捏個毛毛蟲狀的橡皮泥就能發Science?這究竟是一個什麼樣的研究?

恐蟲者注意:本文中所有的毛毛蟲都是假的,是假的,假的。

一條放在野外的假毛蟲。攝影:Chung Yun Tak
一條放在野外的假毛蟲。攝影:Chung Yun Tak

捏橡皮泥發表Science?聽起來有點天方夜譚的感覺,可是今年5月一篇發表在《科學》雜誌(Science)上的文章的主要研究材料就是橡皮泥捏的[1],而且Science官方網站的首頁對它進行了報導[2]  (當然現在估計不在首頁了,不過還是能看到當時的報導)。

來自瑞典的科研人員托馬斯.羅斯林(Tomas Roslin)用製作粘土動畫的粘土製作了2900多個假毛毛蟲,然後透過全世界40多個研究人員把這些毛毛蟲放到了從北極到澳洲之間不同緯度和海拔的自然環境中,最遠的兩個研究地點之間跨越1萬一千635公里,這個項目還有一個偉大的名稱「全球假毛蟲計劃」(Global Dummy Caterpillar Project)。

我的老闆中村彰宏(Akihiro Nakamura)2015年被邀請參加這個項目,他當時覺得很好玩所以就加入了,於是我也就順帶著也加入到了實驗之中(其實我就是打雜)。不過我們當時絕沒有想過會發表在Science上。

我們的實驗是在西雙版納熱帶森林中進行的,實驗連續進行了4天,第一天佈置假毛蟲,隨後三天每天去檢查一遍它們。由於我們當時還有其他實驗要做,西雙版納當時又是雨季,所以基本上連續一個月都每天溼身回去,不過我很享受野外工作。

做實驗時的合影,右二是我,左二比v字手勢的是我的導師。圖片來源:蛄螻
做實驗時的合影,右二是我,左二比v字手勢的是我的導師。圖片來源:蛄螻

要問為什麼把這些假的毛毛蟲放在野外 ,主要是為了觀察它們是否「活著」。

這句話聽上去有些奇怪,它們本來就是「死的」那還怎麼觀察它們是否「活著」呢?其實,雖然我們知道它們是假的,但是自然界的那些捕食者們在咬上一口之前,可不知道這些毛毛蟲是真是假。因為假毛蟲是橡皮泥做的,如果它被咬了,它的體表就會留下咬痕,那麼我們就可以確定它真的「死了」,也就是說這只毛蟲被捕食者辨認出來是假的。

一般來說捕食者發現被騙後就轉身走了,所以不用擔心你的實驗材料「被盜」。通過這些咬痕我們還能分析出是哪種捕食者留下的,比如是鳥,還是螞蟻、老鼠等。而通過觀察某一地區假毛蟲被咬的頻率,我們就知道了這一地區毛蟲的被捕食率,然後就可以比較不同地點毛蟲被捕食率的差異了。

螞蟻(a), 鳥類(b), 囓齒動物(c), 和蛞蝓/蝸牛(d)等在假毛蟲上留下的咬痕。圖片來源:Global Dummy Caterpillar Project
螞蟻(a), 鳥類(b), 囓齒動物(c), 和蛞蝓/蝸牛(d)等在假毛蟲上留下的咬痕。圖片來源:Global Dummy Caterpillar Project

最終研究者們通過分析發現,從赤道到南北極,緯度每升高一度(或每111公里)毛蟲的被捕食率會下降2.7%,最靠近極地的研究地點(格陵蘭島,74.3 o N)的毛蟲被捕食率只有赤道地區的八分之一;同時海拔每升高100公尺毛蟲被捕食率則降低6.6%。

所以,要想不被吃就待在冷的地方(這好像和《權利遊戲》的劇情不太像呀)!

其實這個研究最主要的結果就是證明了從極地到赤道,物種間的相互作用增強了。當然這項研究也顯示了其他有趣的現象:通常人們想到吃蟲子最多的應該就是鳥兒了,可是在這項研究中發現其實節肢動物,尤其是螞蟻,才是吃蟲子的主力軍。正是這些小螞蟻的辛勤勞動才使得植物的葉子不被毛蟲吃光,並使地球保持了綠色呀!

