台灣常見的紅樹林植物(Mangrove)-中
台北市立建國高級中學生物科童禕珊老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

水筆仔的種子在春天時發芽，葉子呈對生狀，長橢圖形，厚革質。增厚的葉片表層具有角質層或木栓層，可防止水分的散失；它也會將多餘的鹽分累積於葉片中，隨著老葉的掉落，將鹽分排出體外。鹽生植物為了減少體內鹽分，常用幾種特殊的方式，例如： (1)拒鹽作用：根部吸收水份時，儘量減少鹽分的吸收。 (2)泌鹽作用：利用特殊的「鹽腺」或「鹽泡」等構造，分泌、排除過多的鹽分。 (3)耐鹽作用：具有能夠忍受高濃度鹽分的細胞及器官。

此外，水筆仔還具有特化的儲水及排水構造，可調節水分的蒸散作用，一般而言，退潮時，因土壤中的鹽分較高，水分蒸散量較少；而於漲潮時，土壤中的鹽分降低，水分蒸散量便增多；如上所述之排鹽、保水作用，為使得水筆仔能忍受河口沼澤惡劣環境的生存策略之一。

五梨跤 (Rhizophora mucronata) 五梨跤亦屬於紅樹科植物，目前臺灣僅存一千餘棵，是紅樹林植物中數量最少的一種，零星地分布於嘉義、台南及高雄沿海，其中以台南市的數量最多，主要分布於四草至四鯤鯓一帶。

五梨跤為常綠喬木，樹皮呈灰褐色，莖上常會長出氣根，從枝幹向下延伸、並伸入泥土形成支柱根，以增加支持力。 五梨跤的葉子呈卵形或橢圓形，葉片對生，表面革質，先端有一個芒狀的凸起；革質的花呈黃白色，花瓣四片，內部有細毛，花萼四裂，具有八個雄蕊，生長在葉腋間。 五梨跤的花期約於四至六月間，它的果實呈圓錐狀，亦會發育為筆狀的胎生苗，五梨跤的胎生苗比水筆仔長，可達五十公分。開花時，去年形成的胎生苗仍會留在母株上發育，直到今年的七月至九月，才會脫離母株獨立漂流；當果實掉落時，胚根可插入泥攤中，進而長成新植株。

請參閱 台灣常見的紅樹林植物(Mangrove)-下閱讀

台灣常見的紅樹林植物(Mangrove)-上
台北市立建國高級中學生物科童禕珊老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

根據以往的文獻，曾經於臺灣記錄到的紅樹林植物共有六種，其由四種為紅樹科 (Rhizophoraceae，包括水筆仔、五梨跤、細蕊紅樹及紅茄苳等)，而馬鞭草科(Verbenaceae，如海茄苳)及使君子科(Combretaceae，如欖李)的植物則各有一種；但目前僅存的紅樹科植物只有臺灣北部的水筆仔、和常見於南臺灣的五梨跤二種，再加上馬鞭草科的海茄苳、以及使君子科的欖李，現存的紅樹林植物只剩下四種。而曾經出現於南部的細蕊紅樹及紅茄苳，卻早已在高雄港擴建期間消失殆盡！ 台灣西海岸紅樹林分布，南北各不相同，北部只具有耐寒性較強的水筆仔得以存活，因而常以純林的形態出現。竹圍紅樹林保護區是目前所知臺灣地區面積最大的紅樹林，也是全世界面積最大的水筆仔純林。

中南部地區的紅樹林中除了水筆仔外，還有廣泛分布於中南部沿海海茄苳，以及只分布於南部地區的欖李與五梨跤，但目前存留的族群數量已經不多，再加上海埔新生地的開發，西南海岸的紅樹林正面臨著強大的土地開發壓力，只怕於不久的將來，亦將走上與細蕊紅樹及紅茄苳相同的命運。

