換一次牙胖一次，大象一輩子要胖五次 - 泛科學

然而，大象換牙不管在次數上還是形式上都與人類的體驗很不同。

除了暴露在體外的兩根尖象牙（門齒）只在乳牙恒牙交替時更換一次外，大象口腔裡的槽牙 ... 000文字分享友善列印繁|简000動物世界生命奧祕自然生態換一次牙胖一次，大象一輩子要胖五次果殼網・2019/05/14・1666字・閱讀時間約3分鐘・SR值460・五年級＋追蹤相關標籤：大象恆齒換牙期體重熱門標籤：大麻量子力學CT值女科學家後遺症快篩時間體重，反映出一個個體的生活方式。

體重改變反映出個體生活方式的改變。

人在成年以後的很長時間裡，體重基本趨於穩定。

除非你的生活方式有了巨大調整或出現某些健康狀況，你的體重可能長期保持在一個差不多的數字，或者緩慢上升（發福）。

那麼，動物園裡生活日日沒啥變化的動物，體重應該是很穩定吧？並沒有。

瑞士蘇黎世大學動物診所的克里斯丁·舒福曼（ChristianSchiffmann）幾乎看遍了全歐洲動物園裡的大象，他觀察到了一個奇怪的現象。

這些大象成年後的體重不是持續上升的，而是反反復復呈週期性地上下波動。

一頭人工飼養象的一生大概要胖出五個體重高峰。

雖然隨著年齡增長，大象體重有明顯的上升趨勢，但為什麼有時候會特別重呢？西班牙巴賽隆納動物園中的非洲象。

圖片來源：Michelangelo-36/WikimediaCommons這項對大象體重週期的研究發表在《哺乳類生物學》期刊。

為了搞清楚動物園大象體重為什麼會出現週期性波動，舒福曼和同事把目光投向瑞士兩所動物園的非洲象和亞洲象。

他們發現，這種波動與季節變化無關，與母象生育也無關（未生育的母象體重也出現了類似的週期性變化），造成體重波動的原因竟然是：換牙。

獨特的牙齒更替過程讓大象在換牙時更容易長體重大多數哺乳動物只有乳牙和恆牙兩副牙齒，比如人類，或者貓、狗。

乳牙是出生後不久萌出的牙齒，在個體性成熟前（對人類來說是青春期前）會全部脫落，換上更大的恒牙與快速發育的身體配套。

並且，這種更替通常是垂直進行，即恆牙「頂掉」上面的乳牙。

一隻肯亞未成年象的牙齒，兩顆下牙後方能看到剛剛萌出的一對新牙。

圖片來源：CTCooper/WikimediaCommons然而，大象換牙不管在次數上還是形式上都與人類的體驗很不同。

除了暴露在體外的兩根尖象牙（門齒）只在乳牙恒牙交替時更換一次外，大象口腔裡的槽牙（臼齒）一生會換五次，也就是說前前後後一共要換六副牙。

每副牙齒各有四顆，在口腔上下兩側的四個方位各一顆。

換牙時，新牙從後方推擠舊牙，直到把舊牙向前推出口腔，完成更替。

研究人員發現，當大象舊牙未掉而新牙已萌出時，大象的體重好像會更重。

如果對不同年齡的母象統計體重，會看到明顯的波浪線狀分佈，而年齡與換牙週期密切相關。

研究顯示，當新牙和舊牙都能用於咀嚼時，大象的體重比舊牙完全掉落後更高。

大象嘴裡的臼齒（molar，簡稱M）一輩子更換六次，第一副牙叫M1，最後一副牙叫M6，右下圖裡的三角形代表牙齒從萌發到脫落的時間點。

圖片來源：參考文獻1雖然大象的六幅牙齒一副比一副大，但增加的體重並非源於嘴裡的牙更沉。

而是因為新舊兩幅牙齒同時存在影響了食物消化過程。

更大的牙齒咀嚼面提高了咀嚼效率，這可能讓大象吃下更多食物，或者把食物嚼得更加精細。

這兩種情況都能讓大象攝入更多營養。

對於後一種情況，咀嚼降低了纖維類食物的微粒大小，這有助於食草類動物吸收其中的養分。

論文作者之一、蘇黎世大學比較消化生理學教授馬卡斯·克勞斯（MarcusClauss）表示，現在歐洲動物園很多動物都偏離了理想體重，向肥胖發展，大象也不例外——在食物穩定的環境裡，配合換牙加成，大象不長胖也難。