如果我們還想從這篇Science的文章裡學到什麼的話,那就是要合作。

這項研究在全世界六大洲的31個地點開展實驗,來自21個國家的40位科研人員參與到這個項目之中。實驗中通過給每個參與人員分發統一的假毛蟲,並遵循標準化的實驗流程,使得在較短的時間內獲得了分佈全球的31個試驗點的數據。想想如果是你自己做這個實驗,要花多少路費和時間呀。現在越來越多的生態學家開始研究大尺度上的生態格局和過程,然而單個研究人員或是團隊卻沒有精力去開展相關實驗來回答這些問題,通過設計能被分成許多個小實驗的研究,我們能讓全世界的科研人員參與進來,一起合作闡釋更大格局的問題,發大文章!

其實用假毛毛蟲來做實驗並不新鮮,相似的方法已經發表過多篇論文,通過假毛蟲的被捕食率來描述物種間的相互作用,從而闡述更為複雜的生態學問題。如果你也有一個好的點子需要用橡皮泥來做實驗,你甚至都不用做得像這篇文章中的蟲子那麼惟妙惟肖,哪怕隨便扯一段都行。

做成這樣也算是假毛蟲……真的太敷衍了。圖片來源:參考文獻[3]
做成這樣也算是假毛蟲……真的太敷衍了。圖片來源:參考文獻[3]
請問你還可以再隨便一點嗎?

當然可以,請看下面這張圖。

夠隨便了吧,那個三角形的塑膠片是翅膀,身體是被壓在下面的那一條,用麵捏的。圖片來源:參考文獻[4]
夠隨便了吧,那個三角形的塑膠片是翅膀,身體是被壓在下面的那一條,用麵粉捏的。圖片來源:參考文獻[4]
這篇文章中的蟲子身體都不是橡皮泥捏的,是麵粉!就這樣一個用麵粉做身體、塑膠片做翅膀的獵物,竟然在96小時後平均77%都被「吃」了[4]。掠食者啊,你們捕獵的時候用點心可以嗎?

請不要局限於做蟲子,做什麼青蛙[5]呀、蛇[6]呀都可以嘛!當然你也可以用真的活蟲子[7],只是要想辦法不要讓他們跑掉!

研究者們用來進行研究的橡皮泥青蛙。圖片來源:參考文獻[5]
研究者們用來進行研究的橡皮泥青蛙。圖片來源:參考文獻[5]
所以你看,橡皮泥是多麼好的實驗材料呀,非常適合那些想法滿天飛,有精力又沒錢的研究工作者。

當然,橡皮泥作為小朋友們的最愛之一,讓孩子們用它去設計小實驗肯定是樂趣無窮又可以傳播科學知識。

改變顏色、改變氣味、改變形狀,發揮你的想像力,放手去做吧!

 

撰文:蛄螻

編輯:婉珺

參考資料:

  1. Roslin et al., 2017 Higher predation risk for insect prey at low latitudes and elevations. Science 356, 742–744.
  2. http://www.sciencemag.org/news/2017/05/fake-caterpillars-reveal-worst-places-world-be-prey
  3. Katerina Tvardikova,Vojtech Novotny. 2012Predation on exposed and leaf-rolling artificial caterpillars in tropical forests of Papua New Guinea, Journal of Tropical Ecology, doi:10.1017/S0266467412000235
  4. Carroll & TN Sherratt, 2013 A direct comparison of the effectiveness of two anti-predator strategies under field conditions, Journal of Zoology, 291 (2013) 279–285
  5. Stuart YE, Dappen N, Losin N (2012) Inferring Predator Behavior from Attack Rates on Prey-Replicas That Differ in Conspicuousness. PLoS ONE 7(10): e48497. doi:10.1371/journal.pone.0048497
  6. Wolfgang Wuster et al., 2004 Do aposematism and Batesian mimicry require bright colors? A test, using European viper markings, Proc.R.Soc.Lond.B 271, 2495–2499
  7. Robert L. Jeanne,1979 A Latitudinal Gradient in Rates of Ant Predation,Ecology, 60( 6 ),1211-1224

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