中華民國第五十二屆中小學科學展覽會 作品說明書 高中組 生物 ( 生命科學類 ) 類 作品名稱 : 斯文豪氏攀蜥的避敵及逃避策略 學校名稱 : 國立台東高中 作者 : 高二李信賢 指導老師 : 黃韋嘉 高二許誌元 高二許景翔 關鍵詞 : 斯氏攀蜥 避敵行為 編號 :
摘要 本實驗的目的是在探討斯文豪氏攀蜥 (Japaluraswimhonis Gunther) 的避敵策略以及對不同威脅物的反應差異 本實驗結果顯示, 當威脅物從前方靠近時, 隨威脅物體積增大, 逃跑的距離有下降的趨勢, 而威脅物愈大, 無反應機率也愈大 在面對不同的威脅物時, 其攻擊行為也有差異, 根據實驗結果, 當威脅物小到一定比例時, 攻擊率就大增, 而超過此大小時, 攻擊率就大幅下降, 可見攀蜥避敵行為是以逃跑為主 而當威脅物從後方靠近時, 逃跑距離隨威脅物愈大而愈遠, 顯示攀蜥在面對背後的威脅物時, 是以大小判斷威脅性, 而攻擊模式與前方相同 另一方面, 當威脅物自球體換成天敵模型 ( 蛇模型時 ), 其反應又與一般球體威脅物不同 從實驗結果, 我們也發現蜥蜴的行為與其性別可能也有關係 雄蜥對威脅物的攻擊率 ( 次數 ) 較雌蜥高, 雌蜥的逃跑率則較雄蜥略高 我們認為與天擇有關 另外, 根據實驗中獲得的蜥蜴的逃跑路徑進行分析 當威脅物自正前方接近時, 蜥蜴多朝兩側逃避 ; 自正後方接近時, 卻幾乎只朝後方 ( 也就是蜥蜴所面對的前方 ) 逃避
目錄 1. 研究動機 2. 研究目的 3. 研究設備與器材 (1) 實驗物種 (2) 斯文豪氏攀蜥雌雄體之辨認 (3) 斯文豪氏攀蜥與黃口攀蜥之辨認 (4) 實驗器材 4. 研究過程及方法 5. 研究結果 6. 討論 7. 結論 8. 參考資料
壹 研究動機 漫步於黑森林公園中, 總能看到許多小型恐龍攀附於樹幹, 它就是斯文豪氏攀木蜥蜴 (Japalura swimhonis Gunther), 它在分類上為爬蟲綱 (Reptilia) 有鱗目 (Squamata) 飛蜥科 (Agamidae) 攀蜥屬 (Japalura) 在飼養及餵食的過程中, 成熟的攀蜥總會表現出明顯的避敵及威嚇行為 ( 例如張嘴. 伏地挺身等 ) 相反地, 有些攀蜥 ( 特別是雌性 ) 卻少有如此反應 因此, 我們便想針對其避敵及威嚇行為來研究, 觀察其吻肛長與威脅物成多少比例時會出現何種行為的關聯性, 根據行為生態學的觀點, 大部分生物是以體型來衡量威脅物的危險程度, 因此愈大的威脅物, 危險性也就越高, 但蜥蜴的反應卻並不是一直如此, 這正激起了我們的興趣, 開始著手進行研究 除了人造威脅物, 我們也有用模擬其於自然環境中的天敵來做實驗, 觀察當牠面對入侵的掠食者時所採取的行為及其之間所對應的關係, 並與人造威脅物做比較
貳 研究目的 一 探討攀蜥在平面對陌生物體的反應 ( 等加速接近 ) 二 探討攀蜥在平面對模擬天敵物體的反應三 探討蜥蜴避敵行為的差異四 探討蜥蜴吻肛長與威脅物的比例與避敵行為的關聯
