近雌魚,都在魚缸的中間和左 側游著。
WM5:看到雌魚會表現出明顯的求偶行為(approach 和 glass surfing),當 雌魚離開時,他會游回魚缸中央並停滯一段時間後再游向雌魚。 WM6:在影片前段,大部分時間都沒有想接近雌魚,都在魚缸的中間和左側游 著,影片快結束時,他才開始表現出 approach 和 galss surfing。 所有原始數據可見附錄一。
次實驗分為兩缸操作,僅有操作視覺訊息,所以可以排除化學性訊息(荷爾 蒙)的影響。視覺訊息包含了靜態與動態,例如:斑紋、顏色以及大小等 (Seddon et al., 2013),並且生物能藉由視覺訊息尋找配偶、種間互動、覓食 與逃避天敵(Shashar et al., 2005)。對於魚來說,視覺訊息是他們用來辨識同 種不同種的方法之一(Couldridge, 2002; Plenderleith et al., 2005),因此, 雌魚能透過視覺訊息來進行種間辨識,對於沒有見過的雄魚,雌魚能利用其斑 紋、顏色以及大小來判斷是否為同種。 (二) 環境背景的顏色對於雌魚對雄魚的注意力影響:
EO,2002),所以野生魚的情緒反應比人工飼養魚來得好(Walker JA et al.,2005),因為在馴化之後,壓力降低了,也導致魚類失去壓力反應,而在較 複雜的圈養環境中飼養魚類可以產生比傳統飼養方式更接近野生的表現型 (Alain Pasquet,2017),野生雄魚會比較緊張是因為他們還保留了對壓力的反 應,比起人工飼養魚,他們在情緒上和身體上的反應會比較明顯。 五、引用文獻
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Olendorf, R., F. H. Rodd, D. Punzalan, A. E. Houde, C. Hurt, D. N. Reznick, and K. A. Hughes. (2006). Frequency-dependent survival in natural guppy populations. Nature 441: 633– 636.
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Shashar, N. et al. (2005). Species recognition in the blackbordered damselfish Dascyllusmarginatus (Ruppell): an evaluation of computeranimated playback techniques. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 318: 111-118
Walker JA, Ghalambor CK, Griset OL, Kenney DM, Reznick DN(2005) Do faster starts increase the probability of evading predators? Functional Ecology,19,p808-815.
雄魚與雌魚之配對 影片網址
WM1
https://youtu.be/xC2ni93OHcE
WM2 https://youtu.be/AlL2q0OMWK4
WM3 https://reurl.cc/GXZYnd
WM4 https://youtu.be/NpoMf4Hzpu4
WM5 https://youtu.be/dHiVuO67CWQ
WM6 https://youtu.be/SBIm_45lrZ4
BM1 https://youtu.be/KkFteQK5CP0
BM2 http://yt1.piee.pw/4kn7ng
BM3 https://youtu.be/3FIiffuxr4w
BM4 https://reurl.cc/x1xye4
BM5 https://youtu.be/3SfVyXe9mKs
BM6 https://youtu.be/56gsFFs6Z50