常見的紅樹林植物： 水筆仔 (Kandelia candel)： 紅樹科植物，主要分布於台北淡水河流域，包括：關渡、竹圍、挖仔尾和社子等河岸地區。水筆仔又稱為「茄藤樹」，其最大的特點便是胎生苗的形成，水筆仔約於每年夏季開花，成熟後的果實並不會立刻掉落，而會繼續留在母株上，其內的種子發芽長成筆狀「胎生苗」。胎生苗由母體獲得養分，並藉由胚根表面的皮孔與外界交換空氣。 胎生苗成熟後可直接掉落、插入底層的軟泥中生長，或隨著潮水漂流到遠處，再於其他地方落地生根。在漂流過程中，胎生苗綠色的下胚軸仍能行光合作用、製造養分，因此胎生苗能有更充分的時間，找到適當的環境繁殖子代。

請參閱台灣常見的紅樹林植物(Mangrove)-中 閱讀

擬態（Mimicry）
台中市立向上國民中學自然領域郭章儀老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

自然界中，有些生物的外表和其他物種或環境十分相似，以爭取更佳的生存機會，這種情形稱為「擬態」，可分為以下幾種情況。

（一）具隱蔽效果的擬態：讓自身的顏色與斑紋和週遭環境十分相似，使其他生物無法發現。

1、隱蔽型擬態（Mimesis）：這是自然界最常見的擬態，使自己融入生態背景，降低被天敵發現的機會。在昆蟲世界中十分常見，如枯葉蝶、枯葉蛾等；看起來像樹葉的螽蟴、葉竹節蟲等；或者長的樹枝的竹節蟲、尺蠖蛾幼蟲等。

2、攻擊性擬態（Aggressive mimicry）：捕食者可藉由擬態的方式增加捕獲獵物的機會，例如有些魚類長得很像珊瑚或岩石，躲藏在珊瑚礁中，等待獵物上門。蘭花螳螂（Hymenopus coronatus）、葉脩 （Phyllium bioculatum）等，模仿花器及葉片，引誘食蜜或食葉昆蟲誤認而接近。此類擬態很有名的例子就是一種土螢（Photuris sp.）的雌蟲模仿另一種土螢（Photunus sp.）的雌蟲發光方式，藉此吸引並捕食後者的雄蟲。<img src=”http://highscope.ch.ntu.edu.tw/phpBB/download.php?id=1500″><img src=”http://highscope.ch.ntu.edu.tw/phpBB/download.php?id=1500″>

3、韋斯曼氏擬態（Wasmannian mimicry）：韋斯曼氏擬態是指擬態者模仿寄主的體型或動作的情形，進而達到與寄主共同生活的目的。此種擬態常發生在社會性昆蟲的群聚中，例如分布在歐洲的黑隱翅蟲（Atemeles pubicollis），其幼蟲有擬似螞蟻幼蟲的肢體動作，並且會分泌出類似的化學分泌物，使螞蟻接納並照顧牠們。寄育性的杜鵑鳥，會將卵產在柳鶯等多種鳥的巢中，由於杜鵑鳥的卵和寄主的卵顏色很相似，且小杜鵑鳥孵出後也擬似寄主的雛鳥，使寄主無法分辨，進而撫養這些冒牌的幼鳥。

（二）具昭顯效果的擬態：有些昆蟲本身有毒或味道不好，常具有鮮豔的體色，讓捕食者容易記住。其他種類再模仿其形態和色彩，便可逃避捕食天敵的攻擊。

1、貝氏擬態（Batesian mimicry）：有些生物無毒無害，但是外表卻長得像是一些有毒的生物，以嚇阻捕食者。例如有些虻的外觀也具有黃黑色的條紋，乍看之下常讓人誤以為是胡蜂。有些無毒蛇類也會模仿有毒蛇的花紋和色彩，例如擬龜殼花和白梅花蛇，外觀就非常類似劇毒的龜殼花和雨傘節。而鳳蝶科的青斑鳳蝶在外觀上也非常類似有毒的青斑蝶類。

