簡介：

雖然基因的發現已為我們解說了生物之行為的控制機制，許多個體間行為的差異，都可藉著基因的觀念，得到合理的解釋。基因的確操控著生物的行為表現。但我們都知道同卵雙胞胎兄弟的故事，它們雖擁有完全相同的基因，但若將他們從小就分開，使他們在兩個不同的環境中成長，會造就出兩個迥然不同的個體。環境對生物體的影響，不容忽視。

喜歡音樂的人都知道，音樂對個人有著相當大的影響。祥和協調的音樂教我們全身舒暢，尤其能在緊張的的情況下平撫我們的心靈。例如：我現在正在聽的SOMEWHERE OUT THERE就能緩和我報告交不出來的壓力。記的NBA球賽中的背景配樂嗎，它總是與比賽的節奏緊密的契合，渲染比賽的戲劇張力，叫我們不能不隨之起伏。

我們也耳聞一些相關的實驗報告。有科學家讓乳牛聽古典音樂，結果能增加牛乳的的產量。同樣的，讓植物分別聽古典音樂，爵士音樂，和搖滾樂的實驗顯示，古典音樂能增進植物的生長；搖滾樂則大大抑制了植物的生長；爵士樂則影響不大。不過這樣的實驗缺乏精準的實驗數據，（因其生物反應不能數據化）只能就生物體一些外在的表現，做一些比較上的敘述。在我們得知魚的耳石能紀錄魚每日的生長時，我們相當興奮，如果可能我們將能得到音樂對生物體之影響的準確數據。

實驗設計：

我們預計：
　

給魚聽古典音樂，爵士音樂，搖滾音樂，黑人音樂，教堂音樂

並設一對照組歷時3天，每天8小時

　

繼續飼養三天

　

取耳石，觀察

　

　

古典，爵士，搖滾，和教堂等等的名稱是對音樂一很感覺上的分類，之間的差異也是很難行諸於文字或數據的，我們需要一個能分析音樂的軟體。所以為此，我們走訪了物理館和資電館。到物理館，我們拜訪了施宙聰老師，因為聽說他是有關光波方面的研究者，並且相當熱心，往後他對我們有蠻多的幫助。而資電館的王小元老師，則是學長引薦的，聽說是聲音處理的專家。他提供了我們有關水底麥克風的建議，並一個處理聲音，分析聲音的軟體。

不過，同時兩位教授同時都提醒我們，我們所提供的訊息魚不一定能接收的到。就算接收到了，也有可能像我們聽很高很高的音一樣，所反應的是我們的不舒服，而非對音樂知旋律的感受。

所以在做以上的實驗以前，我們需要先做一些前置的預備實驗。

我們的設計概念如下圖：

藉由這樣的陣列型的試驗，我們能找出最適合的能量，和頻率的組合。

以下就是我們的預備實驗的實驗設計：
　

對照組

第一組

第二組

第三組

第四組

實驗時間

6/3-6/5

6/3-6/5

6/3-6/5

6/6-6/8

6/6-6/8

實驗位置

實驗室

誠齋308

誠齋308

誠齋308

誠齋308

魚隻數目

三條

三條

三條

三條

三條

聽聲音時間

無

每天pm12:30-pm8:30

每天pm12:30-pm8:30

每天pm12:30-pm8:30

每天pm12:30-pm8:30

音量

無

　

　

　

　

聲音頻率

無

5Hz

100Hz

1000Hz

10000Hz

放置水溫記錄器

時間

6/2Am10:30

6/3pm12:30

6/1pm4:40

材料與方法

  1. 實驗對象:大肚魚;體長約一點五公分,雌雄不拘,以三隻為一組,於同一魚缸中做實驗.
  2. 音波產生裝置:以信號產生器產生單頻正弦波,將信號經由放大器(30W喇叭)加大振幅之後撥放出.裝置是將喇叭緊貼著魚缸壁撥放,如下所示:
  3. 養殖空間:魚缸約20cm*30cm,內置入水草,浮萍少許.由於顧慮聲音對人的干擾,我們將兩組撥放聲音的置於空寢室,對照組置於實驗室.但如此便不能有效控制溫度的變因,我們採用”以水溫紀錄器紀錄水溫,再參考水溫對魚生長的影響,推測扣除水溫對實驗造成誤差”的方式來校正。
  4. 時間:為加強聲音與生長的關係,我們讓魚聽長時間的聲音,但又怕牠們受不了刺