亞洲象（左）和非洲象（右）體重隨年齡變化波動。

圖片來源：參考文獻1這項研究的意義，在於促進動物園裡的大象健康，在「細嚼慢嚥」的換牙期，可能就要控制大象食物裡的熱量。

過了換牙期，則不妨多餵一點。

之所以能發現這種體重的細微變化，也是源於動物園裡提供的食物熱量比較一致。

在野外，由於大象的攝入和消耗波動很大，就難以發現換牙這個影響因素。

野外觀察固然能研究動物的許多「自然狀態」，但動物園裡的圈養動物，也同樣能告訴我們許多大自然的秘密。

參考文獻SchiffmannC,HattJ-M,HobyS,CodronD,ClaussM.Elephantbodymasscyclicitysuggestseffectofmolarprogressiononchewingefficiency.MammalianBiology(2019).Doi:10.1016/j.mambio.2018.12.004. ElephantWeightCycleswithNewTeeth. 本文轉載自果殼網，原文：换一次牙胖一次，大象一辈子要胖五次發表意見文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論果殼網108篇文章・ 5位粉絲＋追蹤果殼傳媒是一家致力於面向公眾倡導科技理念、傳播科技內容的企業。

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採訪撰文／劉韋佐、田偲妤美術設計／蔡宛潔「吞船大魚」？古人的腦洞大開！很久很久以前，在北方的大海上，出現一隻長六丈、高一丈的大魚。

據說船要是遇上這種魚，一個不小心，可能整艘船都會被吞下去啊！在沒有相機、也沒有IG、臉書打卡的時代，古人面對陌生的物種，只能以文字或繪圖記錄下來，讓中國古代的鯨豚生態披上一層神秘面紗。

中央研究院「研之有物」專訪院內歷史語言研究所邱仲麟研究員，在長期研究歷史的過程中，收集了數百則中國歷史上鯨豚現身、擱淺的文獻。

究竟古人眼中的鯨豚長什麼模樣？鯨豚擱淺的可能原因為何？又衍伸出什麼樣的民間傳說？圖／Unsplash根據邱仲麟研究員蒐集的文獻，中國史上確切的鯨豚擱淺記錄可能始於兩漢。

早在西元前16年（西漢永始元年）就出現記載：「北海出大魚，長六丈，高一丈，四枚。

」接著在西元前4年及西元173年，也都有將鯨豚形容為「大魚」的記載。

這個時期多是簡單記錄鯨豚的大小，但到了近世，描述就變得豐富許多。

例如在明嘉靖《灤志》就記載：「房魚，出海，極大，如房。

或隨潮汐陷沙上，土人割脂熬油。

」另外，明崇禎《黃縣志》則有相當生動的描述：海魚莫大於䱜，長或一、二十丈，三五成群，順流噴浪如雪，山脊翅浮紅水面，如百十赤幟。

舟遇之速避，稍遲即可吸口吞舟，故俗名「吞船䱜」。

這些出現在地方志的記載，不僅對鯨豚的大小做出如房子般巨大、且能張口吞船的誇張比喻，也描繪了牠們三五成群現蹤，從頭頂噴水、在海上翻身等生活習性，讓我們從字句間拼湊出古代的鯨豚生態、人與鯨豚的互動，以及古人如何從其文化視角看待鯨豚與其擱淺現象。