下,不同程度的敵對行為可能會使生物付出受傷、肢體殘缺等代價。勝者效應 是一種能因之前的勝利而使往後有更高獲勝機率的能力,其能使生物在短期間 內具有更佳的競爭力。本實驗將 5 隻黃斑蟋蟀雄蟲隨機命名為 A、B、C、D 與 E,將勝出與落敗的蟋蟀分別和各組剩下的蟋蟀打鬥。以雙樣本 T 檢測分析出 的 P 值為 0.78 (<0.05),因此在本實驗中,黃斑蟋蟀雄蟲之間的勝者效應不存
就會出現。
(二) 動物的敵對行為所產生的代價
動物的敵對行為所產生的代價為,在打鬥經驗後情緒表達、運動活動出現顯著 差異,在社會群體互動中發現了交際能力、酒精消耗能力和許多生理方面的不 同。這些變化的程度和性質取決於動物形成的社會行為類型 (勝利者、失敗 者)、敵對行為的持續時間以及動物的基因決定的特徵即品系 (Kudryavtseva, 2000)。 敵對行為為一種社會行為,在食用性牲畜很常見,包括威脅、攻擊和屈服。食 用性牲畜可能表現出種間或種內的競爭行為。種間競爭行為尚未得到廣泛研 究,但它在農業上很重要,因為農場工人可能會被攻擊性食用動物傷害或殺 死。而種內競爭行為的類型包括當動物聚集在一起時、雄性間的爭鬥、資源防 禦、性別間的爭鬥和異常攻擊 (McGlone, 1986)。
(三) 敵對的個體會如何降低直接衝突 (direct conflict)? 為了降低直接衝突,動物有時會選擇逃跑,而動物如何決定何時該逃跑,在很 大程度上是未知的。動物會堅持戰鬥,直到對手行動的累積總和超過某個臨界 閾值才會逃跑。
(四) 勝者效應 (winner effect)的定義、呈現形式以及重要性 在動物打鬥行為中,曾經贏過的個體,在之後的打鬥獲勝的機率就會增高,稱 之「勝者效應」;而之前曾經落敗的個體,在之後的打鬥獲勝的機率就會降低, 稱之「敗者效應」 (楊時懿,2007),其呈現形式為前次打鬥之勝、負經驗會提 升或降低個體在後續打鬥中的攻擊性與獲勝機率 (李誠裕,2011),研究也顯示
利用觸角進行試探開始,爭鬥直到其中一方停止戰鬥,此時分出勝負
(Ashikaga et al., 2009)。然而,直接打鬥會消耗很多能量,因此蟋蟀雙方相遇 後可會產生以下等級的行為:(0)相互迴避 (mutual avoidance)、(1)事前建立之 優勢性 (pre-established dominance)、(2)觸角試探 (antennal fencing)、(3) 大顎張開 (mandible spreading)、(4)互咬 (mandible engagement)、(6)騎乘壓 制 (grapping)、(7)發音 (sound producing) (Stevenson & Rillich, 2016)。
對於比賽的贏家和輸家來說,每場比賽消耗的能量都隨著比賽持續時間的增加 而線性增加,且贏家往往比輸家在每場比賽中消耗更多的能源,這些消耗的能 量會影響個體打鬥成本的累積率、蟋蟀在打鬥中的策略和行為模式,若消耗的 能量太多,蟋蟀則會表現較低能量成本的行為,例如:發出摩擦音 (Hack, 1997)
蟋蟀雙方相遇後可會產生以下等級的行為:(0)相互迴避 (mutual avoidance)、 (1) 事前建立之優勢性 (pre-established dominance) 、(2)觸角試探 (antennal fencing)、(3)大顎張開 (mandible spreading)、(4)互咬 (mandible engagement)、(6)騎乘壓制 (grapping)、(7)發音 (sound producing) (Stevenson & Rillich, 2016)。 (二) 統計結果 將原始數據以雙樣本 t 檢定 (t-test)進行分析。在分析中兩資料群的 P 值為 0.78 (>0.05),可得知無論黃斑蟋蟀先前的打鬥結果輸贏為何與後續打鬥的輸贏無太 大關聯,因此勝者效應在本次實驗中並不存在。