參 研究設備與器材 一 實驗物種 斯文豪氏攀蜥 (Japalura swimhonis Gunther) 斯文豪氏攀蜥 (Japaluraswimhonis Gunther) 棲息於地中低海拔地區樹林, 是一般台灣常見的攀木蜥蜴其繁殖期為每年三到九月, 分類上為 : 爬蟲綱 (Reptilia) 有鱗目(Squamata) 飛蜥科(Agamidae) 攀蜥屬 (Japalura) 全長可達 31 公分, 尾長約佔全長三分之二, 為目前台灣攀蜥屬體型最大者 外表有明顯的雌雄二型性 其頭部粗大, 體鱗粗糙, 頸背部有突起之脊稜, 喉部有橫向排列之白斑, 成熟雄體體側有黃色縱斑 斯氏攀蜥側身圖 正面圖
二 斯文豪氏攀蜥雄雌體之辨認 特徵雄雌 成熟體型較大較小 黃色縱斑有無 脊稜 喉垂較突出 明顯較不明顯 頭 身體比例頭部占身體比例較大頭部占身體比例較小 其他 下巴有明顯白斑幼體無紅背特徵 下巴無明顯白斑幼體有紅背特徵 成熟雄蜥 成熟雌蜥 三 斯文豪氏攀蜥與黃口攀蜥之辨認 斯文豪氏攀蜥 黃口攀蜥 口腔顏色 白偏粉紅 黃橘色 上唇鱗片顏色 褐色 白色 脊稜 較明顯 較不明顯 喉垂 較大 較小, 且有黃紅色斑塊
四 實驗器材 攝影機塑膠瓦楞板滑車軌道 自製滑車釣魚線工程計算機 碼表鐵尺棉線 紙黏土 樹枝
肆 研究過程或方法 一 實驗架構圖
二 實驗步驟 一 探討攀蜥在平面對陌生物體的反應 ( 等加速接近 ) 實驗方法 : 1. 在平面鋪沙 ( 便於測量行跡距離 ) 的實驗器材中放入蜥蜴 ( 長 * 寬 =2*1) 2. 放入威脅物 : 以自製滑車懸掛不同大小的黏土球, 墊高軌道後放上滑車, 釋放滑車使其等加速下滑接近蜥蜴 ( 滑車加速為 0.98 公尺 / 秒平方 ) 3. 觀察蜥蜴行為並分類紀錄 ( 逃跑 無反應或攻擊 ) 實驗假設 : 逃跑率與威脅物大小成正比 二 探討攀蜥在平面對模擬天敵物體的反應實驗方法 : 1. 在平面鋪沙 ( 便於測量行跡距離 ) 的實驗器材中放入蜥蜴 ( 長 * 寬 =2*1) 2. 放入威脅物 : 以自製滑車懸掛天敵模型, 墊高軌道後放上滑車, 釋放滑車使其等加速下滑接近蜥蜴 ( 滑車加速為 0.98 公尺 / 秒平方 ) 3. 觀察蜥蜴行為並分類紀錄 ( 逃跑 無反應或攻擊 )
平面實驗示意圖 80cm 威脅物 蜥蜴 平面實驗俯瞰圖 計算公式滑車軌道墊高 10cm, 軌道原長 1m 滑車加速度 =0.98 公尺 / 秒平方測量蜥蜴的反應距離 : 原距 80cm, 設滑車啟動後 t 秒蜥蜴行動, 若滑車滑動距離 S 則蜥蜴的反應距離 =80-s
伍 研究結果 一 探討攀蜥在平面對陌生物體的反應 ( 等加速接近 ) ( 一 ) 水平前方 1. 威脅物大小與逃跑率 ( 圖一 ) 圖片說明 : 逃跑率與威脅物成負相關, 而將威脅物模擬天敵時, 逃跑率又升高 2. 威脅物大小與攻擊率 ( 圖二 ) 圖片說明 : 整體攻擊率與威脅物大小大致成負相關, 唯威脅物體積 70 立方公分時略高 3. 威脅物大小與無反應率 ( 圖三 ) 圖片說明 : 無反應率與威脅物大小成正相關, 但遇到模擬天敵時, 無反應率明顯降低