海上之「豬」？史料所描繪的鯨豚樣貌古人對於此般海中龐然大物尚未有「鯨豚」的概念，多半用生活中既有的動物來形容。

猜猜看以下描述是指海豚或鯨魚？地方志中常見「海豬」的記載。

在明嘉靖《欽州志》曾有這樣的形容：「其頭類豬」、「無鱗，大似海豬」。

清代《連江縣志》也有「海豬魚」的記載，形容其「渾身深黑，形體、腑臓與猪略同。

鼻在腦上，噴水直上。

」另有一種生物名叫「海鰌」，「鰌」在今日雖為「鰍」的異體字，但在此處應唸作「ㄧㄡˊ」。

在《水經》中曾有這樣的記載：「海鰌魚，長數千里，穴居海底，入穴則海水為潮，出穴則潮退。

」北宋《江南野史》則說：「有海鰌，形如大堤，長數十丈。

」從「長數千里」到「長數十丈」，我們可以得知，海鰌的形容是從其驚人的體長來描繪。

明崇禎《肇慶府志》更有一則特別的「海鰌」記載，說其「遍體礪房石砌，積如丘山。

」記錄者觀察得非常仔細，「礪房石砌」應該是指寄生在皮膚上的藤壺，要能如此詳實描述身上特徵，表示這隻「海鰌」可能擱淺在海灘上，才得以近距離觀察。

從海豬到海鰌，你猜到哪個是指海豚？哪個是指鯨魚？從上述文獻記載可以推測，關鍵在於海豚、鯨魚的體形差距，古人多稱海豚為「海豬」、鯨魚則為「海鰌」。

古人多稱海豚為「海豬」，認為其頭與豬相似。

「豚」字等同於「豬」，兩者也同為哺乳類動物。

圖／Unsplash古人多稱鯨魚為「海鰌」，身上常有大片藤壺寄生。

藤壺會伸出觸手捕食海中的浮游生物，以及鯨魚周遭的有機質。

圖／iStock這些突然躍出海面、或是擱淺在海灘的大魚到底是什麼？已遠遠超出古人的知識範疇，只能從其外觀特徵或動作來命名。

除了「海豬」、「海鰌」、「海鰍」等名稱，另有視其龐大的體形，稱之為「房魚」、「海象」、「鱌魚」；也有尊稱為「海龍」、「海龍翁」、「海主」，甚至有記載為「海燕」者，名稱可說是五花八門！在那個沒有相機的時代，文字的描述更為豐富，充滿古人天馬行空的想像力。

爬梳臺灣早期的鯨豚擱淺記錄清乾隆9年，閩浙總督在奏報福建省當年2月的雨水和糧食價錢時，附帶報告了在上一年的12月，臺灣北路的白沙墩（今日苗栗通霄一帶）有「巨魚二十二尾，頭大丈餘，口闊四尺，腹寬二丈，尾大七尺餘，蝦尾魚身，約長三丈有奇。

目生腹下。

其魚黑色，聲如牛鳴。

隨潮擱淺，未識其名。

」此外，《重修臺灣府志》中也提到同一年在白沙墩發現「雷擊死巨魚二十二尾於沙上」、「頭似豕」、「來時聞隱隱有雷聲，隨潮擱淺，如排列狀。

背上各有一孔，黃水流出。

」這些記載明確說出「擱淺」現象，雖然記錄者仍「未識其名」，不知道這些擱淺的生物是什麼，但將「巨魚」、「頭似豕」、「聲如牛鳴」等敘述，與前面的記載互相比對，可得知這是一起發生在臺灣的鯨豚集體擱淺現象。

