青蛙做的夢是什麼顏色 -...
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青蛙做的夢是什麼顏色 （生態營造）
103-2 張文亮 教授
國立臺灣大學 生物環境系統工程學系
1 【本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示－非商業性－相同方式分享」台灣3.0版授權釋出】
蛙類與人互動的簡史
「在古老的年代，人類已經注意到蛙類的存在。
環境好的時候，以傾聽蛙鳴為風雅；
環境不好時，以蛙肉為食物；
休閒的時候，用筆墨來畫青蛙；
生病的時候，用蛙皮作醫藥等。
其實，蛙類的存在，另有許多的價值，是多數人所未知。」
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為什麼蛙類能四處分布
• 加拿大的蛙類(如rana sylvatica)可以在溫度-6~7℃存活。這種蛙類在體溫時，能將肝臟裡的肝醣，轉換成可水解的葡萄醣，增加血液的滲透壓，在零度之下，血液也不會結冰。
• 牠們會選在冰雪之下的葉堆、枯枝、石礫縫避寒，或是掘洞到樹根下，一動也不動的越冬。
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蛙的歷史
• 中國人在早期，發現蛙類能吃大量的昆蟲，是農田耕種的除蟲幫手，因此在田埂保留草地，供蛙躲藏，田邊灌溉水路，供其進出。
• 公元前十七世紀，摩西記錄上帝用許多青蛙，毀壞埃及地。後來埃及的最大計數單位稱為「蛙」，代表100,000。
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• 希臘人發現，天氣好時，蛙類常在水面；下雨時，蛙類沈到水底，用蛙作為氣壓計。
• 羅馬人用蛙類的叫聲，稱蛙類為Rana；以蟾蜍的
叫聲，稱蟾蜍為Bufo。迄今在分類學，Rana 與Bufo，仍為許多蛙類與蟾蜍的學名。
金蟾蜍 Bufo periglenes
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蛙類與近代科學
• 達文西(Leonardo da Vinci,1452-1519)用青蛙作實驗，證明腦部對肢體影響的功能。
• 布朗尼（Thomas Browne,1605-1682）發現蛙類需要潮溼，供其呼吸，蛙類常在水邊活動。
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• 哈維（William Harvey,1578-1657）發現蛙類的心臟跳動，能使血液在全身的流動，開啟近代解剖醫學。
• 列文虎克（Anton van Leeuwenhoek,1632-1723）解剖蝌蚪，提出蛙類的發展，有不同的生命階段。
• 施旺麥丹(Jan Swammerdam,1637-1680) 研究蛙類的肌肉運動，味覺反應與視力，認為蛙類與人相近，瞭解蛙類能夠幫助人類瞭解自己，開啟解剖蛙類的實驗。
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• 十八世紀，探險家蓋茨比(Mark Catesby,1682-1749)在北美發現一隻從未見過的牛蛙，作成標本，用船運寄到瑞典給林奈(Carl Linnaeus,1707-1778)，林奈稱其為Rana catesbeiana，開啟近代蛙的分類學。
• 伽伐尼(Luigi Calvani,1737-1798)發現蛙的跳動，是電流在神經的傳遞，開啟近代的電動力學。十九世紀，人類對蛙類持續重視，對蛙類的生理、行為、繁殖的知識也漸多。
美洲牛蛙 Rana catesbeiana 8
認識蛙類
• 近代最有名的蛙類分類者是布朗傑(George Albert Boulenger, 1858-1937)。
• 例如在1882年，他命名「貢德氏赤蛙」（Rana guentheri），1899年命名「拉都希氏赤蛙」（Rana latouchii），1908年命名「莫氏樹蛙」（Rhacophorus moltrechti），1909年命名「腹斑蛙」（Rana adenopleura）與「梭德氏蛙」（Rana sauteri）等，他一生為二千五百種的蛙類命名，佔世界四千多種蛙中百分之六十。