( 二 ) 水平後方 1. 威脅物大小與逃跑率 ( 圖四 ) 圖片說明 : 整體結果顯示威脅物大小與逃跑率大致成正相關 2. 威脅物大小與攻擊率 ( 圖五 ) 圖片說明 : 除體積唯 10 立方公分的威脅物之外, 整體成負相關 3. 威脅物大小與無反應率 ( 圖六 ) 圖片說明 : 整體而言威脅物大小與無反應率並無明顯趨勢
( 三 ) 水平實驗各威脅物數據比較 ( 從前方來 ) ( 圖七 ) 圖片說明 : 逃跑率大致呈現負相關, 攻擊率部分於 10 立方公分部分特別高, 無反應率成正相關 ( 四 ) 水平實驗各威脅物數據比較 ( 從後方來 ) ( 圖八 ) 圖片說明 : 逃跑率大致呈現正相關, 攻擊率部分相同, 均是於 10 立方公分時攻擊率最高, 至於無反 應率則無明顯趨勢
( 五 ) 雌雄攻擊率比較 ( 圖九 ) 由圖可見, 雄蜥攻擊性明顯較高 ( 六 ) 雌雄逃跑率比較 ( 圖十 ) 由圖可見, 雌蜥逃跑性較高
1. 威脅物體積 10 立方公分 ( 從前方來 ) ( 七 ) 攀蜥逃跑路徑比較 ( 圖十一 ) 圖片說明 : 蜥蜴明顯較往兩側跑, 其中又以蜥蜴的右方為多 2. 威脅物體積 10 立方公分 ( 從後方來 ) ( 圖十二 ) 圖片說明 : 蜥蜴明顯較往兩側跑, 其中又以蜥蜴的左前方為多, 且逃跑次數較從前方來時少 3. 威脅物體積 30 立方公分 ( 從前方來 ) ( 圖十三 ) 圖片說明 : 蜥蜴明顯較往兩側跑, 其中又以蜥蜴的右前前方為多
4. 威脅物體積 30 立方公分 ( 從後方來 ) ( 圖十四 ) 圖片說明 : 蜥蜴明顯較往兩側跑, 其中又以蜥蜴的左前方為多, 且逃跑次數較從前方來時少 5. 威脅物體積 50 立方公分 ( 從前方來 ) ( 圖十五 ) 圖片說明 : 蜥蜴明顯較往兩側跑, 其中又以蜥蜴的右前前方為多 6. 威脅物體積 50 立方公分 ( 從後方來 ) ( 圖十六 ) 圖片說明 : 此時, 蜥蜴較傾向往前方逃避, 而有時會網左前方逃
7. 威脅物體積 70 立方公分 ( 從前方來 ) ( 圖十七 ) 圖片說明 : 逃跑路徑分散, 其中以蜥蜴的右前方較為密集 8. 威脅物體積 70 立方公分 ( 從後方來 ) ( 圖十八 ) 圖片說明 : 此時, 蜥蜴較傾向往前方逃避 9. 模擬天敵 - 蛇 ( 從前方來 ) ( 圖十九 ) 圖片說明 : 逃跑路徑分散, 其中以蜥蜴的右方較為密集
10. 模擬天敵 - 蛇 ( 從後方來 ) ( 圖二十 ) 圖片說明 : 此時, 蜥蜴較傾向往前方逃避 ( 八 ) 身長比與逃跑距離 一 前方 1.10 立方公分 ( 圖二十一 ) 圖片說明 : 大致無明顯趨勢, 可見逃距與身長比無相關趨勢 2.30 立方公分 ( 圖二十二 ) 圖片說明 : 大致無明顯趨勢, 可見逃距與身長比無相關趨勢
3.50 立方公分 ( 圖二十三 ) 圖片說明 : 大致無明顯趨勢, 可見逃距與身長比無相關趨勢 4.70 立方公分 ( 圖二十四 ) 圖片說明 : 大致無明顯趨勢, 可見逃距與身長比無相關趨勢 二 後方 1.10 立方公分 ( 圖二十五 ) 圖片說明 : 大致無明顯趨勢, 可見逃距與身長比無相關趨勢 2.30 立方公分 ( 圖二十六 ) 圖片說明 : 大致無明顯趨勢, 可見逃距與身長比無相關趨勢