清末澎湖海邊也曾發現鯨魚擱淺，人們還在其腹中發現兩隻百來斤的大魚。

在割肉取油時，魚尾突然甩動，將數千斤的巨石擲到百丈之外，成為人們口耳相傳的巨魚駭聞。

圖／點石齋畫報大可堂版第十冊鯨豚擱淺的原因至今依然眾說紛紜，可能是受暴風雨、地震、雷擊影響，或追船誤入淺灘所致，也有可能在不知不覺中受特殊地形牽引。

邱仲麟研究員在整理文獻時有一驚奇發現，鯨豚擱淺記載較多的區域，主要在舟山群島以北海岸，尤其以錢塘灣與長江口一帶最多。

清末的西洋傳教士丁韙良在其著作《中國覺醒》就指出「錢塘江是鯨魚的陷阱」，並說：「這個漏斗狀的海灣，潮位出奇地高。

當每月初一或十五，太陽和月亮的引力出於同一方向時，海水便咆哮地衝向岸邊，形成了巨大的潮汐。

錢塘江大潮不僅摧毀船隻，就連大海深處的龐然大物也無法抵禦那難以抗拒的推力。

」錢塘灣的地形是外寬內窄的「喇叭口」，使潮汐容易產生洶湧的浪濤，形成世界三大湧潮之一的「錢塘潮」。

雖然鯨豚擱淺的原因至今仍無定論，但在錢塘灣附近容易擱淺，很可能是因為當地特殊的地形使鯨豚往此聚集，當洶湧的潮汐來臨，就特別容易被潮浪捲入而擱淺。

錢塘潮。

圖／Wikimedia過去無法解釋的奇觀，「巨魚」擱淺的傳說對古人來說，這些龐然大物突然擱淺在沙灘上，想必是難以理解的奇觀，因而產生許多光怪陸離的神鬼傳說。

貶謫說：興風作浪，海神降落處罰古人觀察到，擱淺死亡的鯨豚常常沒有眼睛！彷彿遭行刑後流放邊陲。

北宋《釣磯立談》就記載：「潯陽潮退，有一大鰌，環體於洲上，時時舉首噞喁，水自腦而出，數日乃死。

瀕江之人饜食其肉。

世說以為海神鑿腦取珠，因以致斃。

」歐陽修也曾在詩作中留下「有時隨潮來，暴死疑遭謫」此一經典名句。

清代學者錢泳則在其著作《履園叢話》留下鄉野傳說：「大凡東海有巨魚流入內地者，必無目，無目，故隨潮而進也。

相傳此魚在海中作風浪翻船至傷人者，必有海神抉其目。

」另一位作家黃逢昶在臺灣寫下的《竹枝詞》也記載地方傳聞：「土人云是魚吞舟不少，龍王剜目示眾」。

從「海神鑿腦取珠」、「暴死疑遭謫」、「海神抉其目」等敘述可知，古人將當時的懲處制度用於解釋鯨豚擱淺現象，歸因於鯨豚犯錯後被海神處罰，行刑挖目後貶謫異地。

閏魚說：閏年報到！鯨豚頭形隨生肖變化？依據海邊居民的觀察，每到閏年就會有鯨豚報到，因此稱鯨豚為「閏魚」。

早從明代開始，在長江以北、黃海海濱就出現這樣的傳說。

明嘉靖《通州志》就記載：「閏魚，形甚鉅，其骨可以為橋梁。

每閏年始有，故名閏魚。

」另有《如皐縣志》記載：「閏魚，無定形，閏年秋潮，颶風推出海，其大吞舟也。

」此外，更有閏魚的頭形會與該年生肖相似之說。

例如江蘇東臺人宋武庭說：「閏魚則非閏年不可見也，且形狀不一，按其所閏之年枝生肖而變更焉。

如子年則鼠首魚尾，丑年則牛首魚尾，推而至於寅年虎首，卯年兔首，無不酷肖。

」這些記載展現古人將自然現象與民俗節氣結合的文化思維。

清末「閏魚出海」圖文記事。

老人們相傳每逢閏月，海中總有大魚被沖上岸，因為大魚平時興風作浪、打翻漁船、以人為食，如今才會擱淺，成為人們的美食。

圖／點石齋畫報大可堂版第四冊神蝦押巨魚說：鯨魚、蝦子，傻傻分不清！另一種記載也相當有趣，清代的葉良儀在其著作《餘年閒話》中提到，居民看到海外有「四大桅杆（船上懸掛帆的杆柱）悠颺而至」就知道是「閏魚」來了。