四、討論 ( ) 黃斑蟋蟀在勝負決定後的行為 與先前研究者相同,本實驗中的落敗的蟋蟀在勝負一分出後攻擊性明顯下降, 試圖脫離另一隻蟋蟀或轉身逃離 (Adamo & Hoy, 1995; Hofmann & Stevenson, 2000; Iwasaki et al., 2006; Abe et al., 2021)。另一方面,可從勝出的蟋蟀中觀 察到持續的敵對行為 (Khazraire & Campan, 1999; Rose et al., 2017; Abe et al., 2021),如:發音。這些行為皆避免為了繼續分出勝負而產生的代價。 (二) 本次實驗中勝者效應不存在的可能原因 Abe et al. (2021)在控制每對蟋蟀的體重差距下,發現發育天數越多的蟋蟀成蟲
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重複 組別 配對 勝者 勝者勝率 (%)
上午 1A vs 上午 1B 1A 66.7 %
上午 1A vs 上午 1C 1C 上午 1A vs 上午 1D 1A 上午 1A vs 上午 1E 1A 2 上午 2
1 上午 1
上午 2A vs 上午 2B 2A 66.7 % 上午 2A vs 上午 2C 2C 上午 2A vs 上午 2D 2A 上午 2A vs 上午 2E 2A 3 上午 3
上午 3A vs 上午 3B 3C 上午 3A vs 上午 3B 3A 上午 3A vs 上午 3B 3E 4 上午 4
上午 3A vs 上午 3B 3A 33.3 %
上午 4A vs 上午 4B 4B 0 % 上午 4B vs 上午 4C 4C 上午 4B vs 上午 4D 4D 上午 4B vs 上午 4E 4E 5 上午 5
上午 5A vs 上午 5B 5A 66.7 % 上午 5A vs 上午 5C 5A 上午 5A vs 上午 5D 5A 上午 5A vs 上午 5E 5E 6 上午 8
上午 8A vs 上午 8B 8A 33.3 % 上午 8A vs 上午 8C 8A 上午 8A vs 上午 8D 8D 上午 8A vs 上午 8E 8E 7 下午 1-1
下午 1-1A vs 下午 1-1B 1-1A 0 % 下午 1-1B vs 下午 1-1C 1-1C 下午 1-1B vs 下午 1-1D 1-1D 下午 1-1B vs 下午 1-1E 1-1E 8 下午 1-2 下午 1-2A vs 下午 1-2B 1-2A
下午 1-2B vs 下午 1-2C 1-2B 下午 1-2B vs 下午 1-2D 1-2D 下午 1-2B vs 下午 1-2E 1-2E 9 下午 2 下午 2A vs 下午 2B 2B 33.3 % 下午 2A vs 下午 2C 2C 下午 2A vs 下午 2D 2D 下午 2A vs 下午 2E 2A 10 下午 3 下午 3A vs 下午 3B 3B 0 % 下午 3A vs 下午 3C 3C 下午 3A vs 下午 3D 3D 下午 3A vs 下午 3E 3E 11 下午 4 下午 4A vs 下午 4B 4A 100 % 下午 4B vs 下午 4C 4B 下午 4B vs 下午 4D 4B 下午 4B vs 下午 4E 4B 12 下午 5 下午 5A vs 下午 5B 5B 66.7 % 下午 5A vs 下午 5C 5A 下午 5A vs 下午 5D 5A 下午 5A vs 下午 5E 5E
33.3 %
附件二、配對處理下蟋蟀雄蟲敵對行為反應之影片
蟋蟀雄蟲配對 影片網址
下午 1-1A vs 下午 1-1B https://youtu.be/mvn_5CnDEQg
下午 1-1B vs 下午 1-1C https://youtu.be/wVW_AC8sjS0
下午 1-1B vs 下午 1-1D https://youtu.be/6eITNe1-CFY
下午 1-1B vs 下午 1-1E https://youtu.be/JXr7-eG65uE
下午 1-2A vs 下午 1-2B https://youtu.be/wRWhKyhWxqQ
下午 1-2B vs 下午 1-2C https://youtu.be/lODywdTgCQU
下午 1-2B vs 下午 1-2D https://youtu.be/aS1E0bw9Dpo
下午 1-2B vs 下午 1-2E https://youtu.be/Csi3cCYH110