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布朗傑： 「善於觀察生物，將發現大自然充滿有趣的教材。瞭解生物，人生將是充滿趣味的自然探索。喜愛生物，能增進與外界溝通的題材，分享新的發現。」 「擅長生物分類的背後，是喜愛觀察與記憶。看到生物，就能記其特徵。各種生物遍佈大地、海洋、天空實在奇妙，生物雖多，其存在特徵，仍然可以給人有系統性分類。」
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生物移動空間連續
• 布朗傑設計一套「標準表格」去敘述所觀察的生物，使區分的生物標本，達到一致性。他將不同的科屬分門造冊，仔細編條碼，讓外人容易查詢。
• 「成為博物館標本分類者，我知道，我的一生所看幾乎全是死的生物。我在室內，沒有野外探險，只有將別人的發現細心的分類。我經常要區分許多特徵，才發現一個新種。但是，分類是在開啟眾人認識上帝的寶庫之鑰。認真的工作就是機會，在枯燥重複的鑑定中，我每天都隨時準備好去迎接一件偉大的發現。」
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• 建立「印度自然博物館」與「剛果自然博物館」，成為亞洲與非
洲新物種鑑定的中心。
• 「要瞭解生物，最重要在瞭解生物生活地理分佈。…印度位於歐
亞邊界，是世界上兩棲物種最多的地方。剛果位於非洲中央，地
理的位置，成為許多生物遷移的必經路徑，因此是非洲最多物種
的所在。擴散是生命的本能，除非被海洋、河流、高山所隔絕。
生物擴散才能忍受局部地區氣候環境的不適。」這是近代生態棲
地營造，非常關鍵的發現，蛙類的存在，與地理空間的關係，代
表「空間的連續性」，可供生物的移動。
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蛙類運動的行為 ——優美的凌空跳躍
如果，人類總將注意力放在市場經濟上，
他們將忽略週遭一隻小蛙，一朵小花的價值，
有一天，將發現，
那是多麼大的損失。
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肢體的協調
• 蛙類越過空中高點，向下落地時，後肢又漸縮，前肢漸伸開，這是前、後肢高度互動、平衡與彌補，前肢緩衝落地承受的重力，而後後肢又用反作用力，向上彈跳，像彈簧，不斷彈跳，又省力。人類可以向上跳一次，落下彎膝後很難向上跳躍第二下。10公分高的蛙類，有時一次可跳躍到250公分高，700公分遠。
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物理復健的學習
• 最早將蛙類的運動，運用到人類的運動，是英國倫敦醫院的神經醫學家傑克遜(John Hughlings Jackson, 1835-1911)。
「當我們看到桌子，要想到四隻桌腳，才能穩定。健康的知識，來自觀察大自然的啟發，即使小小的蛙類，也能給人提醒上帝的愛，在處處是顯而易見。」
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• 他認為人要像蛙類的柔軟，才不會在快速行進間受傷，不正確的出力方式，常使肌肉僵直。脊椎受傷的人，常是姿勢錯誤，施力過度，太急促施力，以致關節、骨頭缺乏協調，或是熱身不夠，肌肉神經反射運動遲鈍，很容易運動中產生肌肉局部痙孿，與運動後手、腳末梢神經的抖動。
• 他建議脊椎受傷，或常有不自主痙孿的人，要像蛙類運動。這種運動，稱為「聯合運動」(associated movement)，讓肢體更多互助、協調，相互支撐，增加身體穩定，用準備再動作，使身體更具彈性，不易受傷。
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蛙的攝食 ——有誰，能將蛙的舌頭弄累了？
蛙的舌頭，是無以倫比的傑作，
是生物界少見的武器，
能夠在很短的時間，伸長到嘴外，
黏住，拖回，捲入嘴中，
這一切在一秒鐘內，全部完成。
如果，有人像蛙的方式吃東西，
自助餐店的老闆就緊張了，
只見菜一直減少，那個顧客的嘴巴一直在嚼動，
卻無法看見，食物是如何到他嘴中。
