發現月刊

發現月刊 - 第159期 2009年11月

木乃伊的化學 / 陳偉民(新莊高中退休教師)

幾天前,學生拿了歷史課本上一個名叫「鈉鹼」的名詞來問我。因為歷史課本上描述埃及人製作木乃伊時使用鈉鹼。我可沒聽過鈉鹼這個名詞,不過幸好歷史課本上有附原文natron。


依目前國立編譯館的網頁,natron的正確翻譯為泡鹼。泡鹼是天然的混合物,主要成分是帶10份結晶水的碳酸鈉(Na2CO3‧10H2O)以及約17%的碳酸氫鈉(NaHCO3),還有少量的氯化鈉和硫酸鈉等。鈉的元素符號Na,其字源即來自natron這個字。泡鹼本身為白色或灰色固體,雜質含量若多,顏色會變深。泡鹼通常沉積在乾涸的鹹水湖底,埃及北方有一山谷叫Wadi El Natrun(在阿拉伯文中為「泡鹼谷」之意),該區有五個湖都出產泡鹼,埃及人很早就會使用泡鹼。


泡鹼與油混合,就變成肥皂(脂肪酸鈉),現代人製皂也是使用脂肪加鹼。泡鹼可以軟化硬水,在今天叫蘇打法。有傷口時,泡鹼可調配殺菌劑,因為細菌在鹼性環境無法存法。同樣理由,可用於食品保存,使魚和肉不腐敗。當然,泡鹼還可以製作木乃伊。


很多人都對木乃伊很感興趣,好萊塢的電影裡面,木乃伊還會復活,施展魔法,與活人大打出手,幾乎與木乃伊有關的電影都賣座。


我曾到大英博物館參觀,不巧那天博物館正在整建,很多展館不開放,我當時只擔心看不到木乃伊。因為別的藝術品不難在別的博物館看到,但是大英帝國強盛時期由埃及掠奪而來的木乃伊,在其他地方可不容易看到。還好,當天木乃伊的展館並未封閉,一圈又一圈的觀光客團團圍住幾尊木乃伊,仔細的觀賞,好像沒人害怕那些幾千年前的死者。


埃及人不但把人製成木乃伊,竉物也製成木乃伊。木乃伊被放在木製的棺材內,棺材上畫上此人生前的容貌。木乃伊的身上包裹著亞麻布,在博物館裡有些木乃伊的身上的亞麻布被打開供人參觀,可以看到其肉體又乾又扁,有的木乃伊的脖子上還掛著一些飾物。參觀完木乃伊,就可以心滿意足的離開大英博物館了。


埃及人相信人死後,靈魂不會死,所以要製作木乃伊,讓死者的靈魂有寄託的地方。這種習俗不只埃及人有,很多古代的文明都有。現代某些自認或被認定是「偉人」的政治人物,也喜歡把身體保存下來,雖然保存的技術,與古埃及人製作木乃伊不同,比較接近製作動物標本,不過其原理與步驟都差不多:拿走容易腐爛的內臟及腦→脫水→防腐。


埃及人早在西元前3200年就開始製作木乃伊,根據西元前450年的一分記載,製作木乃伊時要用湯匙由鼻孔伸入挖出腦部,在埃及人的觀念裡,腦沒什麼用途,所以就丟棄了。再剖腹將內臟取出,放在罈中,與木乃伊並列。埃及人認為心臟是思想和靈魂的中心,要留在木乃伊的體內。腹腔用棕櫚酒和香料清洗乾淨,然後填入沒藥、桂皮及其他香料。接著把肚皮縫上,屍體要浸入泡鹼裡七十天,然後用浸過樹脂的亞麻布由頭纏繞到腳,木仍伊就製成了。


人死之後,屍體會腐壞,主要是細菌把人體分解了。只要讓細菌無法生存,屍體就不會腐化。泡鹼本身可作乾燥劑,所以可使木乃伊脫水,而且它吸收空氣中的水分後,pH值升高,在如此乾燥又鹼性的環境中,細菌無法生存,肉體就不易腐敗。


即使在古埃及也不是每一尊木乃伊都用相同的程序製作,因為有些窮人負擔不起全套的製程,就會省略一些步驟。時代不同,製程也一直在演變,最古老的製法並沒有取出內臟,後來歷經數代改進,才取出內臟另外處理。


雖然古埃及人對木乃伊的製作記載得很詳細,但因歷經多種文字翻譯,且許多後人任意加油添醋,所以學者們對古書記載的有些段落有爭議。例如有人發現木乃伊體內經化驗呈酸性,因此懷疑製作木乃伊曾使用泡鹼;有人則爭論古埃及人使用的泡鹼究竟是固體,還是配製成溶液?因為木乃伊往往會有脫皮,皮髮脫落等現象,有人認為這是浸泡在泡鹼的水溶液造成的現象。