2、穆氏擬態（Mullerian mimicry）：一些具有毒性或是難吃的生物會具有相似的警戒色，如此一旦捕食者捕食了其中一種而導致不愉快的經驗後，以後就會避免捕食這群具有相似警戒色的生物。例如台灣產的幾種青斑蝶在外觀上非常類似，由於青斑蝶帶有毒性，捕食者只要吃過其中一種且產生不適感之後，便不敢再捕食其他幾種外表相似的青斑蝶。人類飼養的義大利蜂、中國蜂、非洲蜂和大蜜蜂等由於具有類似的警戒特徵，可加強捕食者的印象，因此也減少了被捕食的危機。

參考文獻：
1、徐爾烈（民 80），擬態和保護色。臺北市：圖文出版社。
2、石正人（民 90），臺灣昆蟲博覽會特展專輯。臺北市：國立臺灣博物館
3、Cecie Starr／Ralph Taggart（民 80）。生物學。台北市：藝軒
4、http://140.130.177.203/jgtsay/jg4-11p-90101.html
5、http://www.contest.edu.tw/85/endshow/1 /insect/6-1.htm
6、http://insect.cc.ntu.edu.tw/cls/cls-03/cls-03-05.htm

紅樹林的特徵(Mangrove)-下
台北市立建國高級中學生物科童禕珊老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

紅樹林沼澤中細密的泥沙與陸地上的土壤完全不同！軟泥質地細密、保水力強，導致軟泥無法與泥面進行空氣的交換；再加上軟泥中孳生了大量的細菌，高密度的分解者消耗了大量的氧氣，所以在軟泥下方數公分深處，便已是缺氧的環境了。由上可知，無論是濕度、鹽度或含氧量，紅樹林沼澤中的變化都非常之大，不適合大多數生物的生存，因此生物多樣性低。然而，因此處富含來自陸地和海洋的豐富養分，因此能夠生存於此處的生物數量多，密度高，生產力亦大！ 台灣西部沿海各大河流的出海口，多為平緩的海岸，潮汐漲退緩和，海浪拍擊的力量小，再加上自河流夾帶而下的泥沙及腐植質，於此處逐漸沈澱下來，形成富含腐植質泥灘地，因此極適合紅樹林的生長的環境。反之，台灣東部沿海的海浪衝擊力強，帶走底層的泥沙無法形成泥灘地，因此無法形成紅樹林生態系。

為沼澤區特殊的環境特徵，此地的生物具有多種適應的方式！例如：紅樹林植物多半具有強健發達根系；海茄冬會形成支柱根，可自莖由上往下生長，協助植株的固著；五梨跤則具有呼吸根，可自根部由下往上生長，以伸出泥灘地來協助氣體的交換；有些植物還可利用細胞內的特化構造，儲存多餘的鹽分或代謝廢物，以維持體液的恆定；再加上多數植物屬於胎生植物，可形成胎生苗，有利子代的存活。 紅樹林沼澤中含有大量有機質，可供許多小型蝦、蟹，甚至昆蟲前來取食，進而吸引中型或大型魚類靠近覓食，甚至連空中的鳥類也會進入覓食昆蟲或魚類，成為本地的高級消費者。「海、陸、空」三度空間的食物鏈，組成穩定複雜的「食物網」，使得紅樹林生態系中的能量循環過程十分地穩定。

參考資料：
http://residence.educities.edu.tw/joe99/file10/tree/akb.html

請參閱 紅樹林的特徵(Mangrove)-上 閱讀

紅樹林的特徵(Mangrove)-上
台北市立建國高級中學生物科童禕珊老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

