2011年7月28日

「當北美洲遇見南美洲」小筆記

最近國家地理頻道有部影片「當北美洲遇見南美洲」(When Continents Collide),我對生物地理學的這些知識一直都很有興趣,於是特別做了些筆記。

北美洲和南美洲本來是分開的兩塊大陸,南美洲有雕齒獸、有袋動物,北美洲有乳齒象、犀牛、駱駝、史前馬、劍齒虎。幾千萬年前撞在一起之後,動物就開始互相交流了。

從南美洲委內瑞拉的焦油坑找到北美生物遷徙南下的證據,例如找到來自北美洲的乳齒象,也找到劍齒虎。

劍齒虎的犬齒沒有辦法像獅子那樣使用來咬住頭部的骨頭,科學家認為她們的犬齒太薄弱,所以都是用在咬住獵物的腹部或頸部。

大型掠食動物除了劍齒虎南下以外,恐狼也從北美洲遷徙到南美洲

現在南美洲半數的大型哺乳動物起源都是北美洲,像是美洲豹、所有駱駝。

南美洲其實也有動物北上,科學家在北美洲的拉布瑞亞焦油坑找到了大地懶和劍齒虎。劍齒虎可能是追蹤大地懶而跌入焦油坑被埋起來的。

從大地懶的牙質結晶中發現的碳殘餘物,顯示牠會吃各種植物,包括質地粗糙、高纖維或苦澀的植物,這些東西甚至是其他草食動物不會吃的。廣泛的食性可能是這種生物能夠在北美洲適應的原因之一。大地懶還有個特色,牠們有表皮小骨(dermal ossicle),也就是皮膚裡有硬骨。如果劍齒虎要直接咬的話,犬齒就會斷掉,所以劍齒虎要攻擊牠們還得要一些技巧。

看這個節目的時候,其實腦子裡一直想起冰原歷險記裡的那幾隻動物,其實喜德應該是很大隻的動物吧。



圖片來源:http://goodandlost.org/2009/11/19/mammoths-and-tigers-and-bears-and-other-dead-american-giants/

2011年7月9日

螺旋狀的馬鈴薯芽

幾年前看了《生物世界的數學遊戲》之後,我就對用數學模式來解釋生物生長的這件事特別感興趣,特別是利用費氏數列的那部份,所以之才特別找了松果、鳳梨來拍照,寫了一些有關黃金比例的東西(在此)

這些在討論松果、鳳梨、花瓣或是向日葵小花怎麼排的問題,其實和葉子怎麼在莖上長,都是相同的問題。

學植物分類的時候,會學到葉子在莖上的生長方式,包括了對生、十字對生、互生和輪生等等。這些葉子的排列方式有個有趣的規則,特別是互生。

有機會看到互生的葉子,不妨看看葉子是怎麼長的,互生並不是單純的左長一片、右長一片,其實每片葉子之間會夾了一個特別的角度,像下面的這個例子,每片葉子的角度大約是夾了120度。

若是把最底下的葉子當作0號,那麼往上陸續編成1號、2號、3號,編到第3號的時候,第3號的葉子剛好和第0號是同一個位置角度,也就是3片葉子沿著莖繞了1圈。我們可以把這樣的葉序稱為1/3(繞1圈要3片葉子)。

葉序


有些是要5片才能繞2圈,這樣的葉序比稱為2/5,有些是8片繞3圈,這個葉序比是3/8

把這些數字整理一下之後,就會發現和費氏數列還有點關係呢。
費氏數列是1 1 2 3 5 8 13 ...,剛剛出現的葉序是1/3  2/5  3/8,剛好都在這裡頭。

1/3的葉序比,每片葉子夾120度
2/5的葉序比,每片葉子夾144度
3/8的葉序比,每片葉子夾135度

每片葉子夾了100多度是有好處的。從上俯瞰,就會發現夾這樣的角度,可以讓葉子不會互相重疊在一起。

其實這樣的葉序比和馬鈴薯芽眼有關係耶,有人知道,馬鈴薯的芽眼可以相連變成螺旋狀嗎?
potato

其實只要知道馬鈴薯是莖,就可以理解這個螺旋狀是怎麼出現的了。

前面才講過葉序比嘛,我們找個植物的莖,標示它們上面的葉子生長位置,也可以畫出個螺旋狀。而馬鈴薯也是莖嘛!不過是個縮短肥胖的莖,而上面的芽眼自然也就可以畫出像一般莖一樣的螺旋狀。

那接下來想想,在一般莖上畫的螺旋,最後會螺旋到哪裡?那個中心最後到的是莖的頂端。那麼,馬鈴薯呢?螺旋的中心也就是莖頂啦。
DSCN2994.JPG

馬鈴薯最早發芽的地方,就是在莖頂的那個螺旋中心,那裡也就是頂芽的位置。

因為頂芽優勢,所以其他側芽長得都會比較慢,不過我曾經看過一本講science project的書,介紹了一個可以抑制馬鈴薯頂芽優勢的方法,讓馬鈴薯每個芽都發芽,方法也很簡單,等我試了之後再來介紹吧。