激而造成永久性影響或死亡(本來是打算同一批魚作完所有的實驗)故取折衷一天8小時。

由於耳石實驗中的操作變因為：『給魚聽的聲音其頻率不同』，所使用的頻率分別有：5赫茲、100赫茲、1000赫茲、10000赫茲以及對照組：不聽聲音。而臺灣省漁業局出版品--漁業推廣第124期(86.1)--水晶宮 魚類超能力篇 -- 『聒躁的水中世界』中有提到一般魚類聽力範圍和人類差不多，都可以完全感受到頻率二○○至二○○○赫的聲音，吾人的耳朵一秒間最大範圍可聽辨 20 ∼ 20000 赫範圍的聲音，而魚類則因種類而異。例如，長有鰾的杜父魚可反應出大略和人類相同範圍的四○至六○○○赫，而無鰾的花魚將則無法感受一二○○赫以上的高頻聲音，前者特別稱為骨鰾類。一般的魚類若無這種器官，只能聽到一○○○赫以下的頻率。由以上資訊可以預測得的實驗結果為：所聽單頻波頻率為5赫茲、10000赫茲的魚，其耳石上的日輪應該和對照組的耳石日輪相似，並無特殊記號；而所聽單頻波頻率為100赫茲的魚，其耳石上的日輪則依照魚種類的不同，而有不同結果，不過大部份的魚種都應該聽的到這種頻率的單頻波；而所聽單頻波頻率為1000赫茲的魚，其耳石上的日輪則應該有明顯的記號，來記錄其所聽到的聲音。

實驗檢討:

這次實驗,我們算用心,只是拖拖拉拉的準備器材就用了一個多月,真正的實驗時間不夠長,致使無法有完整的實驗結果。另外在實驗的設計多方遷就現實環境,使得諸多變因不同,分析上困難重重。現詳檢討如下:

  1. 理想環境:

    2. 水溫恆定 光照相同 餵食份量與時間一定,種類相同(這次餵食狀況不穩定)

  2. 理想操作:

捉到魚之後先在水族箱中養一陣子,使其適應新環境(10天以上)才能減低因水質環境變化造成的影響。

不同的頻率,和振幅用不同組的魚養。但魚的選取原則:耳石大易操作(蝦虎,大肚魚不錯,但大肚魚的日輪有分叉,不太規則),最好從同一批卵孵化開始養.

這次疏忽的是沒注意到喇叭的最低頻是30Hz,跟本無法作5Hz的實驗,若以後作100000Hz的超音波一樣會遇到一樣的問題,故應另尋放大器和buzzer的材料。

3. 分析

在磨耳石中心點及拍照技術（如對焦）尚待加強，且分析日輪的背景知識不足。

參考資料

1. 大肚魚英文網站

2. 孔雀魚資訊站

3. 台灣水產養殖所

5. TagotoWeb/Otolith

4. 臺灣省漁業局出版品

漁業推廣第124期(86.1)

水晶宮 魚類超能力篇 -- 聒躁的水中世界 (p. 49-52)

●余明村(漁業局股長)

魚類的頭部並沒有長耳朵，似乎聽不到聲音，但棘綠鰭魚及尖吻魚刺等魚類卻可發出聲音而互通訊息，可見魚類並非聾子。另方面，蝙蝠及海豚則可發出並接受頻率 5 萬∼ 15 萬赫超音波的聲音， 而常食魚類的某些蝙蝠類，可邊飛行邊向海中發射超音波，若附近有魚類時，音波一旦碰觸到之後會反射回蝙蝠的耳朵，就可探知到魚類的所在。這種動物的聽覺

之敏銳令人嘆為觀止，由蝙蝠喉嚨所發出的聲音再反射回來時，其聲音只有一○○萬分之一，相當微弱，而蝙蝠卻可正確地掌握到。

海豚方面也有相同實驗的結果報告，而魚類還缺乏正確的資料。不過，大多數的魚類之內耳和我們人類一樣，可感受到頻率二○○至二○○○赫的聲音，而一般的淡水魚類分辨低音的能力較海產魚類還高。另方面，大多數魚類的側線可感受到一○○赫以下頻率的聲音及水流與水壓的變化，側線的功用可保持魚類身體處於正確的位置。