紅樹林主要分布於南、北回歸線之間(南、北緯23.5°間) 的熱帶地區，尤其是河海交界處、混有淡水與海水的潮間帶地區。因紅樹林植物能夠生存的環境需具有以下特性：

(一)熱帶型溫度：大部分的紅樹林植物需要生長在最冷月均溫高於20℃的環境中，只有少數物種如水筆仔能夠忍受較低的溫度。

(二)隱密的海岸線：有遮蔽、未直接受海浪影響的海灣、河口、潟湖、以及近海的島嶼為最適宜紅樹林生長的地區。

(三)廣大的潮間帶及淺灘地：在坡度變化較緩的海邊淺灘地，以及寬廣的潮間帶地區，可出現較大範圍的紅樹林。

(四)具有適當的水流量：紅樹林的種子、幼苗、以其所需要的養分均需藉由流水攜帶，而水流也是紅樹林植物的最佳傳播媒介。 (五)富含有機質的軟泥底質：紅樹林植物需要著根於黏滞度高的泥質灘地，如：河口三角洲及潟湖等地，再加上其內富含有機質，極適宜紅樹林生長。而鬆散的沙質灘地無法使紅樹林定根並支持樹身，所以在沙灘環境是看不見紅樹林植物的。 紅樹林又可稱為「潮汐林」，漲潮時水位升高，海水進入河口沼澤，淹沒了紅樹林，使紅樹林植物的下半部浸泡在海水中，看起來就像是長在水面之上的森林。 海水退去後水位下降，水中的有機質會因水量的減少、以及紅樹林枝條的阻擋，無法隨著潮水退去，因而停留在紅樹林附近，並逐漸腐爛；因此，河流下游至出海口間的區域常會形成泥質或沙質的軟泥灘地；因著泥沙不斷堆積，此處逐漸形成河口三角洲、潟湖等環境。

請參閱 紅樹林的特徵(Mangrove)-下 閱讀

脊椎動物的心血管系統（the Cardiovascular Systems of Vertebrate Animals）
台北市立建國高級中學生物科朱芳琳老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

脊椎動物的循環系統屬於閉鎖式循環系統，主要由心臟、血管與血液組成，又稱為心血管系統。 心臟可以分為心房與心室，我們所熟悉的人類與哺乳類的心臟皆為兩心房兩心室的心臟，此種循環系統是以雙循環的方式來完成體內物質的循環，換句話說，帶著二氧化碳到肺部排除的肺循環，與充滿氧氣血液運送至全身利用的體循環兩者交替進行。
但是，並非所有閉鎖式循環系統的生物皆是如此，例如：兩生類與爬蟲類多為兩心房與一心室，而魚類更只有一心房與一心室，這些生物是如何完成循環的呢？ 魚類的循環是由一心房一心室的心臟完成，過程分為鰓循環與體循環：鰓循環的過程為心室收縮使血液由動脈送出，送到鰓後動脈分支成為微血管，進行氣體交換；獲得氧氣的補充後，血液再匯集至另一動脈血管繼續進行體循環，到了全身組織處，再分支成為微血管進行氣體與物質交換，最後來自組織的血液匯集至靜脈，回到心臟。此段過程稱為單循環，因為只會經過心臟一次，所以在體循環時，血壓明顯較低，流速較慢，須靠魚體游泳擺動身體，協助血液的流動。

兩生類具有兩心房一心室，循環的過程分為肺皮循環與體循環。由心室出發的血液分為兩路離開心臟，一條動脈將血液送到肺臟與皮膚補充氧氣後(稱肺皮循環)，由靜脈回到左心房；另一條則將血液送至組織交換氣體與物質後(稱為體循環)，缺氧血由靜脈回到右心房。此段過程會經過心臟兩次，稱為雙循環。 雙循環中，動脈血液的流動都受到心臟的加壓，速度較快，可以更有效率的到達目的地。但因為心室只有一個，雖然在心室中央壁上，肌肉凸起成嵴，可以稍微分隔分別來自左、右心房的充氧血與缺氧血，但畢竟仍會有部分混合，因此在氧氣的運輸效率上不如二心房二心室的動物。 部分爬蟲類仍如兩生類一般，具有兩心房一心室，但其心室中央已具有不完整的分隔，因此充氧血與缺氧血混合的程度更低。鱷魚、鳥類與哺乳類皆有完整分隔的兩心房兩心室，此種方式在氧氣運送的效率更好，也才能支撐內溫動物產生其因維持體溫需要消耗的大量能量。