這裡提到的「四大桅杆」乃是：「兩大蝦釘其目，押之使上，桅杆即蝦鬚也」。

魚來後，則天氣漸晴，「居民掇梯魚身，先用鋤撥去砂石，然後以刀斧剜其肉，熬油為燃燈之用。

」競相割取三、四日……，接著「又忽晦冥，則蝦復來押之回矣」。

為什麼蝦子會和鯨魚扯上關係，甚至成為懲處鯨魚的獄卒？邱仲麟研究員解釋，會有「兩大蝦釘其目」、「桅杆即蝦鬚」等形容，可能是因為從陸地遠望鯨魚時，其從海中躍起的瞬間，身體兩側的鰭猶如蝦子的兩隻大螯，因此流傳鯨魚擱淺是「神蝦押巨魚」降貶上岸的緣故。

「神蝦押巨魚」傳說，可能是古人誤將鯨魚的鰭看成蝦子的大螯。

圖／研之有物（圖片來源／Unsplash、Pixabay）地毯式搜尋史料，縱觀鯨豚文化史邱仲麟研究員的辦公室充滿各式文獻史料，研究主題遍及明清時期的都市、醫療、花卉、西洋鏡、公共衛生、軍事防禦、鯨豚擱淺史等。

圖／研之有物鯨豚擱淺事件常記載於中國各地的地方志，卻缺乏有系統的文獻整理。

邱仲麟研究員地毯式搜尋中國各地的地方志、筆記、詩文、報紙等文獻，將有提到鯨豚的史料儘量收集、剪貼成冊，並從中整理出古代對鯨豚外觀的描述、統計擱淺地點與季節，並探討古人對龐然大魚突然現身所衍生的各種傳說故事。

每則鯨豚史料皆剪貼成冊，上頭仔細標註資料來源、畫出重要段落，是多年來飽覽各式文獻所累積的豐碩成果，從中可見歷史學家治學的嚴謹態度。

圖／研之有物從鯨豚史料的研究出發，我們可以得知古人看待海洋生物的態度、應用海洋資源的方式，甚至能觀察古今鯨豚生態的變化。

例如明清時期曾記載，長江流域有「中華白海豚」、「白鱀豚」出沒，如今皆因工業和漁業發展的嚴重侵害而數量銳減，瀕臨絕種。

中華白海豚，主要分布於東印度洋至西南太平洋海域，臺灣、中國、馬來西亞、泰國等地皆可見其蹤跡。

每逢農曆3月下旬，臺灣海峽風浪漸平息，早年的討海人常見到這群嬌客。

因恰逢媽祖誕辰月份，人們相信牠們是捎來媽祖訊息的「媽祖魚」。

圖／inmediahk鯨豚擱淺研究不僅豐富了中國文化史中有關海洋生物的內涵，也呈現不同時空背景下所蘊含的文化思維與古今變遷。

延伸閱讀邱仲麟老師個人網站【110年知識饗宴—胡適院長科普講座】邱仲麟研究員「鯨豚擱淺：中國歷史上的例子」發表意見文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論研之有物│中央研究院240篇文章・ 1889位粉絲＋追蹤研之有物，取諧音自「言之有物」，出處為《周易·家人》：「君子以言有物而行有恆」。

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尤其是各種生物體的能量利用（代謝率）都是遵循\(\frac{3}{4}\)規則，因此，即使我們目前仍不太清楚當中的道理，但\(\frac{3}{4}\)規則已晉升為自然定律，也就是克萊伯定律（Kleiber’sLaw）。