扮演著重要的角色。理論預測與環境背景越近的物種的被捕食率越低,而色彩 較鮮豔者被捕食率高,但繁殖力比較好,可以恢復族群規模。為了要檢驗色彩 多態性是否可在掠食壓力下保護獵物的個體與族群,本組進行了兩組模擬實 驗,每組安排一位組員擔任「捕食者」,獵物則是放入捕食區域內的「迴紋 針」,之後在 10 秒內捕食者可以隨意選取區域內的迴紋針,一次只能拿一根, 捕食結束後利用各種迴紋針的「繁殖力」計算出下一世代的總數,然後進入下 一輪實驗直到迴紋針的總數不再出現明顯變化。 結果顯示在繁殖率與負荷量相 等條件下,紅色的迴紋針在第一輪實驗的存活率最高,在第二輪實驗中,在繁 殖率與負荷量不相等的條件下,不同顏色迴紋針的個體存活與族群增長與穩定 性較佳。因此在本實驗中顏色多態性可以保護生物的個體與族群。
的獵物(依據捕食者的性格會有不同的結果),經過天擇演化,促進物種多態性
的產生 (Bond & Kamil, 2006)。動物的多態性除了會影響天擇之外,同時也會 影響動物的性擇。動物會利用視覺訊息來辨識同種動物的性別,進而影響在社 交互動開始時要表現競爭或求愛的決定 (Powell & Uy, 2023),求偶時,雌性對
於不同體色的雄性會有不同的表現,且不同體色的雄性也會有不同的求偶策 略,因此,物種多態性在動物的性擇上具有一定的影響力。
(二) 為何掠食者面對多態性獵物時會降低捕食效能?
捕食者與獵物在野外相互作用的結果可能會受到捕食者動機(例如,飢餓程 度)或捕食者遇到、檢測、識別、攻擊、捕獲和殺死或消耗獵物的速度或效率 的變化的影響 (Karpestam et al., 2016)。據推測,顏色多態性可能會削弱以視 覺為導向的捕食者的搜索效率。
研究結果表明,自然情況下,多態型的變異會阻礙以視覺為導向的捕食者的捕 食效率並增加獵物的存活率。這種保護作用支持有限注意力假說,解釋了為什 麼捕食者會形成「搜索圖像」的行為,也解釋了新顏色變體的傳播和建立,並 有助於維持多態性 (Karpestam et al., 2014)。
(三) 使用人工系統來檢驗掠食者-獵物關係
顏色多態性可以降低視覺捕食者的捕食率來為多態性獵物提供保護。Glanville & Allen (1997)透過在觸摸屏上向 40 名人類受試者展示計算機生成的獵物來測
試這種效果是否取決於獵物的隱蔽程度和種群密度。在隨機分佈的彩色像素組 成的複雜背景中,獵物為成由與背景相似顏色的像素組成且靜止的鱗翅目昆 蟲,在單態(每個獵物具有相同的顏色模式)或多態(每個獵物有一個獨特的 顏色圖案)的背景下呈現。Glanville & Allen (1997)通過改變獵物顏色的數量來 控制隱蔽性;通過改變種群中獵物的數量來控制密度,並發現當受試者不熟悉 獵物項目但多態性與密度之間沒有相互作用時,多態性對消耗捕食者狩獵的時
隻);
圖二、兩種顏色迴紋針在每個階段的各別個體數
四、討論 ( ) 對於變因與結果之關係的解釋: 偽裝是最常見的反捕食者防禦形式之一,可以防止獵物被潛在的捕食者發現 (Skelhorn & Rowe, 2016),因此我們在實驗一中預測擁有與環境背景最相近體 色的獵物 (white)被捕食率最低;紅皇后假說最早由 Van (1973)提出。生態系 為相互作用物種的集合,所以生態系中各個物種的演化皆會互相影響,而不能 適應變化的物種將會消失 (Van, 1973)。根據紅皇后假說,獵物與獵食者必須
黑皇后假說最早由 Morris et al. (2012)提出,若生物停止某種消耗較高的生理 功能或行為也能正常生存,那停止表現那些功能和行為也是一種生存策略 (Morris et al., 2012)。在實驗二中,生殖力較高的族群在被捕食之後並沒有恢 復該族群原有的數量,根據黑皇后假說,也許該族群生殖所需的成本較高,為 了節省能源和資源,因此該族群的生殖率降低。
五、引用文獻
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Morris, J. J., Lenski, R. E., & Zinser, E. R. (2012). The Black Queen Hypothesis: evolution of dependencies through adaptive gene loss. MBio 3 (2): e00036-12.