3.50 立方公分 ( 圖二十七 ) 圖片說明 : 逃距大致隨身長比增加而增加 4.70 立方公分 ( 圖二十八 ) 圖片說明 : 逃距大致隨身長比增加而增加 ( 九 ) 身長比與反應距離一 前方 1.10 立方公分 ( 圖二十九 ) 圖片說明 : 大致成正相關性 2.30 立方公分 ( 圖三十 ) 圖片說明 : 身長比與反應距離較無趨勢 但若排除 0 的數據, 反應距離大致隨身長比愈大而降低
3.50 立方公分 圖片說明 : 反應距離大致隨身長比愈大而降低 4.70 立方公分 ( 圖三十一 ) ( 圖三十二 ) 圖片說明 : 身長比與反應距離較無趨勢 二 後方 1.10 立方公分 圖片說明 : 身長比與反應距離較無趨勢 2.30 立方公分 ( 圖三十三 ) ( 圖三十四 ) 圖片說明 : 身長比與反應距離較無趨勢 但若排除 0 的數據, 反應距離大致隨身長比愈大而降低
3.50 立方公分 ( 圖三十五 ) 圖片說明 : 身長比與反應距離較無趨勢 4.70 立方公分 ( 圖三十六 ) 圖片說明 : 反應距離大致隨身長比愈大而降低 ( 十 ) 身長與反應時間一 前方 1.10 立方公分 ( 圖三十七 ) 圖片說明 : 若排除 0 的數據, 可見反應時間與身長比無關聯 2.30 立方公分 ( 圖三十八 ) 圖片說明 : 若排除 0 的數據, 可見反應時間與身長比無關聯
3.50 立方公分 ( 圖三十九 ) 圖片說明 : 若排除 0 的數據, 可見反應時間與身長比無關聯 4.70 立方公分 ( 圖四十 ) 圖片說明 : 若排除 0 的數據, 可見反應時間與身長比無關聯 二 後方 1.10 立方公分 ( 圖四十一 ) 圖片說明 : 若排除 0 的數據, 可見反應時間與身長比無關聯 2.30 立方公分 ( 圖四十二 ) 圖片說明 : 若排除 0 的數據, 可見反應時間與身長比無關聯
3.50 立方公分 ( 圖四十三 ) 圖片說明 : 若排除 0 的數據, 可見反應時間與身長比無關聯 4.70 立方公分 ( 圖四十四 ) 圖片說明 : 若排除 0 的數據, 可見反應時間與身長比無關聯
陸 討論 1. 由實驗數據推測, 蜥蜴在能看到威脅物時, 做出不同的反應 如圖一 圖三所示, 照理來說 ( 行為生態學 Ch8 p.487) 同種生物間與較大個體進行戰鬥時, 肯定比同一較小個體所付出的代價還要大, 所以較大的威脅物造成蜥蜴逃跑的機率應該較高, 然而如圖七, 實驗數據呈現逃跑機率隨威脅物愈大而下降的結果, 不符合上述理論 而我們推測 體積愈大的威脅物可能使蜥蜴事先看到, 而做出只是閃避的行為, 因為對蜥蜴而言, 採取戰鬥所需付出的代價比選擇逃跑的來的大, 而使蜥蜴作出如此反應 2. 由圖二 圖五所示, 攻擊率與威脅物體積較無規律可尋, 且攻擊性因個體而異, 故無法判定攻擊時機, 但當威脅物為 10 立方公分時, 攻擊率大於其他威脅物 此結果正符合生物在判斷敵人的威脅性時, 以大小評估攻擊代價 即對越小的威脅物進行攻擊, 所需付出的代價較小 )( 行為生態學 Ch8 p.487) 3. 