撰文 | 古靖
說到海豚，大部分人腦海中冒出的便是瓶鼻海豚的可愛形象。你知道嗎？牠們可能擁有一項神奇的特異功能—電覺！
什麼？！海豚有鬍鬚！
剛出生的海豚其實是有鬍鬚的，就像小貓一樣。只是隨著年紀增長鬍鬚就會脫落，留下吻部兩側各一排類似毛孔的觸毛隱窩（vibrissal crypts）。這些小坑裡面佈滿神經，因此科學家們懷疑海豚或許可以透過這排觸毛隱窩，感測到水中微弱的電場。
圖一、剛出生瓶鼻海豚的嘴喙上鬍鬚
©Photo by Natalie Goddard – Dolphin Hayley’s calf shortly after birth – May 2019
什麼是電覺？
電覺（electroreception），又叫電場感，簡單來說就是感受到電場的能力，分成「主動性」以及「被動性」。由於電流傳導需要媒介，而對於弱的電流而言，含有鹽份等電解質的海水，是比空氣更好的介質。這也是為什麼擁有電覺的生物多是完全水生的動物，或是部分時間/某個生命階段會在水中活動的半水生動物。
主動性電覺
目前所知，擁有主動性電覺的生物，包括硬骨魚中的電鰻目 (Gymnotiformes) 以及非洲特有的象鼻魚科 (Mormyridae) 的物種。他們就像是身上內建了迷你雷達一般，能夠透過電器官 (electric organ) 釋放電壓小於 1 伏特的微弱電流，並且透過電場變化感受周圍環境。此外，有一些魚類能夠產生小於 10 伏特的弱電流或是大於 50 伏特的強電流，例如生活在沿海泥地裡的瞻星魚科 (Uranoscopidae) ，牠們雖然無法藉由感測電場中的擾動確定周遭物體的位置，進行主動電定位，但科學家推測，他們可以利用電流與同類進行交流或捕獵食物。這些生物根本就是現實版皮卡丘嘛！
被動性電覺
不同於皮卡丘主動出擊的十萬伏特，科學家推測海豚的電覺是被動的，只能感測到一些微弱的生物電場，例如生物身上都會產生的直流電場、魚類或甲殼類動物滲透壓調節產生的離子流（ion flow）、肌肉活動產生的低頻交流電等。
聖路易斯華盛頓大學研究員 Kyle Newton 等人在 2019 年的研究中指出，幾乎所有非硬骨魚類都有被動性電覺。不只如此，一些硬骨魚和兩棲類生物也擁有被動性電覺。那麼，跟海豚一樣的哺乳類動物中，是否還有其他擁有被動性電覺的動物呢？答案是有的，例如卡通《飛哥與小佛》裡受到歡迎的角色，鴨嘴獸泰瑞，牠的同類就是擁有電覺的哺乳類動物。難怪鴨嘴獸在卡通中化身成特務！
海底特務的第七感
除了視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺、回聲定位 (echo-locating)，海豚擁有「第七感」，也就是被動性電覺，最先在水底泥地裡覓食的蓋亞那海豚 (Sotalia guianensis) 身上發現。
為了研究其他種類海豚的電覺，德國羅斯托克大學（University of Rostock）Tim Hüttner 領導的研究小組，分別用德國紐倫堡動物園的兩隻雌瓶鼻海豚 Dolly 和 Donna，進行了一連串有趣的電覺實驗。他們設置可以在海豚吻部上方產生微弱電流的機台，電流會隨機出現，而海豚必須在電流出現的 3 秒內離開機座，或是在未出現電流時待在機座長達 12 秒才算是正確反應。實驗人員會依據他們的表現正確率，慢慢降低電場強度，以測試牠們電覺的閾值，也就是電流出現時牠們做出反應的正確率 50% 的電流強度。
實驗發現，兩隻海豚對直流電的敏感度比對低頻率交流電來得好 (低頻交流電路比高頻率交流電路更趨近於直流電)。牠們對直流電絕對閾值 (5.5 & 2.4 μV cm−1) 與蓋亞那海豚 (4.6 μV cm−1) 相當，顯示出相當驚人的敏感度。
圖二、(A) 海豚需要將嘴喙置於顎台上，用喙尖觸碰標靶，這確保海豚在試驗期間保持不動。上方設置視線遮布防止實驗人員無意提示。 (C) 電極位於觸鬚隱窩上方約 10 公分處。如果出現電流刺激，海豚會被訓練在 3 秒內離開裝置，弱無刺激，海豚保持靜止狀態至少 12 秒才為正確反應。(圖片來源：Hüttner et al. 2023. J. Exp. Biol. 2023, 226, jeb245845)
由於海豚的被動性電覺僅能感受到距離 3-7 公分內的電場，因此「距離」大概是瓶鼻海豚使用電覺的關鍵。平時在大洋中生存的瓶鼻海豚，主要應該還是倚靠回聲定位和視覺尋找獵物。科學家認為，當牠們利用回聲定位找到埋藏在泥沙裡的獵物，並將嘴喙埋入沉積物中捉捕獵物時 (crater-feeding or bottom-grubbing) ，海底的殘響 (reverberation) 以及散射作用 (scattering effects) 可能導致海豚當下無法使用回聲定位，這時電覺能夠幫助他們像特務一樣「看不到卻抓得到」，在海底的泥地裡近距離「探測」到躲在裡面的魚蝦。
同時科學家也推測，海豚的電覺或許與牠們在大洋中遷徙及定位的能力相關。
過去國中理化課總會有一個老師常問的問題：「電生磁，磁生電到底哪個正確？」最後透過法拉第電磁感應定律我們可以知道，磁場的改變能夠產生電流，而地球就像是一個巨大的長條型磁鐵。當海豚游動時，磁場改變所產生的微弱電流與電場，或許使得擁有電覺的牠們，從出生開始，就能在茫茫大海中找到方向。
參考文獻
- Hüttner, T.; von Fersen, L.; Miersch, L.; Dehnhardt, G. 2023. Passive electroreception in bottlenose dolphins (Tursiops truncatus): implication for micro- and large-scale orientation. J. Exp. Biol. 226, jeb245845.
- Crampton, W. G. R. 2019. Electroreception, electrogenesis and signal evolution. J. Fish Biol. 95, 92–134.
- Newton, K. C.; Gill, A. B.; Kajiura, S. M. 2019. Electroreception in marine fishes: chondrichthyans. J. Fish Biol. 95, 135–154.
鯨群 