圖片為代謝率與體重的對數關係（已於〈巧人的故事〉討論過對數圖的原理）。

跨越20個數量級的定律。

克萊伯定律（Kleiber’sLaw）。

圖／馬可孛羅提供克萊伯定律真正令人吃驚的是，小至細菌、大到鯨魚，各種生物一律適用。

這大約是20個數量級的範圍，最小的細菌體重必須乘以10乘上20次、或加上20個零，才等於最大的哺乳動物體重，而這些大大小小物種全面適用該定律。

克萊伯定律也適用於植物和單細胞生物體。

圖片顯示三條互相平行的最適線，分別表示微生物、大型冷血生物（這裡的「大」代表任何體重高於百萬分之一公克的生物），以及大型溫血生物（哺乳動物和鳥類）。

三條線的斜率都是\(\frac{3}{4}\)，只是高度不同。

這一點也不奇怪，因為在體積相同的情況下，溫血生物的代謝率比冷血生物來得高。

克萊伯定律「各種適用」背後的原因是？多年來，始終沒有人可以為克萊伯定律想出一個真正令人信服的理由，直到物理學家傑弗里．魏斯特（GeoffreyWest）以及兩位生物學家詹姆斯．布朗（JamesBrown）與布萊恩．恩奎斯特（BrianEnquist）之間的輝煌合作。

他們對精確的\(\frac{3}{4}\)定律的推導，是一種難以翻譯成文字的數學魔法，但它是如此巧妙和重要，所以我還是希望努力試著解釋。

魏斯特、恩奎斯特與布朗的理論（以姓氏首字母WEB簡稱），源自大型生物組織的養分供給問題。

這就是為什麼動物有血管系統、植物有維管系統，意即用來運輸物質進出組織的系統。

小型生物就沒有這方面的問題。

臍帶，也是運輸養分的器官。

圖／giphy對一個很小的生物來說，它的表面積很大，通過表面就可以獲取所需的氧氣。

即使是小型多細胞生物，每個細胞離體表也不會太遠。

不過大型生物就不同了，其細胞大部分都離養分或氧氣供應處遙遠，所以需要利用通道將養分由某一處運送到另一處。

昆蟲藉由分支的管狀網路氣管（tracheae）將氣體運輸到組織。

我們也有同樣的多分支氣管，但只限於特定器官內，也就是我們的肺。

人類的肺具有豐富的分支血管網路，用來將氧氣運送到身體其他部位。

魚類的鰓有類似功能，這是設計成大幅增加水與血液接觸界面的器官。

臍帶也是有相同功能的器官，幫助母親與胎兒血液中的養分與氧氣交換。

樹利用眾多的枝條供給葉子水分，而這些水分則是利用高度分支的細根由土地吸收而來，並將光合作用產生的醣類從葉子再運送回樹幹。

須進行供給的組織。

花椰菜的複雜供給系統。

圖／馬可孛羅提供圖片是從本地蔬果攤買來的新鮮花椰菜，切成兩半，可以從中看到典型運輸系統的模樣。

花椰菜付出相當大的努力為覆蓋在表面的「花芽」裝設養分供應網絡，雖然圖中的花芽已經因人工選擇而馴化成奇形怪狀，但是原則還是存在。

現在，我們可以想像這樣的養分供應網絡，無論是氣管、血管或糖分輸送管等任何管路，都能順利地為生物體的生長補充養分。

如果確實如此，那麼為一朵適中花椰菜的細胞提供養分的典型方式，會與提供巨型紅杉典型細胞的方式完全一樣，而且兩種細胞應有相同的代謝率。

大小如此不同的花椰菜與巨型紅衫，代謝率真的會一樣嗎？圖／giphy由於生物體的細胞數量與其質量或體積成比例，所以總體代謝率與身體質量的分布圖（兩條軸都以對數表示）將落在斜率為1的線上，然而實際觀察到的卻是\(\frac{3}{4}\)。