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• 蛙的舌頭是非常特殊的結構，由垂直型的肌肉纖維條組成，可以像是捲尺捲起來，放在嘴巴的下唇。捲起來的舌頭平貼，或捲繩不會影響蛙的張嘴鳴唱。舌頭的肌肉有兩面，上層有黏質蛋白，下層沒有，所以可捲獵物，在嘴中捲起來不會自己纏繞。捲的方式是向上捲，伸展舌頭出去時不會碰到下唇，獵物捲回時，就在喉嚨的前方，容易直接吞入腹中。
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水壓的調控
• 舌的肌肉纖維之間，有三分之一的孔隙是水，只要有水的壓力，舌頭就能夠捲出，捲到獵物後，也能迅速捲回，舌頭運動的速度每秒約0.1-0.4公尺，加速度約每秒平方3.5公尺。
• 舌頭獵物進入口中後水壓劇減，恢復原狀，迅規靜態。蛙的舌頭如同一台水利馬達，能夠迅速增加水壓，又能夠調整水邊，減弱水壓。蛙的攝食需要用到水壓，牠們必須經常喝水，或是跳到水中，藉由體內的滲透壓，讓水經由皮膚進入體內。
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• 這種運動的方式，機械學稱為「靜液機構」(hydrostatic mechanism)，是高效能、低磨擦，節省攝食時間，降低失準誤差的操作。蛙一定知道牠們舌頭的功能，所以蛙類很少追逐獵物，牠們只靜靜的潛伏，等獵物接近，用舌頭捕食。
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舌頭吐出的難度
• 愈大型的蛙類，舌頭愈長，一般伸出舌頭的長度約為在嘴巴裡長度的5倍。
• 人類的舌頭約10公分長，主要是用來幫助咀嚼、發音、講話之用，不要像蛙的舌頭又強、又黏、又快、又捲，如果人的舌頭，可以吐的長長，大概就唱不出歌，說不出話。因此「長舌婦」是偏差的話，若有長舌婦，話也不會多。
• 蛙的舌頭伸出的角度不止左右、上下，而且可以超過180度，超過眼睛可看到的角落，到頭部的頂上抓昆蟲，這顯示蛙的舌頭神經非常的敏銳，不完全受視覺神經的控制，而與腦神經控制，而與腦神經結聯。
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在橫山遇見梭德氏赤蛙
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土木工程師，使用結構物來服務人，
電機工程師，使用電力來服務人，
機械工程師，使用機械來服務人，
還有一種工程師，
稱為「植物工程師」(botanical engineer)，
善於使用植物來服務人。
百年前，他們已經用植物作為保護大自然與生產共存的藝術，
即使職業類別裡，尚無這一項，
我，卻在新竹的山區裡，
與他們相遇。
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梭德氏赤蛙對環境非常敏感，祇適合14-17℃低溫，水深6-20公分淺水處，流速低於每秒1公分水域產卵。卵孵化成蝌蚪，也必須在乾淨的水流，高溶氧的水中，才能棲息。
幼蛙出離水域，到陸地上覓食、成長，也需要很好的蔽覆，與充分的昆蟲作食物，直到十月中旬的繁殖期，才又回到水邊交配、產卵。
有一天，我的學生從新竹橫山回來，興奮的告訴我，在大山背粗坑溪的緩流畔，看到一百多隻梭德氏赤蛙(Pseudoamolops sauteri)的蝌蚪，也看到不少的成蛙在路上跳躍。
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都市週邊生態的保護
由於牠們必須在無污染的水域，近自然的植生地域，才能代代繁殖，很容易受到人為不當開發影響，而消聲匿跡。
在1740年代橫山就有客家人進入開發，曾經在那裡採煤、挖石灰礦、採製樟腦、種茶樹、香茅等，客家先民對土地的長期使用，應該對地型、地貌有很大的改變，那裡還會有那麼多的梭德氏赤蛙出現，實在是件稀奇的事。
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1970年代初期，台灣都市逐漸的發展，蠶食許多週邊的土地，例如將農田改為建地，將山區剷平，將河道拉直，拆毀古代農舍，將池塘填成工業用地，將廢污傾倒在少為人跡處，將鄰近河流污染，都市擴展，已成為周遭環境劣化源由。
都市週邊生態的保護