Skelhorn, J., & Rowe, C. (2016). Cognition and the evolution of camouflage. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 283(1825)
Skelhorn, J., & Rowe, C. (2016). Cognition and the evolution of camouflage.
Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 283 (1825): 20152890.
Van Valen, L. (1973). 19. A New Evolutionary Law. In Foundations of Macroecology (pp. 284-314). University of Chicago Press.
然界中的生物產出。出於飲食需求,人類可能會對特定物種做出剝削、採集、 栽培、圈養與馴化等行動,進而導致生物多樣性下降,此外,這些行動也可能 會破壞自然生態環境使自然資源快速下降並危害到生物群。都會地區的生活條 件較好且飲食可能也較為精緻,因此,生活在都會地區的居民對於食物的生物 多樣性可能會較為無感。本組供記錄了共 86 種食材,其中以植物界為最多, 動物界次之,真菌界第三,而細菌界以及色藻界最後,此次實驗我們從中挑選 10 個物種進行親緣關係樹的重建,分別為雞、豬、牛、羊、白帶魚、鮭魚、鯷 魚、鮪魚、香魚以及鰹魚。本實驗藉由重建物種的親緣關係樹來探索大學生日 常飲食中的物種多樣性,支持這些生物的生態系統,以及這些生物所屬的演化 支系 (evolutionary lineage)在演化歷史中的出現的地質年代。透過對日常飲食
生物多樣性是營養飲食的重要能量來源,在高度生物多樣性的生態系統中特別 是農村和森林社區更容易獲得多樣化飲食,在能量攝入、微量營養素攝入和飲 食多樣化方面對人類飲食有重要貢獻 (Penafiel et al., 2011)。人類比其他物種 更容易獲得多種類的食用植物 (Şerban et al., 2008)。 (二) 人類對其他生物的飲食需求所造就的效應 生物強化 (Biofortification)是指使用現代生物技術、常規植物育種和農藝實踐開 發和種植的營養強化糧食作物,其對人類的生物利用度增加。利用農業生物多 樣性來加強飲食多樣性可以幫助在更大範圍內將生物強化的食物的可持續方法 (Johns & Eyzaguirre, 2007)。除了提高生產力之外,將作物多樣性和作物遺傳 多樣性用於病蟲害管理還帶來了許多間接好處。對化學殺蟲劑需求的減少,減 少了它們對相關生物多樣性的負面影響,例如授粉媒介和土壤生物多樣 (Kearns et al., 1998),以及對人類的健康和水源污染造成有害影響的風險。 (Hajjar et al,. 2008)。授粉系統越來越受到人為來源的威脅,包括棲息地的破碎 化、土地利用的變化、現代農業實踐、殺蟲劑和除草劑等化學品的使用,以及 外來動植物的入侵 (Kearns et al., 1998)。人類已經改變了 40-50%的無冰陸地 表面,將草原、森林和濕地轉變為農業和城市系統,控制陸地淨初級生產力的 三分之一左右,捕撈的魚類占海洋生產力的 8%。我們使用了 54%的可用淡 水,預計到 2050 年將增加到 70%。這些變化改變了地球的生物多樣性。許多 物種已從受人類影響為主的地區滅絕 (Chapin et al., 2000)。隨著人類過度捕 撈,全球海洋漁業資源減少,海洋漁業的惡化,造成生物多樣性下降,對於某
中包括:雞、豬、牛、羊、鮭魚、白帶魚、鰹魚、香魚、鮪魚以及鯷魚,在製 作親緣關係樹時,要先找到各個物種彼此之間的關係以及分化時間 (關係樹的 節點)。親緣關係樹的繪製原則是將每個物種之間、節點之間畫成等距離,並標 示物種的中名、屬名和種小名以及在節點上標示參考文獻。