與大型生物相比，小型生物的代謝率會高於「該」有的代謝率。

這表示花椰菜細胞的代謝率高於紅杉細胞的代謝率，而且小鼠的代謝率將高於鯨魚的代謝率。

乍看之下這似乎很奇怪。

一個細胞就是一個細胞，應該會有一個同時適用於花椰菜與紅杉、或是老鼠和鯨魚的理想代謝率。

可能確實如此，但WEB理論認為，提供水、血液、空氣或其他任何「東西」的困難度，局限了這個理想，現實必須有所妥協。

WEB理論也解釋了這個妥協為何，以及為什麼最終會出現斜率\(\frac{3}{4}\)，並精確地體現在定量細節。

WEB理論有三個要點。

第一，為細胞輸送物質的管道會以最經濟的方式布局成類碎形的分支網絡，最小的管道大概就是標準尺寸的毛細管。

不僅花椰菜有此現象，我們身上的循環系統也是，當然我們的肺也是。

鑑於克萊伯定律可以延伸到單細胞生物體，WEB理論的第二要點，便是認為類似的網絡也可能占有供應網絡本身的部分空間，並且與等待養分的細胞競爭空間。

越接近供應網絡的末端，管道本身占據的空間就越大。

需要養分供應的細胞數量一旦倍增，管道的空間就會增加一倍以上，因為必須在主系統加入新的大型管道，而大型管道本身又會占據空間。

如果想將細胞數量增加一倍，同時又只想增加管道空間一倍，那麼管道網絡必須變得較為稀疏。

第三個要點是，無論小鼠還是鯨魚，最有效的運輸系統應耗費最少能量來運送物質，也就是只占據身體體積某個固定百分比。

這就是數學計算的結果，也是觀測所得的事實。

哺乳動物中無論是小鼠、人類或鯨魚，血容量（相當於運輸系統的總體積）都占身體體積的6%到7%。

將三個要點合在一起，就表示如果希望增加細胞數量卻又想保持最有效的運輸系統，就必須讓供應網絡更為稀疏，這也就代表每個細胞接收到的養分會較少，代謝率就必須下降。

但精確地說，代謝率究竟要下降多少？WEB理論也算出了答案。

結果很精采，數學計算推測出在代謝率與體積大小的對數圖上會得到一條直線，斜率正好是\(\frac{3}{4}\)！WEB理論的精確細節以及無處不在的克萊伯定律，最近面臨了一些挑戰，不過基本概念的解釋能力依然令人信服。

無論是植物、動物，甚至單個細胞內的運輸層次，克萊伯定律似乎都遵循著供給網絡的物理學與幾何學特徵。

——本書摘自《祖先的故事：前往生命初現地的朝聖之旅》，2020年4月，馬可孛羅。

發表意見文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論馬可孛羅18篇文章・ 15位粉絲＋追蹤馬可孛羅文化為台灣「城邦文化出版集團」的一個品牌，成立於1998年，經營的書系多元，包含旅行文學、探險經典、文史、社科、文學小說，以及本土華文作品，期望為全球中文讀者提供一個更開闊、可以縱橫古今、和全世界對話的新閱讀空間。

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缺少這些生物學上的必要條件導致死亡。

但是當我們睡著了，就沒辦法執行其他的功能。

因此現代科學的一個大謎題就是：為什麼我們得睡覺？關於人類為何睡覺，科學家提出了許多答案。

一個是廢物的清除，另一個是記憶整合。

若想測試這些想法是否有效，有個方法是看這些想法如何適用於通常沒被研究的異國動物（如大型非洲哺乳動物）的睡眠。

過往研究表明，較大的哺乳動物睡眠往往少於較小的哺乳動物。

所以體重在3000到5000公斤之間的非洲成年大象，不應該睡得太多。

記錄腦電波是證明動物是否睡著的一種可接受的方法：大腦全腦活動的特徵在大腦清醒時，慢波睡眠或正在做夢（REM睡眠）時有所差異。

但是，由於大部分顱骨為大額鼻竇組成，要在大象身上用外科手法幾乎是不可能的。

為了克服這一點，我們在威特沃特斯蘭德（Witwatersrand）大學的比較神經生物學小組，以及來自大象無國界和加州大學洛杉磯分校的同事，改造了一種用於人類睡眠研究的活動計量儀。