但是某些學者拿鷄及鴿子的屍體做實驗,以泡鹼水溶液處理,發現體內仍然呈酸性,因為肉體腐敗會變酸,把滲入的泡鹼中和了。另外,某位病理學家以人體組織(由解剖或截肢取得)分別以固體泡鹼及不同濃度的泡鹼水溶液試驗,發現浸泡在泡鹼水溶液中並不會導致脫皮或毛髮脫落。埋在固態泡鹼中七十天後,人體組織比較像古埃及的木乃伊,因此,古埃及人應該是以固態泡鹼製作木乃伊。


經現代化學技術分析,發現處理木乃伊過程不只使用無機化合物(泡鹼中的數種成分都是無機鹽類),還使用了大量有機物。化學家由各個年代的木乃伊頭蓋骨及亞麻布上取樣進行分析,發現隨著不同時代,使用的有機物不盡相同,有蜂蠟、毬果類樹脂、類三萜烯類(triterpenoids)、瀝青、植物油等物質,其中所含化合物種類繁多,不勝枚舉。有些成分來自植物,可見不是木乃伊自己體內分解出來的,而是製作過程塗上去的。其中蜂蠟的比例很高,有趣的是在埃及古語中「蠟」就是mum,說不定木乃伊(mummy)在當時的話就是「塗了蠟」的意思!


參考資料:

1. A. T. Sandison, The Use of Natron in Mummification in Ancient Egypt, Journal of Near Eastern Studies, Vol. 22, No. 4 (Oct., 1963), pp. 259-267

2. S. A. Buckley & R. P. Evershed; Organic chemistry of embalming agents in Pharaonic and Graeco-Roman mummies;Nature,Vol 413(25 Oct 2001), pp.837-841

【藝數家玩摺紙~立體篇二部曲】一張紙摺正四面體(上) / 彭良禎(台北市麗山高中數學科教師)




鯊魚的掠食伎倆 / 科學人

掠食性鯊魚廣泛分佈於各大洋中,位居食物鏈頂端,牠們尋找遠方獵物或進行近距離攻擊時,會靈活運用不同的感覺器官將獵物嘴到擒來。



文/楊嘉慧

審稿/台灣海洋大學環境生物與漁業科學系副教授 莊守正;中研院細胞與個體生物學研究所研究員 嚴宏洋


鯊魚的攝食方式可分為腐食性、濾食性與掠食性,而張著血盆大口攻擊獵物的掠食性鯊魚,多屬於「白眼鮫科」(或稱真鯊科)及「鼠鯊科」種類,牠們廣泛分佈在各大洋中,搜尋獵物範圍從水表層至數百公尺深海、熱帶水域至極區等地都有可能。


靈活運用感覺器官


鯊魚的掠食過程會運用不同感覺器官,遠距離時靠聽覺與嗅覺發現獵物的方位。中研院細胞與個體生物學研究所研究員嚴宏洋表示,鯊魚能接收的音頻範圍約只有100~1000Hz,不過卻能聽見數百公尺外傳來的微弱聲音(其微弱程度只能在水下傳播,空氣中則無法傳這麼遠)。鯊魚的嗅葉細胞也很發達,可偵側出濃度0.1ppb(1ppb為10億分之一)的血腥味,換句話說,1公克的血溶解於1萬公噸的海水中鯊魚都能察覺,這意味著鯊魚可經由嗅覺功能,在遠距離外察覺獵物的存在。 


鯊魚循著聽覺或嗅覺的線索接近獵物後,會改用視覺與側線感官進一步搜尋獵物的確實位置。鯊魚的視力可達200多公尺遠,眼睛裡有一層會反光的光神經纖維層(tapetum lucidum),可將穿透視網膜但卻沒被感應到的光,反射後再通過視網膜一次,增加感應機會,強化夜視能力。鯊魚身體左右兩側也和魚類一樣,各有一條側線,能偵側周遭水壓差異以及水流速度,從而判斷身旁獵物的狀況,以採取必要行動。鯊魚還可以依靠前吻的電覺偵測器偵測微弱電場,以精確判定獵物位置。據研究,獵物受到驚嚇、受傷後,會發出與其他海洋動物不同的電場,因此藉由電覺偵測器,鯊魚能輕易在混濁的海水或一群海洋動物裡,找到牠鎖定的獵物。(詳見《科學人》2007年9月號〈鯊魚的第六感〉)。 