(三) 估計親緣關係樹上每一個節點的分化時間 利用附件一來找出物種之間的分類,並利用兩者共同的分類當作關鍵字再加上
phylogenetic tree 等相關字眼在 google 圖片搜尋,找到包含兩者之間的關係樹 之後,擷取兩者之間最近共同祖先的分化時間並當作本組親緣關係樹的節點。
五、引用文獻
Angiosperm Phylogeny Group, Chase, M. W., Christenhusz, M. J., Fay, M. F., Byng, J. W., Judd, W. S., Soltis, D. E., Mabberley, D. Sennikov, J., A. N., Soltis, P. S., Stevens, P. F. (2016). An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG IV. Botanical journal of the Linnean Society, 181(1): 1-20. Betancur-R, R., Broughton, R. E., Wiley, E. O., Carpenter, K., López, J. A., Li, C., Holcroft, N. I., Arcila, D., Sanciangco, M., Cureton Ii, J. C., Zhang, F., Buser, T., Campbell, M. A., Ballesteros, J. A., Roa-Varon, A., Willis, S., Borden, W. C., Rowley, T., Reneau, P. C., Hough, D. J., Lu, G., Grande, T., Arratia, G. & Ortí, G. (2013). The tree of life and a new classification of bony fishes. PLoS currents, 5 DOI: 10.1371/currents.tol.53ba26640df0ccaee75bb165c8c26288.
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附件一:下午 1 自 11 月 29 日至 12 月 15 日飲食成份中來源生物列表
些材質製作人工毛蟲的研究並未提供足夠詳細的毛蟲製作過程及留痕能力評 估,也未說明使用該材料的原因並回應該材料的疑慮。為了確認不同材質的毛 蟲的留痕能力是否會隨著放置時長而降低,本研究統整了透過人工毛蟲執行野 外實驗之研究及其研究目的、人工毛蟲材質及尺寸、上色方法、固定方法、固 定位置及放置時長,並提出 2 種可能可作為人工毛蟲的材質。以鑷子模擬攻擊 在野外放置不同時間長的聚酯油土、豬油麵粉糰、麻糬及豆沙糰共 4 種材質的 人工毛蟲,並透過分數對其保留痕跡能力做評估。經由分數加總並求得平均後 發現聚酯油土和豬油麵粉糰在一天半內的保留痕跡皆相當穩定,豆沙糰雖然在 放置後 6 小時內可穩定地保留下痕跡,但在這之後便逐漸失去留痕能力,麻糬 則不適合做為人工毛蟲的材質。
111 年度普通生物學實驗( )專題報告
Lövei & Ferrante (2017)回顧了使用人工毛蟲作為實驗材料的研究,認為此類型 的研究應完整提供被捕食或遺失的毛蟲原始資料,但並未比較不同材質的人工 毛蟲的效益是否相同。聚酯油土雖然可塑且不會風乾硬化,但是其氣味被質疑 會影響獵食者的捕食 (Rangen, Clark & Hobson, 2000; Maie & Degraaf, 2001)。豬油麵粉糰使用的原料雖然可食用,但配方與製作方法大多不詳盡,也 並未提供該材質是否會隨著時間而風乾硬化的證據 (Suzuki & Sakurai, 2015; Molleman et al., 2016)。為了確認不同材質的毛蟲的留痕能力是否會隨著放置 時長而降低,本研究統整了透過人工毛蟲執行野外實驗之研究及其研究目的、 人工毛蟲材質及尺寸、上色方法、固定方法、固定位置及放置時長,並根據這 些研究中提供的遭攻擊毛蟲照片統整出 3 種攻擊痕跡,分別為凹痕、洞及斷