這使我們能夠監測兩隻野生大象母親的睡眠模式和習慣。

而研究團隊在PLoSONE期刊上發表的結果之所以重要，有兩個原因。

通過了解動物的睡眠，我們可以深入了解如何提高人類睡眠和生活品質。

但同樣關鍵的是，理解像大象這樣的動物睡眠，有助於我們更了解它們，並提高我們的能力，發展出有益的保育和管理策略。

調查結果我們使用的設備會輸出每分鐘的加速事件次數。

它可以輕易植入皮膚下，以測量大象何時移動或不移動。

在野外觀察大象之後，我們發現牠們身體最活躍的部位是象鼻。

我們推斷，如果象鼻靜止五分鐘，代表大象很可能已經睡著–所以我們將活動計量儀植入在象鼻皮膚下。

將設備與GPS項圈、陀螺儀相結合，測量x，y和z平面上的身體運動，我們得到四個非常有趣的觀察結果：大象每天平均休息兩個小時;他們大部分的睡眠發生在站立的時候，但每三至四天會躺下來睡覺一次;有些晚上，他們沒有睡覺，而是行走了30公里他們睡覺和醒來的時間的環境條件與日升日落無關。

大象睡眠的秘密，告訴我們……針對囚禁環境中的大象，現有研究發現，他們每天平均睡眠4至6小時。

這是因為他們有足夠的時間睡覺。

他們不必外出，尋覓食物來維繫身體所需，他們有更高品質的飲食，也沒有被捕獵的風險。

一隻大象需要每天吃約300公斤低品質的食物，因此也沒有太多時間留給睡覺。

大象腦中的特點之一是下丘腦的食慾素神經元。

這些神經元控制飽腹感和覺醒之間的平衡：如果你已經吃飽了，神經元就會沉默，讓你睡覺。

如果沒有，他們會讓你醒來。

這種平衡和飲食品質解釋了為何越大型的哺乳動物睡眠越少，或草食動物睡眠少於肉食動物和雜食動物（如人類）。

大象的數據支持此一睡眠研究中的新興理念，並幫助解釋為什麼大象睡得如此之少。

在被囚禁的環境中，大象大部分睡著的時候是躺著睡，但是他們有時也站著睡。

通過陀螺儀和活動計量儀的組合數據，我們發現野生大象大多站著睡。

每隔三天或四天才會躺下睡覺，為時大約一個小時。

哺乳動物在快速眼動期(REM)睡眠期間無法控制骨骼肌張力。

所以對於一隻大象來說，要進入REM睡眠，就得躺下，因為沒有任何肌肉張力將非常難以保持站立，除非他們靠在一棵樹或一塊大石頭旁。

有想法認為REM睡眠的功能是記憶整合–白天的經歷會在REM睡眠期間被轉化為長期記憶。

大象具有良好的長期記憶，但卻只在每三至四天才進入一次短短的REM睡眠。

這意味著記憶鞏固理論可能不是REM睡眠功能存在的答案。

環境線索有些夜晚，大象沒有入睡。

一頭象有三個晚上都沒睡，另一頭則是兩個晚上沒睡。

在這些無法入睡的日子，日落後不久，大象就遭遇打擾，也許是遇上出來狩獵的獅群，盜獵者，或是進入情緒暴烈期(Musth)的公象。

在一夜之間，大象遠行約30公里。

這種大象的行為未曾被記錄。

這表明大象確實需要很大的空間，這在大象保育方面是很重要的–似乎小規模的保育地無法提供他們足夠的空間。

最後，大象睡覺（睡眠開始）和醒來（睡眠結束）的時間與日落和日出無關。

然而，兩者都與環境的「真實感受」密切相關：像是溫度，濕度，風速和太陽輻射的混合。

看來，要在對的時間入睡和醒來，環境線索是很重要的。

如果我們更仔細研究，我們或許可以調整人類的睡眠環境，讓自己有更好的睡眠。

作者：威特沃特斯蘭大學比較和演化神經生物學教授保羅·馬格爾（PaulManger）本文最初發表在TheConversation上。

閱讀原文。

發表意見文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論活躍星系核754篇文章・ 93位粉絲＋追蹤活躍星系核（activegalacticnucleus,AGN）是一類中央核區活動性很強的河外星系。

這些星系比普通星系活躍，在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。

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