◎水中聲音也有通路

在水中發出聲音，或由空氣中進入水中的聲音，都會受到空氣與水兩者之密度與彈性之限制。水之密度較空氣高達七五○○倍以上，而且具有相當大的彈性。水在作為聲音的媒質方面，具有與空氣迴異的各種特性，調查魚類的聽覺時，千萬別忽略這些特性。水中聲音傳遞的速度較空氣快四∼五倍，其數值每秒可達一四四○公尺，可見水的密度及彈性遠較空氣

為大。特別是在海中音速的分布，在水平方向並無太大的變化，但垂直方向在密度方面就具有相當大的變動。一般而言，隨著深度的增加，音速會有減緩的傾向，而由海面至一五○公尺卻反而會有增快的現象，此外，水深約一○○○公尺附近，為音速最小的水層。

水中聲音傳遞的速度會隨著水溫的下降而減慢，反之，水壓增加時，也就是說，愈深的話，傳遞的速度就愈快。在冬季，冰層下的水遠較深層的水溫還冷，這是因至 4 度時， 隨著溫度的上升，密度也會變大，由於水具有這種特性，故冷冰層下的水，不會和暖的下層水混合。相對地，在夏季裏，水的上層較暖，深層的水溫較低。目前測量深海的溫度時發現，

水溫隨著深度的增加而下降，但到達一定深度時，水溫下降至最低溫時就不會再下降，因此，音速在此處也變成最低速度。再超過此一深度時，由於水壓增加，音速反而增快。周圍的音波宛如被吸管吸入一般，集中於此一速度緩慢的水層，再由此傳遞至遠處，因此特將此一水層稱為水中聲音的通路。

◎水中躁音充塞和陸上並無兩樣

釣魚族對於釣場附近的躁音，及在釣場旁大聲嚷嚷的人們都會很神經質而忍受不了，他們認為好不容易才聚集起來的魚類恐會因這些聲音而跑掉，其實這種擔心是多餘的。因為在空氣中所發出的聲音，在進入水中時，其中的九九．九％會從水面反射回去，進入水中的聲音只有○．一％而已。反之，在水中所發生的聲音在水面反射後，幾乎不會傳到空氣中，因

此在陸上生活的我們人類誤以為水中的世界是寂靜無聲的，實際上水中充塞著各種聲音，相當聒躁，這點和陸上並無兩樣。

日本的橋本富壽等人利用”水中麥克風”，對鰤等魚類連續錄音，聽到鰤進入定置網時，邊發出聒躁的聲音，邊被領頭者所誘導而去。此外，吉野鎮夫氏曾進行一項實驗，他在海岸外就急速變深的伊豆半島南端的子浦，與距海岸較遠且海底較淺處的九十九里濱近海域，進行水中聲音的測定，結果卻出乎意料之外，他指出，在晚上魚類所發出的生物音遠較周遭的自然音還高。

他針對這點詳細說明如次：沿岸附近的水中聲音係由頻率較寬廣的聲音所構成，而近海高頻率的聲音逐漸減少，且隨著深度的增加，”高音會減衰”且”強度也會減弱”。夜間水裏聲音中生物的發音影響頗大，由聲音圖表分析的結果，獲知魚類所發出的聲音並不會被自然音籟所遮蔽。

另一方面，九十九里濱海的測定結果也明確獲知，淺海方面，數百赫的低頻聲音容易傳遞，如黃花魚所發出的聲音並不會被波浪等所消除，其頻率達三○○至四○○赫。另外，淡水地域的躁音又比海中明顯減少，”淡水魚對於聲音的感受性特別大”，耳朵較為聰敏。

◎自然音籟與人工聲音的區別

此處所說的自然音籟是指伴隨著自然界物理現象所發出的聲音，例如波浪的碎聲，水底砂、礫的摩擦聲、波浪、降雨、海底地震、火山爆發及地盤陷落等聲音。另一方面，生物聲音則不僅是魚類，而是各種水棲生物所發出的聲音。已有人就水中生物對於生態的意義及發音的結構進行分類，及對聲音的特性進行研究。而人工聲音則是在水中以人工發出聲音，如

