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生物適應Bioticadaptation主要參考資料：Biology(CecieStarr)普通生物學生物學發展史Historyofbiology(關崇智編著)HistoryofScienceandRelationswithPhilosophyandReligion(W.C.Dampier)科學史(李珩譯)Philosophyofbiology(ElliottSober)生物演化哲學思維(歐陽敏譯)Animalbehavior：AnEvolutionaryApproach(JohnAlcock)Theevolutionofbehavior(JerramL.Brown)動物行為學TheScienceofEcology(M.Begon,J.Harper,C.Townsed)生態學評量成績除了考試外，研究生注重培養獨立思考能力，所以出席的學習態度、問問題或回答問題技巧，都在評量範圍。壹、科學活動︰科學概念(知識)、科學過程(方法)及科學態度。通常對一種疑問會做初步觀察分析，然後確定問題，再提出假設，定義名詞(科學的定義是要合乎邏輯)，設計實驗(對照組控制變因)，實驗結果(證據)驗證假設，重復試驗以考驗假說。科學本質簡言之就是假設及驗證，科學過程在確認資料或同意假說，最後形成通則或學說。原理、原則或通則是放諸四海而皆準確者。在物理與化學中有許多定理或定律，但生物學中則很少。因生物比物理與化學複雜，且生物通則中有很多例外。例外之原因為環境會變，生物也需跟隨改變。生物發生的突變並沒有方向性(突變是隨意的random，但經天擇結果會被引導出方向性)，如果該突變更能適應改變的環境，就會被存留下來，因而形成例外。所以生物有適、不適應的問題，現有的生物都各適其所。話又說回來，幾千種的鳥類會飛，不會飛的鳥只佔少數，這種例外情形與科學實驗的5%誤差範圍類似。理化之中也有不按牌理出牌的狀況，如布朗運動中各種粒子都具有捉摸不定的「測不準」(Randomwalk)特性，所以變因一多，就容易讓原理原則產生模糊，不過只要能簡化它們，仍能看到有規則存在，所以科學仍有其存在及應用價值。生態學的研究相當複雜，因為環境變因相當多，包括生物本身的變化以及環境因子的改變。自然界許多現象為常態分佈，當你使用二分或幾分法時，定義要名確以免模糊。在不同的時空規模(Scale)上看生物的結構或功能，可能會有不同的結果。有時需要把複雜化約成簡單形式，才易實驗推理成為通則。雖有的人把科學可分經驗科學與非經驗科學。非經驗科學指數學或邏輯推理，但經驗科學中，也有數學或邏輯推理。有些規則可以一個公式代表，由此公式可再被用來推測過去(內推法)或預測未來(外推法)。如生兒生女機率可以(A+B)2=A2+2AB+B2表示。科學並不能解決所有事情，事實上有很多問題並沒有標準答案，有很多例外也有很多模糊地帶。生物構造確實有簡單與不同程度的複雜性，高低等之分是人為的分法。有時為了方便比較，使用二分法去區別事物(如對與錯、好與壞、亮與暗等)時，要定義清楚，因為有很多狀況是連續性的或常態的。個人有科學基礎後，透過聯想、直覺或邏輯推演就更加能夠獲得新的創意。有些科學能預測未來，讓人有有更多時間思想如何因應環境變化，最終目的是了解怎麼做才對個人、社會或人類更有利？我們面對社會現象，例如農民曆中除了記載月圓、月缺及氣候時分外，還記錄那一生肖今年運勢如何？這些資料可以有許多方面解讀，如果用科學思考來看這些運勢，你會發現年年都有「防小人」，只是出現在不同生肖中，可解讀成大家都需要防小人。同樣地年年都有「桃花運」，只是出現在不同生肖中，這種桃花運說詞對還沒有結婚的人是很好的鼓勵，但對已婚者不要信以為真或失去心防，否則可能變成桃花劫。在農民曆日誌中，還記載那些日子可以做什麼？那些日子不能做什麼？這也許是多年經驗或統計的結果，但環境因子變化大，所以並非一成不變，所以不必太相信，否則會變成一種限制，宛如讓你失去自由，例如那一天理髮都無所謂吧！