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例如，新竹市在1980年之後，高科技發展，城市不斷外向發展，使竹北、竹南、寶山、竹東、北埔等形成為新的衛星城鎮，不斷蓋上的大樓，不斷鋪上的柏油路面。
都市週邊生態的保護
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許多新竹地區原有的動、植物，默默的撤退、消失。
但從學生的分享，新竹的山區丘陵，仍保有許多的梭德氏赤蛙，也許那是新竹生態環境的一道保護。
都市週邊生態的保護
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前往橫山，到了粗坑溪，卻看到溪流整治工程－水泥坡邊陡峭，跌水矮堰處處，溪底石床束水，成為急流、湍流。
政府的「野溪治理」 工程，實在野蠻。單一 考慮防洪的需求，而過 度施工。沒有考量在地 蛙類、蟹類、魚的遷移 需求。
老師出馬
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我們對大自然的暸解很少，在大自然的施工卻很快，我們調查研究生物的經費極少，水利工程的經費每年都超過百億，台灣就是這麼被破壞。
其實，大自然磊石雜堆，草木叢生，對蛙類來去，處處有隱藏點，處處是道路；但是這裡工程設置，對蛙類活動是處處有阻礙，處處是無情。
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不過，我在粗坑溪邊，看到山坡上客家的農舍，周遭一片綠意。土地依等高線，建成梯田；梯田的側坡以粒徑10~50公分的大石，堆疊成1~3公尺高的護坡。石頭是自溪中取來，就地取材。實在迷人，掃去剛剛的陰霾。
我前近觀察，看到農舍坐落在綠林裡，屋主夫婦已經在門口，歡迎陌生的一群。
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屋主已七十多歲，他們住在此已經三代。居民待我很熱情，泡茶、聊天，還陪我在附近逛。我素來自認無知，問題多，他也按所知回答。
我對大地多情，邊看邊慢走，他們也陪我走；我對動植多愛，邊觀察邊記錄，他們也分享田野的經驗。
橫山田野的一角，等於是客家的豐宴。
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在溪流岸邊有約30公尺高的正橄欖，旁邊有幾棵
約20公尺高的青楓，到了田區有約4公尺高的苦茶樹，
夾雜幾棵3公尺高的番石榴、桃樹與梅樹，還有一棵
剛種一年2公尺高的釋迦。在這些果樹下又有許多蔬
菜、蘿蔔、仙草(Mesona Chinensis)，與一些豆科
植物，近水的土地上還有數株魚腥草。
在這0.9公頃的土地上，竟然栽種如此多種的植物，
他們說：「以前的人，就是這麼種。」
陽光截留農作法
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很多人認為客家人很節省。其實由客家在山坡地的傳統種植，可以看出客家人更「省陽光」。
讓照下來的陽光，經過不同植物的高度，產生多道的截留。
高處由正橄欖與青楓吸收，往下由苦茶樹與果樹吸收，再往下由蔬菜、仙草、小草吸收。
多吸收陽光，就多長植物的葉子，吸引來的昆蟲自然多，梭德氏赤蛙在此就可以多得食物。
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生物的多樣，土壤沖積的減少，營養份的循環，山區水源的保育，是人類使用山坡地，地利的維護，最重要的四個概念。
每一項都相互影響，而最關鍵的營造就是盡量截留陽光，以森林－果樹－作物的混種，產生多道的截留陽光。
這是客家人的智慧，也是近代著名農業永續－「農林學」(Agroforestry)的基石。
山坡地的保護
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在這裡，我學到生產與生態的兼顧，保育與利潤的雙贏。
當農舍座落在這種土地，將是人們最好的環境品質，與理想的生活方式，對梭德氏赤蛙也是如此。
為了感謝先來學生的發現，我請他們吃午飯。
是什麼午飯？客家菜啦！
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