2011年7月8日

觀察綠竹筍

最近正是綠竹筍的產季,家裡來了好多綠竹筍。

據稱好吃的綠竹筍一定要夠彎,不過並不是所有的竹筍都是彎的,像箭竹筍就是直挺挺的。
(↓綠竹筍)
DSCN3623

竹筍是直是彎,其實和竹子的生長特性有關,綠竹筍屬於叢生竹,所以竹筍發出的時候,就會表現出彎曲向上的生長模式,這也是背地性的表現啊。如果是散生竹,因為竹筍會從橫走的地下莖上發出,所以竹筍通常都會是直的。

關於叢生竹和散生竹地下莖的生長型態,這個網頁的圖很仔細呢!此外,我參考農委會網站的圖,畫了張綠竹筍冒出來的圖,這樣應該看得出來,為什麼竹筍是彎的了吧。


綠竹筍


從竹筍的基部可以知道將來變成竹子,它會有多粗。
DSCN3621


從竹筍發育成竹子的速度非常快,下面是一個星期內竹筍生長的縮時影片,實在很驚人吧。


另外在土豆網,也有段竹子的生長影片,也是很值得一看啊。
http://www.tudou.com/programs/view/Rp0DbwxQI0M/

關於竹筍的介紹,還可以看看甲仙國中的介紹
甲仙國中/農產品館/農產品介紹/竹筍

2011年7月3日

排氮廢物大不同

每回教到動物排除含氮廢物的方式的時候,都會想到月鈴老師說的那句名言:凡有通則必有例外。

排氮

學生在學這些東西,還是以通則為主,不過那些例外,實在是讓老師和學生都暈頭。

我翻了以前的動物生理學課本和脊椎動物學課本,整理了些資料如下:

同樣是排除1g的氮,如果是以氨的型式排出,得要0.5升的水才行,不過若是以尿素的型式排出,就只要0.05升,更省水的模式就是用尿酸了,只要0.001升的水。可想而之,生活的地方愈缺水,就愈要省水,因此動物怎麼排氮,還是和棲地有關係。

魚類有排氨的,也有排尿素的,像鯊魚就是排尿素的。
非洲肺魚在河流和池塘裡是排氨,但是池塘乾了之後就改排尿素。

兩生類的部份,蝌蚪是排氨,變態為成體之後就改排尿素。不過也有幾種奇怪的兩生類 Chiromantis xerampelina  和 Phyllomedusa sauvagii。這兩種算是兩生類中的怪咖,除了皮膚不容易散失水份外,牠們還可以排尿酸啊。

鱷魚(alligator)則是可排氨也可排尿酸。
烏龜在水域的棲地是排氨,但是上了陸則是排尿素或尿酸。

鳥剛變胚胎的第1天是排氨,然後就改排尿酸了
陸生鳥類的氮有90%是以尿酸的型式排出,只有 3%- 4%是以氨的型式排出,但是半水生的鳥類像是鴨子就只有50% 的氮是以尿酸排出,而有30 %是以氨排出。

哺乳類大部分的氨都是以尿素的型式排出。

生物真的很複雜啊!

2011年7月2日

憋氣憋得像死掉一樣的叩頭蟲


叩頭蟲和吉丁蟲

最近發現社區的水池裡出現好多昆蟲溺死在裡頭,趁著今天有空就把牠們打撈起來,打算讓牠們變成標本。下午撈了五隻蟲,有四隻大青叩頭蟲和一隻彩虹吉丁蟲。


撈回來之後,就放在餐桌上。是的,就是吃飯的桌子,不過我們並沒有打算把牠們吃掉。


大約過了半小時之後,就在晚餐的時候,眼角餘光突然瞄到桌面有異常反應。原來其中一隻叩頭蟲的腳突然動起來,過沒幾分鐘,又一隻腳動起來。


沒一會兒,原本以為已經死翹翹的叩頭蟲,有兩隻突然復活了,腳啊、觸角什麼的都開始揮動了。而另外一隻吉丁蟲的腹部也開始收縮起來了。

從水池裡撈起來的五隻蟲屍,在一小時之後,變成了三隻會爬來爬去的蟲,另外有兩隻我想應該真的是死掉了,其中有隻蟲屍還跑出了紅色的小蟲,晚點再放在顯微鏡下看看是什麼吧。
叩頭蟲的蟲

看到這幾隻本來要變成標本的蟲屍,突然變成跑來跑去的活蟲,還蠻錯愕的。

這些蟲掉進水池的時候,不是溺死了嗎?既然現在會跑來跑去,可見剛剛牠們應該在憋氣吧,到底牠們憋氣憋多久了啊?

我本來以為這些昆蟲能憋氣只是個特例,不過搜尋了才知道很多昆蟲都會憋氣啊。

昆蟲並不是總是讓氣門開開的進行換氣,在牠們的換氣週期裡,有段時間會關閉氣門,並未和外界進行氣體交換。這種現象稱為不連續的氣體交換(Discontinuous gas exchange)
http://en.wikipedia.org/wiki/Discontinuous_gas_exchange

至於為什麼牠們演化出不連續的氣體交換呢?有很多研究提出了假說

另外,還有研究指出昆蟲在活動的時候的呼吸是大腦在控制的,休息時是由胸部和腹部神經節在控制的,那時就會表現出不連續的換氣。

找了這麼些資料,突然想到以前把蟑螂丟到馬桶之後,看到蟑螂過一陣子就不動了,也許牠們根本就沒死,只是暫時停止呼吸吧?

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