＊布朗運動英國植物學家布朗在1827年用顯微鏡觀察植物切片發現，許多懸浮在水中的粒子，會做不規則及凌亂的鋸齒狀運動。其後觀察各種有生命或無生命的微小粒子，如岩石粉、泡酒精泡了一年後的花粉粒子、懸浮粒子等，全都會有不規則運動，這就是「布朗運動」。曹植的「洛神賦」：「動無常則，若危若安，進止難期，若往若還」，正好清楚說明「布朗運動」的概念。科學界後來陸續發現毛細現象、對流及蒸發、光的作用、電力等都會有「布朗運動」現象。氣體或液體有「擴散效應」，物質從高濃度擴散到低濃度，其中擴散物質就是有粒子熱運動概念。巨觀的流體力學中有「阻滯力」的影響，在液體中粒子擴散，會受到液體阻滯力的影響，阻滯力影響擴散力。配合熱力學量性的描述以及數學上的分析，成功提出「布朗運動」理論謎團的解釋。「布朗運動」是愛因斯坦1905年提出的三大重要科學理論之一，將「布朗運動」發展為數學理論的第一人，引進數學中的隨機過程。當擴散力受液體阻滯力抵消後，會再因液體分子碰撞，引發另一次擴散，所以每次擴散方向都不同。1908年法國實驗物理學家培林，依據愛因斯坦的建議，成功證實「布朗運動」的理論，並證實「布朗運動」必須從原子論的觀點出發。「布朗運動」對人類生活產生重大影響，「測不準」概念已廣泛應用在物理、化學、生物、經濟、醫學等領域，例如金融分析、半導體元件、人耳聽覺、電流計的熱擾動、樹枝狀的金屬電化學沉積等等。貳、生物演化Evolution◎時、空及演化概念：談演化及天擇之前，需要對時間及空間做進一步的了解。時間方面，如想像瞬間之短暫(如做夢瞬間之短暫)，更短的如基本粒子存活時間僅十億萬之一秒。億萬年之長久也只能用想像的(如果把它數量化，一億年相當於5000年歷史的2萬倍，也就是想像5000年為100公尺長，那麼一億年就等於2000公里遠)，宇宙最古老的事件，即137億年前的「宇宙大霹靂」。空間方面，物質佔有空間，最小單位的物質，小到只能用想像的(如針孔大小的鐵「原子」，其數量足夠讓香煙一根根接起來繞地球一圈，顯見其微小。但夸克是科學家證實更小的單位成份。)，理論上夸克還是物質還可以分下去，但分到最後可能是以能量的方式存在。相對地宇宙之無限大也只能用想像地，宇宙和蛋白質大小的尺度相差了1035。地球對我們來說已經夠大了，但在寬闊的太陽系中顯得微小(地球)。太陽系的上一階層為銀河，銀河有多大﹖單單數一數我們所在的銀河中的太陽系，就有千億個以上。既然有那麼多的太陽系，科學家相信銀河中一定有很多太陽系(恆星)，它們的行星像地球一樣，離它們的太陽距離恰好溫度適合生物生存，所以其他星球一定也會演化出生物，也就是科學家相信有外星生物存在，不過不同環境演化出的生物可能不同，進化的速度也可能不一樣。銀河的上一階層為星團、星系及氣體狀態的星雲，很多星系及星雲才構成宇宙，科學家相信宇宙不只一個。在20世紀前，宇宙被認為是靜態的，沒有人想到宇宙也有起源與演化過程，直到愛因斯坦發表狹義的相對論，賦予宇宙是動態的觀點後，近代科學家才陸續提出宇宙動態觀理論，如哈伯1929年的「宇宙在膨脹」及1960年後陸續發表的宇宙溫度、脈衝星、類星體、黑洞等，說明宇宙也在演化。在墾丁夏天無雲及無月亮的夜晚，抬頭望天空繁星點點，可見銀河及眾星座。在這麼廣大的空間中，因如果只有地球上有生物，未免太浪費了，相信有相當多的其他星球也像我們的地球一樣，適合生物發生及生存。相對於漫長的時間及遼闊的天地，人的一生顯得多麼渺小多麼短暫，有如曇花一現，所以我們對未來人生更應有規劃及積極行動，使生涯快樂及有意義。◎地球上生物那裡來(生物起源)的假設：一般的說法有下列三種：1.從外星球來的。2.上帝創造。3.地球上自行演化而成。第一種說法有可能成立，因為我們的太空船已進入太空中，可是外星球的生物又從哪裡來，似乎回到問題的原點，那裡的生物來自何處？第二種說法只在聖經上記載，但那是人為的，所以沒有其他證據支持其理論，何況六千年似乎太短。