船舶的螺旋槳聲音、船體的振動、漁具的摩擦、水中爆破、港灣施工等聲音。”特別是船舶航行中所發出的各種聲音，直接影響魚類的’行動頗大’”。目前對於這些水中聲音的本體還有不少未知之處。

　

◎魚類會分辨聲音

釣鯰魚時是用”拍釣”的方式進行。其方式為，在野生竹子或磯釣用二至三公尺長的堅固竹子上，綁上約二公尺的粗繩，在粗鉤上將活的青蛙由肛門刺穿，再拿至釣場岸邊附近的草叢陰處或藻間，像青蛙在跳一般有節奏地邊拍打水面邊行走。這時潛藏在水底的鯰魚聽到聲音會突然浮起搶食青蛙。很明顯的，這是鯰魚聽到青蛙拍打的水聲或水的振動聲而浮起，巧妙地利用聽力的一種釣技。鯰魚喜好棲息的場所大多為濁水，為夜行性，視力不佳。

◎聽覺器官的二種類型

魚類的耳朵不僅只有內耳，還有隱藏在頭蓋骨的耳殼內，稱為迷路的耳朵，從外部完全看不見。和人類的內耳一樣分為上、下內耳，各稱為通囊與小通囊，內部各有一個耳石，上刻有日輪，可獲知魚類的年齡。這些耳石纏繞著”聽覺細胞”，再和聽覺神經相連，由這些聽覺細胞所產生的興奮會傳至腦的中樞部位，再感覺出聲音。魚類的聽覺器官有二種類型：與鰾不相連接的聽覺器官，另一為與”鰾”相連接，形成聽覺器官的一部分。特別是鯉科魚類，有一稱為”魏勃氏器” (Weberian apparatus) 的器官，是由脊柱於前端的數個骨所形成，由鰾連接內耳，具有聽骨的功用。當然，鰾為調整魚類比重的器官，而在鯽魚等魚類方面，則為司掌耳朵功能的重要器官。鰾壁的振動，藉著魏勃氏器官的啣接而形成具有一定頻率與強度的波動，再傳入魚類的耳朵。因此，鰾不僅使聽覺敏銳，也扮演著”擴大聲音頻率”的範圍。 吾人的耳朵一秒間可聽辨 20 ∼ 20000 赫範圍的聲音，而魚類則因種類而異。例如，長有鰾的杜父魚可反應出大略和人類相同範圍的四○至六○○○赫，而無鰾的花魚將則無法感受一二○○赫以上的高頻聲音，前者特別稱為”骨鰾類”。一般的魚類若無這種器官，只能聽到一○○○赫以下的頻率。

為測驗魚類對於聲音高低的反應，可於給餌時，讓魚類聽鈴聲，提高或降低聲音。魚類也因種類及個體而有差異，例如河鯥的一種可聽到高音一秒間四六六五至六九六○的振動數，其上的高音就聽不到了。相對地，鯰魚遠較這種魚類還敏感，在一秒間可感知一三○○○次的振動數，與人類大致相同。

其次，魚類對於聲音強弱的敏感度如何呢？讓河鯥熟悉六五二振動數後，將音源漸漸遠離並減弱時，對於站在魚槽旁的人們而言，此聲音距離六○至七○公尺還可聽到，距離九○∼一○○公尺遠處則完全聽不到，而水槽內的魚類之音感和人類大致相同。再進而測驗區別各種聲音，”於某高度的音量給餌”，或將稍低的高音或低音作為警戒音，讓魚類學習的一種實驗，據說這種魚類同時可區別二至五種高低不同的聲音。

特別是魚類的聽覺方面令人訝異的是，魚類一旦學習了吃食餌料的聲音與警戒的聲音之後，可記憶數個月而不會忘記，”記憶力”遠較聽了馬上忘記的人類還優異。

◎魚類側線的重要功用

大多數的魚類具有耳朵與側線等二種振動的受容器，具有獲知聲音方向的特殊作用。也就是說，魚類耳朵可捕捉頻率相當廣泛的音波，而側線則可獲知一○○赫以下的振動及水的移動與水壓的變化等，並可平衡體位。特別是鯰類對於振動具有相當敏銳的反應，據說它可預知地震的到來。