不容忽視的搏鬥武器


台灣海洋大學環境生物與漁業科學系副教授莊守正表示,除了善用各種感覺器官,鯊魚近身攻擊時,也仰賴往內倒勾的尖牙與攻擊技巧。鯊魚終其一生都會換牙,前排牙齒若斷裂、磨損,後排牙齒便會遞補上去。因此鯊魚的嘴裡都是尖牙,一旦咬到獵物,會使獵物產生嚴重撕裂傷;第一波攻擊成功後,鯊魚會放走獵物,並在四周巡迴、觀察,待獵物失血過多、體力變差後,再進行第二次攻擊。莊守正認為,鯊魚的口部與眼睛的位置十分靠近,若咬住猛烈掙扎的獵物不放,自己的眼睛很容易受傷,這麼做可以保護自己。 


此外,游速也是鯊魚的先天優勢。台灣大學機械工程學系教授楊鏡堂表示,鯊魚的皮膚表面佈滿盾鱗,每片盾鱗都有整齊的波浪狀凹槽。這些凹槽具有導流效果,可降低橫向亂流的產生、減小阻力;再加上紡錘狀的體形,讓鯊魚可以在極短時間內加速到時速30~50公里,能夠與之匹敵的海洋動物大概只有鮪魚及旗魚等中表層的洄游性魚類了。 


鯊魚會攻擊人類?


掠食性鯊魚以其他魚類和受傷、生病或已經死亡的海洋哺乳類動物為主食,為何有時會傳出牠們攻擊人類的消息?莊守正指出,鯊魚有近500種,有危險性的鯊魚只有30餘種。這類鯊魚大多生活在中、表層海域,其中有幾種鯊魚,例如大白鯊、虎鯊、牛鯊等會靠近海岸,與人類的活動範圍重疊,因此確有可能發生攻擊人類的事件,像2008年11月,屏東鵝鑾鼻驚傳漁船翻覆、船長遭鯊魚咬死意外即是一例。然而,九成以上的鯊魚攻擊人類事件應是「誤會」,例如人趴在衝浪板上雙腳踢水時,鯊魚可能誤以為是海豹、海獅,而衝上去攻擊,一旦發現味道不對就會游走;但有些大白鯊、虎鯊等可接受人類的味道,就可能持續攻擊。不過,人類遇上鯊魚並非死路一條,尤其是當牠們已經飽食一餐時,就不會有掠食行為;反倒是人類獵捕鯊魚的數量已遠遠超過鯊魚攻擊人類事件了。 


濾食性鯨鯊


除了牙尖嘴利、形象兇猛的掠食性鯊魚,鯊魚家族中也有濾食性的溫和派。例如今年3月疑似迷航游入台南運河的鯨鯊(又名豆腐鯊),便是以浮游生物為主食的濾食性鯊魚,牠沒有尖銳的牙齒,而是利用口裂吸取海水,經鰓耙過濾海水當中的生物來進食。 


鯨鯊是鯊魚中體型最大的,牠們濾食的目標卻是微小的浮游生物,浮游生物能供給的養份不多,因此鯨鯊還會吃當季的小型魚或幼魚。台灣海洋大學環境生物與漁業科學系副教授莊守正指出,曾有研究人員在鯨鯊的胃內發現小鮪魚、鯖魚等聚群性魚類,牠們會在某個特定時節出現在鯨鯊的生活範圍,當鯨鯊大口吸水時,這些小魚會連同浮游生物一起進入鯨鯊嘴裡。 


鯨鯊屬中表層棲息魚類,偶爾伴隨有深潛的行為,活動範圍在亞熱帶與熱帶之間。莊守正指出,鯨鯊有洄游行為,他曾利用人造衛星追蹤器追蹤鯨鯊,發現牠們會從台灣東岸(東經121度)往東洄游至東經136度以東水域,而國外學者也發現東太平洋墨西哥灣水域(約西經90度)的鯨鯊可往西洄游至東經150度以西;比對其洄游路徑與海洋浮游生物的消長,發現二者有關,由此推論,鯨鯊應屬東西向的攝食洄游,而非南北向的渡冬洄游。 


鯨鯊除了做水平方向的攝食洄游,也會隨著浮游生物的上下活動做垂直洄游。據觀測發現,鯨鯊在各水層的洄游時間,秋冬之間並無顯著差異,春夏時則會在表層水域停留較長的時間。這可能也與食物的多寡有關,因為春夏時表層食物較多,而秋冬海況差,海水混合較均勻,食物垂直分佈無顯著差異。不過,目前研究的觀測時間都相當短暫,鯨鯊的洄游行為是否真如上述推測,還必須蒐集更多資料,才能下明確結論。(詳見《科學人》2007年9月號〈謎樣鯨鯊〉)


 


延伸閱讀

《魚類入門》,邵廣昭、陳麗淑等編著,遠流出版

《魚類圖鑑》,邵廣昭、陳靜怡等編著,遠流出版

《鯊魚》,喬伊斯‧波普著,貓頭鷹出版

高三課本《生命科學》下冊


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