如圖四 圖六所示, 當威脅物從後方來時, 蜥蜴的逃跑率大致隨威脅物愈大而上升, 而無反應率 則下降 4. 由圖七 圖八兩張圖顯示, 攻擊率在威脅物體積為 10 立方公分時有明顯高過於其他體積的威脅物, 而 30 立方公分後的逃跑率大致隨威脅物體積增加而上升, 因此判定, 體積在一定大小之內的威脅物, 蜥蜴對其攻擊的機率較高, 而當比此體積大的威脅物來時, 隨著體積增加, 蜥蜴的攻擊率也隨之上升 5. 我們發現, 雌雄蜥蜴在面對相同威脅物時, 有不同的對應方式 雄蜥較常威嚇 攻擊, 而雌蜥則多逃避 因此推測, 此結果可能是因為雌蜥負擔生育之責任, 在天擇上使得雌雄蜥展現不同的行為 例如 : 由圖九 圖十得知, 雌蜥的攻擊率只有 1.4%, 而雄蜥卻有 10.7%, 遠遠超過雌蜥的攻擊率 ; 相對的雌蜥的逃跑率有 62.8%, 而雄蜥卻只有 43.5%, 比雌蜥逃跑率要低 6. 由圖十一到圖十二得知, 蜥蜴在逃跑時多往兩側移動, 且根據實驗結果, 當威脅物由前方來時, 蜥蜴往其右前方逃跑的次數較高, 而當威脅物從後方來時, 則較常往其前方跑 7. 在完成水平實驗之後, 我們重複一次實驗, 而得出數據趨勢與原先數據一致, 因此排除蜥蜴受制 約的可能性
柒 結論 一 探討攀蜥在平面對陌生物體的反應 ( 等加速接近 ) 1. 根據實驗結果, 威脅物和蜥蜴身長比並無明顯關聯 當威脅物自正前方接近時, 蜥蜴多往兩側逃避, 而當威脅物由後方接近時, 則是直接逃跑 2. 由實驗結果顯示, 攀蜥在當威脅物從前方來時, 逃跑率較從後方來時高, 符合假設 3. 蜥蜴的攻擊行為較常出現在一定大小的威脅物上, 而此物通常很小, 符合生態學理論 二 探討攀蜥在平面對模擬天敵物體的反應 1. 由實驗結果顯示, 以一般威脅物跟天敵模型進行相同之驚嚇實驗, 其結果明顯不同, 可能與 其外型有關 例如圖七 八, 當威脅物換為蛇時, 逃跑機率有明顯較其他威脅物高 三 探討蜥蜴避敵行為的差異 1. 在面對威脅物時, 雄蜥較會有攻擊行為, 而母蜥蜴較常逃跑 四 探討蜥蜴吻肛長與威脅物的比例與避敵行為的關聯 1. 反應時間與身長比較無關聯, 個體間差異不大 2. 反應距離與逃跑距離與身長比較無規律可尋, 依個體不同而決定
捌 參考資料及其他 1. 引發斯文豪氏攀蜥伏地挺身動作的因子之探討 617animals.blog.ntu.edu.tw/ files/2011/02/2011duohan.pdf 2.Campbell.Reece/ 生物學 ( 第六版 )/ 偉明出版 3. 尚玉昌 / 行為生態學 / 五南文化事業 4. 沈子如 / 國立東華大學自然資源管理研究所碩士論文 : 斯文豪氏攀蜥的化學感知與視覺在覓食行為上所扮演的角色 5. 呂光洋 杜銘章 向高世 / 台灣兩棲爬行動物圖鑑 / 大自然雜誌社出版 6. 黃詠承 / 呂氏攀蜥外表形態與棲地資源利用之研究 / 國立台灣師範大學生命科學系碩士論文