寒武紀大爆發的見證:澄江生物群

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2017/10/24 第80期 | 訂閱/退訂 | 看歷史報份 | 科學少年 | 粉絲團

 
編輯的話 一睹寒武紀的燦爛
本期主打 寒武紀大爆發的見證:澄江生物群
好文推薦 日食的時候,動物在幹嘛?
通靈少年靈不靈?
活動專區 最好玩的自然課:【科學少年‧實驗教室】,國小3年級就可參加!
擁抱英文與科學,走最快的捷徑一次到位!

   

一睹寒武紀的燦爛
郭雅欣
五億多年前,地球上的生物曾經發生一場「爆炸性的演化」,幾千萬年內在海洋中演化出各式各樣多采多姿的多細胞生物,這段讓人驚艷的演化歷程,稱做「寒武紀大爆發」。考古學家在探訪這段歷史時,許多重要的化石證據,都來自中國雲南省澄江縣的天帽山,他們在這裡找到許多保存完好的化石,除了讓我們更加認識寒武紀大爆發之外,各種奇形怪狀的物種也讓人大開眼界,翻開〈寒武紀大爆發的見證──澄江生物群〉,一睹寒武紀的燦爛吧!

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寒武紀大爆發的見證:澄江生物群
鄭皓文

山中發現化石群

阿文在山徑上的異想天開,原來是受到一位古生物學家的啟發:1909年,當時擔任美國史密斯自然史博物館館長的沃考特在加拿大洛磯山脈進行地質考察,在行經伯吉斯山的山徑上,因為座騎被一塊石板阻礙,沃考特下馬搬移這塊石板時,無意間注意到上面竟然有著保存了軟組織的動物化石。就是這塊5億1500萬年前灰黑色的頁岩石板,開啟了伯吉斯生物群的研究歷史。經過近一世紀的挖掘研究,科學家發現伯吉斯生物群涵蓋了許多現存與滅絕的動物門類,甚至還有不知如何分類的物種,因此長久以來一直被視為是演化史上「寒武紀大爆發」的鐵證。

地球生命熱鬧登場

什麼是「寒武紀大爆發」呢?原來地球在約38億年前開始出現單細胞生物的化石證據後,一直到5億4000多萬年之前,在這長達30多億年的漫長歷程中,並沒有發現太多的化石證據來顯示由單細胞到多細胞生物的演化歷程。這也是這段時期在地質史上被命名為「隱生宙」的原因。但是直到古生代的寒武紀,海洋地層中卻突然間出現了各式各樣的多細胞生物,好像地球上的生命在這「短短」的期間突然發生了爆發性且輻射式的演化,因此稱為「寒武紀大爆發」,也開啟了顯生宙的序幕。

不同時空下再次發現

但誰也沒有想到,發現了西方的伯吉斯生物群後,過了將近80年,竟然在地球的另一邊:中國雲南省的澄江縣,發現了另一個種類更豐富,而且年代又早了約1500萬年的生物群,再次顯現了「寒武紀大爆發」的真實場景。

澄江生物群的發現地點是位於中國雲南省的澄江縣撫仙湖畔的帽天山。早在1940年代,臺灣地質界的元老何春蓀先生就曾在帽天山採集到古介形蟲,並且命名該地層為「帽天山頁岩系」,可惜往後的數十年一直沒有後續的研究進展。直到1984年,年僅34歲的侯先光先生在當地採集到娜羅蟲後,才正式開啟了澄江生物群的研究序幕,並且很快的引起了全世界科學界的注意。……

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2017年10月 ]

 

日食的時候,動物在幹嘛?
科學少年編輯部

你也可以幫忙觀察一下你家附近的貓貓、狗狗、螞蟻等動物在幹嘛。

今年8月21日的日食,吸引了不少天文迷前往美國朝聖,一睹日食美景。同時,科學家也利用這個機會,設計了一個稱為iNaturalist的app,邀請民眾回報:「日食發生時,你附近的動物在幹嘛?」太陽在白天被遮掩,大地陷入黑暗,動物們會有什麼反應呢?

儘管大多數的回報訊息裡,動物們沒有做什麼奇怪的事情,但還是有人發現了一些動物的異常行為,包括螢火蟲跑了出來、蟋蟀開始鳴叫,動物園裡的員工也觀察到黑熊在整個日食期間不停奔跑,長頸鹿以為晚上了所以往穀倉移動。在一個野生動物園,日食期間則陷入了「令人毛骨悚然的平靜」。

喔!當然還有一項很異常的動物行為,那就是─人類紛紛跑到戶外,戴著奇怪的眼鏡往太陽看去。這項有趣的公民科學統計,可以幫助研究日食對動物行為的影響。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2017年10月 ]

通靈少年靈不靈?
張雨霖

前陣子流行的電視劇《通靈少女》,描述一位從小具有「通靈」能力的少女,平日在宮廟裡幫人「解決」各種牽涉到陰陽兩界的疑難雜症。「通靈」這件事情,嚴格說來並不在絕大多數現代心理學家的「守備範圍」之內,不過心理學中倒是有一些實驗及研究,探討了人為何這麼相信「通靈」這類的事情。

鴿子的迷信

美國的心理學家史金納是20世紀最具影響力的心理學家之一,他相信「心理學」的研究主題,應該是人的「行為」,而人之所以會產生新的行為模式,是由於一連串的「環境刺激—行為反應—行為後果」的連結所塑造出來的。例如大人拿青椒給原本不吃青椒的小孩(刺激),若小孩子吃了(反應),大人給予糖果獎勵(正向的後果),經過幾次之後,小孩子看到青椒就會吃,也就是產生了「吃青椒」這樣的新行為。

史金納早期的許多研究,是透過動物實驗而來,最有名的就是他發明了「史金納箱」(Skinner Box)這種訓練工具:這種箱子通常四面為透明玻璃或壓克力板,裡面裝有一個操縱桿,下面有食物盤。操縱桿與提供食物的裝置相連,只要箱子內的動物按壓到操縱桿,就會有一顆食物掉落在食物盤中。史金納將飢餓的白鼠放入箱中,白鼠在箱中亂跑,偶爾踏到操縱桿,白鼠就得到了食物。經過幾次嘗試之後,白鼠就會不斷的主動去壓操縱桿,直到吃飽為止。史金納認為,動物在箱中做的行為反應,與伴隨著出現的食物掉落(行為後果)之間的關係,讓動物建立起新行為(按壓控制桿),並且不斷重複,這種過程稱為「操作制約」。

在第二次世界大戰期間,他打算訓練鴿子來操控火箭飛行,卻在訓練過程中發現有趣的事情。原本的訓練過程是透過史金納箱,讓鴿子建立「啄按鈕(行為反應)能獲得食物(行為後果)」的聯結,學會依照指令啄按鈕的行為。但史金納又想知道,若他讓食物每隔固定時間便會掉落一顆,鴿子會有什麼反應。按照原本的設想,若鴿子沒有產生「啄按鈕」與「食物掉落」之間的聯結,應該就不會有什麼新行為建立。然而,他卻發現,雖然實際上是無論鴿子做或不做任何事,每隔固定時間都會掉落一顆食物,但鴿子會「亂聯結」—有的鴿子碰巧在食物落下時振翅,那麼這隻鴿子之後就會拚命振翅,彷彿這麼做能產生食物掉下來的回報,有的鴿子則是轉圈。鴿子產生了「儀式性」的行為,即使這些行為事實上跟食物掉落之間沒有真正的因果關係。史金納將這個有趣的發現,發表在一篇名為〈鴿子的迷信〉的科學論文中。……

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2017年10月 ]

 

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