黑猩猩、 毛毛蟲、企鵝,哪種動物最會扔糞便?

黑猩猩、 毛毛蟲、企鵝,哪種動物最會扔糞便?
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我們想讓你知道的是

一百多年前就有研究人員注意到,弄蝶幼蟲的糞便飛行速度挺快,發射距離是毛毛蟲體長的好幾倍,而且還可以朝不同角度發射。

文:傑.應格朗

為什麼有些動物會扔自己的糞便?

說到這個,毛毛蟲的功夫了得,企鵝也算厲害,至於黑猩猩,牠們是真的很喜歡丟東西,反倒不太在乎丟的東西是什麼。到底哪種動物最會丟糞便?這問題就留給各位讀者自己去想吧。

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有些毛毛蟲可以像投射武器一樣發射糞便,說起來似乎令人驚奇,但是湊近一看(也別靠太近!),你會發現這是一種非常精密的行為,而且是求生必要關鍵。

弄蝶(skipper)的幼蟲是昆蟲界最厲害的投糞高手。弄蝶幼蟲是一種捲葉蟲,牠們準備在葉片上大吃特吃時,會拉著葉片蓋住身體,就像你晚上睡覺蓋被子一樣,唯一的差別在於你不會用絲線固定被子,而弄蝶的幼蟲會。完成之後,弄蝶幼蟲視同隱形,那些以視覺能力來尋找獵物的捕食者就找不到牠們了。至於味道,那又是另一回事:糞便味會洩漏牠們的位置。

有一些在實驗室裡完成的超酷實驗結果顯示,對毛毛蟲有興趣的寄生蜂會花費更多時間檢查含有糞便的捲葉,所以毛毛蟲得確保糞便離身體越遠越好。這項投糞技巧的驅動力是為了性命安全,而不是環境清潔(所以弄蝶幼蟲獲得了投糞毛蟲的綽號)。

一百多年前就有研究人員注意到,弄蝶幼蟲的糞便飛行速度挺快,發射距離是毛毛蟲體長的好幾倍,而且還可以朝不同角度發射,因此這些毛毛蟲的身邊不會累積糞便,看起來好像附近沒有毛毛蟲似的。直到一九九○年代,科學家才釐清其中機制,搞懂毛毛蟲到底如何發射糞便。毛毛蟲的尾端結構複雜,有肛板(anal plate)、肛梳(anal comb)和壓力管(pressure vessel),需要發射糞便時,所有壓力管可以同時發揮作用。

想像一下(如果你想像得出來),糞便飛彈準備發射!毛毛蟲尾端一圈一圈的肉質環(fleshy collar)齊心合力把糞便移動到定位,使糞便接觸到肛板和肛梳。肛板就像是發射台,肛梳就是觸發器,也是發射糞便的關鍵,像鉤子一樣固定在毛毛蟲的肉質圈環內部,直到毛毛蟲尾端的血壓快速升高(其實昆蟲沒有血液,應該說是血淋巴),這時肛梳脫離原本的位置,肛板往前發射,糞便升空!這樣的發射力道讓離開毛毛蟲身體的糞便承受超過一百G力(譯注:G-Force即移動或改變切線,或是加速度與減速度時承受力道的單位),發射速度達到每秒兩公尺。就好像在玩把圓片彈進杯中的遊戲一樣,受到壓力越大的物體飛得越遠。

用演化學的角度來說,這正是所謂的大躍進,從弄蝶幼蟲到阿德利企鵝都會投糞。不過想要找到其他具有基本投糞技巧的生物,大概也不是那麼容易。阿德利企鵝(還有南極企鵝)會從巢裡投糞─站在巢穴邊緣,屁股朝外,身體往前彎,舉起尾巴,大下去就對了。說來可惜,以企鵝的體型來說,這樣的投糞力道和距離,根本沒辦法跟投糞毛蟲相比。

當然了,糞便的形式各有千秋,企鵝的排泄物不是固體,而是液體,黏稠度就像橄欖油。企鵝站在巢邊的投糞距離,一般來說就三十公分左右,糞便形態也不像毛毛蟲那緊緻的糞粒,而比較像一道流水。如果企鵝前一餐吃了磷蝦,排泄物會是粉紅色的;如果吃了魚,那排泄物就是白色的。企鵝為什麼要投糞?目前仍是個謎,不過最有可能的解釋是:鳥花很多時間理毛、保持清潔,投糞顯然符合牠們愛乾淨的個性。

順帶一提,企鵝的糞痕在巢穴周圍呈放射狀排列,究竟是不是企鵝刻意為之的結果,目前仍不清楚。

現在,演化的步伐又踏進一步,來到陸地上最大型的哺乳類動物之一:河馬。只要上YouTube搜尋一下,不用費力就能找到河馬排便時,尾巴搖來擺去的滑稽畫面,這是為了確保牠的糞便可以往各個方向飛噴。我親眼見過這場景,不瞞你說,還真讓人印象深刻。

河馬排便的機制稱不上精密:如果你在快速擺動(要真的很快)的鐘擺上放了一大團馬鈴薯泥,也會得到差不多的結果。但你這麼做有什麼目的?河馬又為什麼要這麼做?