雖然如此，科學家也沒有足夠的證據推翻上帝是否存在，如果真有上帝統管自然界一切，那麼生物發生當然也歸功於他。目前，科學家已證實生物化石年代相當久遠，許多化學作用在達到活化能下便可自然發生，所以生物學家比較相信第三種說法，生物由無生物經化學作用自然演化產生，再經天擇作用長期進化而來。以下提問是前幾屆學員提出及師生辯論結果，此與人的適應有關，所以列為參考：※1「既然有外星生物，那麼是否有外星人？外星人來到地球了嗎﹖」a.地球上生物是自行演化而成的假設如果成立，則可推論銀河中就有相當多的行星像地球環境一樣(適當距離及適當溫度)，也會演化出生物，大部分生物學家相信外星球一樣存在有生物，但有沒有像人一樣的生物就不清楚了。即使有像人類的生物，他們溝通的方式可能和我們不一樣，雖然我們傳送電子訊號到外太空，但根本無法溝通，所以一直無回音。b.有人估計如果要走遍銀河需200萬光年(太空船飛行速度以超音速記，但音速比光速慢很多)。所以從人類目前的科技來看，還沒有辦法將人送出我們的太陽系，因為歐洲惠更斯號無人太空探測器飛行七年21億公里到達土星的泰坦衛星表面，以此速度到新發現的第十大行星145億公里需48年。要將太空船推進到行星之外的空間，就需要人類在太空船上繁殖幾代才能到達，太空船不可能攜帶這麼多的物質供人類使用。何況人類對遠太空之中有那些狀況尚搞不清楚，所以要離開太陽系還有很多問題需要克服。如果從兩個太陽系之間距離太遠來推論，應該還沒有其他生物有這能耐到達我們的地球。c.假設外星有高等生物能夠做到人類無法克服空間上的問題而來到地球，那麼可以推論他們的科技遠比人類強上千萬倍，人類自然淪落為二等生物，可能任由外星生物控制或宰割了，這一點並未發生，所以從這方面推論外星生物還沒有出現在地球上。d.還有一點值得注意，外星生物的環境可能和地球不同，也許他們不是呼吸氧氣、吃的東西和地球生物可能不同，也許地球根本不適合他們造訪。※2「新聞報導有很多人自稱被外星人綁架過？是不是外星人真的來到了地球？」聯合晚報94.10.26.第12版報導，倫敦大學「金匠學院」法蘭區教授訪問19名自稱被外星人綁架過的人士後，發現這些人所謂曾被外星人抓走帶到太空船的經驗，其實只是證明人類記憶的「脆弱」，根本不足以做為外星人出現的證據。研究指出一切都是「偽記憶」(falsememory)作祟，也就是這些人根本沒有被外星人抓走過，完全是他們的幻覺或是憑空想像出來的。法蘭區說，有些受訪者說自己被外星人從床上或車上抓走，還說這些外來生物約120公分高，細手細腳但頭特別大。有些男性則說他們遭到外星人相當痛苦的身體檢查，甚至連精液都被牠們取走等。法蘭區說他們會有這些特殊經驗，可能是「睡眠癱瘓」(sleepparalysis)，俗稱「鬼壓床」造成，有些往往還會出現影像幻覺，40%的人一生中至少會有一次經驗。另外受外星戰爭影片影響及想像力豐富也是關鍵，這些人想像力比別人豐富，還常宣稱他們見過鬼或是具有特異功能。法蘭區26日在倫敦「科學博物館」發表研究結果說，就是因為想像力太豐富，所以常常會有人把腦袋中想像的事，跟現實世界發生的事情「混在一起」。※3「為什麼會有鬼壓床情形？」在夢境頻繁的淺眠狀態下，全身神經仍然完全放鬆，生理學稱為「睡眠癱瘓」。人偶爾會因某種刺激(如聲音或蟲子爬到脖子上)突然清醒過來，發覺自己身體動彈不得，但意思清楚。因腦神經與身體之間暫時性無法連接，雖然是瞬間的驚慌，但思緒很快，就會讓人覺得很久很久都無法動彈。※4「老師你相不相信有鬼？」此問題牽涉到科學探討及宗教信仰，科學講究證據，但信仰是屬於心理層面。首先要確認鬼的定義為何？如果我們把靈魂定義限於活人的生命現象，那麼人死亡後，人的靈魂自然跟隨消失。如果把靈魂定義是身體以外〝能〞的東西，它能主導行為但又〝看不見的東西〞，那麼人死後可能還存在，問題是存在那裡？存在多久？無人知曉。每一個人的認知會有不同，因為神經構造可能有差異，有些人的神經系統可能比較特別或不一樣，有可能他的腦神經系統會呈現所謂的〝超自然現象〞，可是看不見鬼的人，還是看不見，那麼你相信他的說法