參考資料:
Campbell, Reece著，胡明一等譯，生物學，偉明出版社

模式生物(Model Organisms)-下
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

斑馬魚：體長2-4cm的脊椎動物，這種硬骨魚的受精卵在體外發育，而且是透明的，非常方便進行胚胎發育的研究；雖然從受精卵到成體需要2-4個月的時間，斑馬魚早期發育卻進行得相當快速：受精後24小時內，體內組織和器官大多已形成，2天內就會孵化成小魚；斑馬魚的基因組在定序中，估計約有17億個鹼基對，其中許多和發育有關的基因已經被確認，基因和人類基因的相似度很高。2007年初，中國復旦大學的學者轉殖出對水中雌性荷爾蒙敏感的斑馬魚，只要水中雌性激素濃度偏高，斑馬魚的體色就會變綠，是很便利的環境汙染指標；同年，在英國的學者也發表了斑馬魚眼睛的神經幹細胞研究，發現這些幹細胞有助於視網膜神經元的再生，將來可望對人類眼睛退化疾病的治療有所助益。
圖片源自:http://en.wikipedia.org/wiki/File:Zebrafisch.jpg 小鼠：小鼠很早以前就是生物學和藥學中脊椎動物的模式生物，尤其和人類同屬於哺乳動物，其基因組約有30億個鹼基對，基因約為23786個，以同樣的方式來估算基因數目的話，人類的基因總數約為23686個，兩者非常相近。小鼠是目前實驗室中最常用的基因轉殖哺乳動物，經由基因標定(Gene targeting)的基因剔除鼠(Knockout mice)，除了是2007年諾貝爾生理醫學獎得主的實驗材料，還廣泛用於研究人類的各種疾病，未來對於心血管疾病、神經退化疾病、糖尿病和癌症等，能夠提供豐富的資料。

小鼠較不利於研究胚胎發育的過程，一方面是因為小鼠發育需要9個星期，時間較長，另一方面是由於哺乳動物的受精卵在母體內發育，不易觀察，後者可從同為脊椎動物、受精卵卻是體外發育的斑馬魚著手。

圖片源自:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f2/Lab_mouse_mg_3263.jpg 阿拉伯芥：十字花科的阿拉伯芥是一年生草本，高約20-25cm，廣泛分布於歐、亞、非洲，雖然對於農業毫無貢獻，卻早在1943年便由Friedrich Laibach提出來做為模式生物，是研究開花植物胚胎發育的優良材料，在實驗室中容易培養，子代眾多，生長期只需6個星期，有植物界”果蠅”的地位；和孟德爾的實驗材料豌豆一樣，阿拉伯芥是雌雄同株，方便研究基因遺傳；1986年後，利用T-DNA進行植物基因轉殖的技術成熟，使阿拉伯芥較玉米、菸草等其他模式植物更受歡迎，其基因組含有約1億5千7百萬個基因，在開花植物中算是較小的，因此是第一個被定序的植物，基因的數目則約為27000個。
圖片源自:http://en.wikipedia.org/wiki/File:Arabidopsis_thaliana.jpg 以上這些模式生物的研究結果，許多可用於解釋其他非模式生物的表現，這是因為外表差異極大的各種生物之間，有基本的生命現象表現的通則，這也是演化的證據之一；然而，每一物種畢竟仍有其獨特性，在衍伸應用已知的知識時，仍應將此面向列入考量。

參考資料:
1.陳永松，2004，模式生物-科學發展的幕後英雄，科學發展381：49-53。
2.蔡任圃，2007，模式生物之我思，科學月刊424 ：787-788。
3.Campbell, N.A. & Reece, J.B., 2005 , Biology , Pearson & Benjamin Cummings.
4.Wikipedia, http://en.wikipedia.org/
請參閱 模式生物(Model Organisms)-上、中 閱讀

