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蝸牛的趨性、互動與學習 陳柏諺、蔡亞育、張朝程 指導老師：賴廷倫 摘　要 　　動物行為可以分為本能行為和學習行為。本研究是以蝸牛為研究對象，探討蝸牛的行為，包括蝸牛天生的趨性、蝸牛之間的互動方式以及蝸牛的學習行為。研究結果顯示：在趨性方面，蝸牛具有負趨光性與違背地心引力向上爬的趨性；在互動行為方面，蝸牛遭遇彼此時會有五種常見的互動方式，而且體型差異對於互動模式會有明顯的影響。在學習行為方面，蝸牛至少具有習慣化（habituation）這種簡單的學習行為。 一、研究動機 　　國一的生物課曾經學到「動物行為」這個單元，那時大家對於飛蛾撲火這樣的天性感到十分好奇，也對神經系統比較複雜的動物會有學習行為感到很有趣。選擇蝸牛作為我們的研究對象，是因為蝸牛很容易捕抓與飼養，然而蝸牛的生態和習性已經有許多現成的研究了，因此我們選取了較為獨特的面向－動物行為－來看蝸牛，希望能以更有趣的角度來看蝸牛不為人知的一面。 　　動物天生就有牠們偏好的環境因素，對於外界刺激都會有一些慣性的反應，譬如飛蛾有正趨光性。即使是植物，雖然植物沒有神經系統，面對刺激時會產生具體的「行為」，但是植物也有所謂的「感應」，譬如莖的向光性等。因此，我們想知道：蝸牛這種動物，是不是也有一些天生的趨性呢？ 除了研究蝸牛的趨性之外，我們還對蝸牛的互動模式很有興趣。大家往往會認為蝸牛是獨來獨往的生物，只是，蝸牛要繁衍後代，一定有牠的族群，個體之間的互動是在所難免的。因此我們十分好奇：當蝸牛在同一片葉子甚至枝幹上相遇時，牠們是如何互動的呢？牠們是否會像鍬形蟲一樣大打出手，或是會避開彼此，或是採取其他互動策略？不同的互動模式是否跟蝸牛所佔據的地形位置、體型或是個體差異有關呢？ 　　課本上曾經提到，神經系統比較複雜的動物才會有學習的行為。那麼，蝸牛算是神經系統複雜的動物嗎？蝸牛會有學習行為嗎？如果有，會是什麼行為呢？（結語）從動物行為的角度來研究蝸牛的好處就是－我們不需要太昂貴的儀器，卻還是可以看到很多有趣的現象。 二、研究問題 蝸牛對外界環境當中的各種刺激，是否會表現出某種趨性呢？蝸牛對光線、地心引力以及其他環境因素的影響，會表現出什麼趨性嗎？ 兩隻蝸牛相遇時，牠們會如何彼此互動呢？牠們會避開彼此或是互不相讓？甚至掉頭離開？不同的互動方式，是否與蝸牛的體型、所在位置的高低或者其他因素有關呢？ 　　 蝸牛這種看起來腦袋小小的軟體動物，會有學習的行為嗎？還是說一切行為都是本能反應呢？ 三、研究方法研究一：蝸牛的趨性 　　許多小動物，尤其是昆蟲，都有趨光性，但是蝸牛並非如此。在飼養蝸牛的過程中，我們發現蝸牛很喜歡躲在飼養箱的不透明蓋子下或我們餵食的菜葉下，表現出負趨光的行為。至於地心引力的影響，我們則是設計了一個簡單的實驗：將粗吸管傾斜放置，與水平面夾角分別呈0、30、60、90度，將同一隻蝸牛置於粗吸管上，使之爬行10cm距離，紀錄蝸牛在不同角度的吸管爬行的狀況以了解傾斜度對於蝸牛之爬行的影響。 研究二：蝸牛的互動行為 　　將兩隻蝸牛置於一根細圓吸管上的兩端，使蝸牛相向爬行並相遇。觀察蝸牛相遇後所發生的互動行為。先在蝸牛殼上以簽字筆標記，再透過文字敘述與照相方式來紀錄蝸牛的互動行為甚至優勢與劣勢，歸納出蝸牛互動的模式體型的影響。 研究三：蝸牛的學習行為 　　文獻，我們了解動物的學習可以分成很多層次，簡單的學習行為包括習慣化（habituation）和敏感化（sensitization），至於訊號學習（古典制約）、操作制約和其他更複雜的任務則是高層次的學習行為。軟體動物智商有高有低，章魚是聰明的，可以被制約，但是蝸牛所以我們決定先進行習慣化的實驗，看看蝸牛是否具有簡單的學習行為。 　　為了要固定刺激的大小，我們利用電源供應器對蝸牛進行固定電壓的電擊。電壓太小不構成刺激，電壓太大則會傷害蝸牛，因此我們從最弱的電壓開始測試蝸牛的反應。測試過程中我們發現，用小於2伏特的電壓，多數蝸牛不痛不癢，用5伏特的電壓，蝸牛則會久久不願出殼。最後我們決定用3伏特的電壓來進行實驗。 　　將篩選出的10隻蝸牛分別以3伏特的電壓電擊其頸部三次，每次電擊之後都給予30秒的休息時間再進行下一次的電擊，並記錄蝸牛在三次電擊之後所需要的恢復時間。 四、研究結果與討論 （一）吸管傾斜度對蝸牛爬行方向與速度的影響 將吸管以不同傾斜度放置，令同一隻蝸牛在吸管上爬行10cm，每次爬行之間有5分鐘的休息時間。先令蝸牛向左爬（爬坡路段），再令蝸牛向右爬（下坡路段），並計算其爬行所花費的時間。結果如表一所示： 表一　吸管水平傾斜角度與爬行時間（單位：秒） 與水平面的夾角 0度 30度 60度 90度 起 始 方 向 向 左 119 (s) 209 (s) 214 (s) 142 (s) 96 (s) 169 (s