多數解釋都以猜測的成分居多。地位高的河馬也許藉著讓糞便旋轉飛出來宣示主權;但這應該跟地盤範圍沒關係,不像消防栓之於狗,公河馬的地盤在水裡─好比某一條河是某隻河馬的領域。如果河馬在水裡甩動尾巴,糞便會被水沖走,那麼甩動尾巴便失去意義。難道,河馬只是為了尋開心?

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黑猩猩喜歡扔糞便─不管在動物園或是在野外都一樣。常去動物園的人就知道,總是可以看見黑猩猩把糞便扔得到處都是,藉此嚇嚇遊客,或是逗得他們呵呵笑。不過,黑猩猩會扔的東西不只有糞便,扔東西這件事跟牠們的習性比較有關,至於扔什麼東西不那麼重要。

曾有十年的時間,研究人員觀察瑞典菲呂維克動物園(Furuvik Zoo)一隻名為「桑提諾」(Santino)的黑猩猩。桑提諾不開心的時候就朝遊客扔石頭,而不是糞便。不過,科學家感興趣的地方,卻是桑提諾不扔東西時的行為。動物園開放時間一結束,桑提諾就在領域範圍內找石頭堆成一堆,隔天早上又有遊客來的時候,才方便朝他們扔石頭。牠周而復始地儲存這些石頭,朝遊客扔石頭,到了晚上又開始堆石頭。研究人員認為牠和人類一樣,具備規劃未來的特質。

這個故事引起我的興趣,因為我也曾經被一隻生氣的黑猩猩扔石頭。當時我在日本京都大學靈長類研究中心拍攝《每日星球》(Daily Planet)節目,時任研究中心主任的松澤哲郎(Tetsuro Matsuzawa)因為對圈養及野生的黑猩猩研究有加而享譽全球。他帶領我們的團隊成員和一隻名為「愛子」(Ai)的黑猩猩碰面,牠在記憶力測驗這關輕鬆打敗了我。除了愛子的記憶力讓人印象深刻之外,我還遇見一隻擁有絕佳投擲技巧的首領黑猩猩。

當我們靠近,首領黑猩猩便退到圍欄內距離我們最遠的地方,看起來非常焦躁。接下來,牠開始發抖,邊撿石頭邊往牠的左手邊跑,並用力朝著我們扔石頭。松澤覺得這場面好笑極了,我則是忙著注意不被打到。

不管是石頭或糞便,投擲行為才是引起科學家興趣的重點。圈養的黑猩猩這麼做似乎是為了洩憤或娛樂觀眾,因為只有這麼做才能引起遊客注意。在野外,黑猩猩會朝彼此扔東西,不過力道和準確度都不足以讓對方受傷。這只是一種傳遞訊息的手法─稍嫌不夠友善就是了。

近來有一項研究指出,投擲技巧特別好的黑猩猩,腦部看起來特別不一樣,至少在核磁共振圖上是如此。這些黑猩猩的腦裡與控制投擲臂動作有關的區域,神經連結特別細密,傳送訊息的能力更快更有效率,這正是所謂的左腦─右臂神經脈絡(left-brain-to-right-arm)。而最有趣的是,投擲能力越好的黑猩猩,溝通能力也越好,進行需要領會研究人員意圖,或是需要和人溝通的任務時,也比較能勝任。

人類身上也很常用到這樣的神經連結。不過,我們還能使用語言,因此有人認為我們說話時,負責唇舌細微運動控制(motor control)的神經連結,其實就是控制投擲的神經迴路變得更精細的結果。說不定這就是左腦負責語言的原因:接掌本來就存在、早已經精細複雜的運動控制系統。

所以,先是投擲,後是說話(說話是一種能力,不像語言,你可以選擇不說)。當然,不難想像,手勢可能就是投擲和說話之間的關鍵橋梁。倒不是說飛濺到你外套上的糞便很重要,但這卻是黑猩猩給你的機會,讓你得以一窺人腦演化的進程。這也就是黑猩猩和其他靈長類不同的原因:沒錯,牠一樣也會扔糞便,但牠是故意的!

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書籍介紹

《為什麼的科學:Discovery科學節目主持人的包山包海趣味問答》,商周出版
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作者:傑.應格朗
譯者:陸維濃

貓咪真的愛你?狗狗真的知錯?暴龍的前腳為何這麼短?世界是不是真的很小?一張紙最多可以對摺幾次?牛頓真被蘋果砸過頭?伽利略有從比薩斜塔上丟球?關於生活中的為什麼,應博士給你最有哏的科學解答!

獲獎無數的科學作家暨Discovery節目主持人應格朗博士,是加拿大相當知名的科普知識推廣人。應博士在漫長的科學推廣生涯中探索過無數重要提問,現在,他將在《為什麼的科學》中輕鬆探索各種習以為常或眾說紛紜的現象背後有趣的科學原理。

除了幽默易懂的文字解釋,書中更搭配活潑手繪插圖,並輔以科學歷史、趣味事實、流言澄清、實驗建議,分享應博士最喜愛的日常生活科學大哉問。翻開《為什麼的科學》,保證你腦洞大開,還能充分滿足你的好奇心!

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Photo Credit:商周出版

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航