111 年度普通生物學實驗( )專題報告 我們將聚酯油土 (Polytek Development Corp ® Poly Plasticine Clay)切成適合 雙手搓揉的大小後,將其桿成直徑約 0.7mm 的長條圓柱,並將其裁切為長約 3.8mm 的毛蟲雛形,再將頭尾 2 端的斷面收合。將收合後的毛蟲放在事先製作 好的毛蟲藍圖紙對照並微調以確保尺寸吻合,最後製作出 4mm x 0.7mm (長 x 直徑)的白色毛蟲。最後用水彩筆將毛蟲塗上淺綠色壓克力顏料 (MONA ® Acrylic Colours S-402) (圖一)。
2. 豬油麵粉糰
使用麵粉與豬油做為人工毛蟲材料的研究使用的比例不近相同,且對於材料種 類、比例類型及製作過程的描述過於簡略,故我們在選用適合的比例前先測試 了各種比例是否能搓揉成糰且塑形成長條的毛蟲狀。 在測試各種被使用過的豬油麵粉團比例後,我們發現 Edmunds & Dewhirst (1994)、Rowland et al. (2008)、Hossie et al. (2015)、Barnett et al. (2016)使 用的 3:1 的麵粉與豬油比例,無論是體積比或質量比皆無法揉成糰且無法塑 形,不管豬油是否有隔水加熱為液態皆為如此。Carroll & Sherratt (2013)使用 重量比為 12:7:1 的麵粉、豬油及水作為假蛾的身體,雖未提供麵粉種類及 豬油是否需隔水加熱,在使用中筋麵粉與隔水加熱融化的豬油測試後,發現其 可成糰且可塑形,但是過於柔軟,輕輕觸碰即變型。Pilecki & O'Donald (1971) 雖未提供麵粉種類及比例類型,但在測試後發現以其提供的比例 (麵粉:豬油 =1.4:1),並以重量比將中筋麵粉與隔水加熱融化的豬油混合可有效成糰並搓 揉成任意形狀,且在加入少許的水後可解決其黏手的特性。因此我們參考 Pilecki & O'Donald (1971)、Carroll & Sherratt
0.7mm
粉以避免黏手。將長條圓柱裁切為長約 3.8mm 的毛蟲雛形,再將頭尾 2 端的 個斷面收合。將收合後的毛蟲放在事先製作好的毛蟲藍圖紙對照並微調以確保 尺寸吻合,最後用乾淨的水彩筆刷掉多餘的玉米澱粉,製作出 4mm x 0.7mm (長 x 直徑)的人工毛蟲 (圖一)。
4. 豆沙糰
為了製作出對獵食者而言可食用且可留下攻擊痕跡的假毛毛蟲,我們將 8g 糯 米粉、1.6g 羥丙基磷酸二澱粉、7g 水 2 混合成糰後,分塊壓成薄片並放入煮 沸的水中煮至浮起。將煮熟的麻糬與 420g 的白豆沙均勻混合後,加入 35 滴綠 色食用色素(EverStyle ® Green Food Coloring Liquid)並均勻混合至顏色一致。 將麻糬切成適合雙手搓揉的大小,搓揉直徑約 0.7mm 的長條圓柱,並將其裁切 為長約 3.8mm 的毛蟲雛形,再將頭尾
Barnett, J. B., Scott-Samuel, N. E., & Cuthill, I. C. (2016). Aposematism: balancing salience and camouflage. Biology Letters, 12(8): 20160335. https://doi.org/10.1098/rsbl.2016.0335
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111 年度普通生物學實驗( )專題報告
圖二、於武嶺四村樓頂使用 1m x 1m 的綠色墊子以模擬野外環境。
圖三、各材質毛蟲的整體總分平均。
圖四、各材質毛蟲的保留痕跡能力隨時間變化趨勢。
附件一、以人工毛蟲做為實驗材料的研究之統整。
附件二、以鑷子模擬攻擊之示範。
附件三、不同時段各材質毛毛蟲評分之原始數據。