模式生物(Model Organisms)-中
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

以下簡述幾種重要的模式生物以及他們的貢獻： 大腸桿菌：通常簡寫為E.coli，是人體和其他恆溫動物腸道中最主要的革蘭氏陰性菌，也是現代生物學研究最多的原核生物；在微生物學的研究中，大腸桿菌是首先被發現接合現象(Conjugation)的菌種；其基因組(Genome)已經定序完成，共具有460萬個鹼基對，約含4400個基因。圖片源自:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/EscherichiaColi_NIAID.jpg 釀酒酵母或麵包酵母：這是與人類關係最密切的一種酵母，也是分子生物學和細胞生物學的真核模式生物，角色類似於原核的大腸桿菌，是第一個完成基因組定序的真核生物，具有1200萬個鹼基對，約有6275個基因，其中大約5800個是真正有功能的基因，且估計有23%與人類同源，是研究真核細胞的重要工具。

圖片源自:http://en.wikipedia.org/wiki/File:S_cerevisiae_under_DIC_microscopy.jpg 線蟲：體長約1mm，身體透明且構造簡單，從受精卵發育為成體僅需三天半的時間，容易取得也容易在實驗室裡培養，每一隻線蟲在發育的過程中共產生1090個細胞，是從同一個受精卵細胞分裂而來，提供科學家追蹤細胞發育與分化的線索；而成體時剩下959個細胞，有131個細胞在發育過程中凋亡，是研究細胞凋亡調控機制的優良材料，獲得2002年諾貝爾生理醫學獎的計畫性細胞凋亡(Programmed cell death; PCD)研究，便是使用線蟲為材料。線蟲是第一個完成基因組定序的多細胞動物，其基因組含有近1億個鹼基對，約有19000個基因，大多數的個體是雌雄同體，同時可以製造卵和精子，方便研究隱性突變基因的表現。

線蟲曾經在2003年被哥倫比亞號太空梭帶上太空，2006年諾貝爾生理醫學獎頒給研究RNA干擾(RNA interference; RNAi)的科學家，以及2008年諾貝爾化學獎頒給研究綠螢光蛋白(Green fluorescent protein; GFP)的科學家，也都是利用線蟲為材料，在基因表現與調控的研究領域，線蟲具超級模式生物的地位。圖片源自:http://en.wikipedia.org/wiki/File:Adult_Caenorhabditis_elegans.jpg 果蠅：又稱為黑腹果蠅，是遺傳學和發育生物學重要的模式生物之一，自摩根(Morgan, T.H.)在二十世紀初採用以研究遺傳模式後，果蠅廣受歡迎，是1933年、1946年及1995年諾貝爾生理醫學獎得主的實驗材料。果蠅的生活史短、從卵到成蟲只需約兩個星期、子代眾多、突變型多、具有巨大染色體方便進行基因定序；其基因體在2000年時定序完成，共有1億6千5百萬個鹼基對，約含13700個基因，基因體中約有65%是非編碼序列。果蠅在胚胎發育的過程中，由一套基因決定成蟲體節的對稱分布，而這套基因普遍存在於各種昆蟲到人類的基因組中，因此提供研究發育模式的資訊。此外約75%人類疾病的基因也存在於果蠅的基因體中，因此果蠅也成為研究人類疾病的模式生物，包含探討老化現象、氧化壓力、糖尿病、部分癌症、藥物濫用以及神經退化的疾病，如帕金森氏症(Parkinson’s disease)、杭丁頓氏症(Huntington’s disease)以及阿茲海默症(Alzheimer’s disease)等。圖片源自:http://en.wikipedia.org/wiki/File:Drosophila_melanogaster_-_side_(aka).jpg

請參閱 模式生物(Model Organisms)-下 閱讀