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生命的大旅行

演化、適應與我們的未來

🦠 → 🐟 → 🦖 → 🦣 → 🦅 → 👧
起點

今天的四個大問

1
演化怎麼運作?
2
天擇是什麼?
3
適應 ≠ 演化?
4
臺灣為何特有種多?

提問:如果你是一種生物,你想活在哪個時代?

活動一

從一顆細胞到萬種生命

38 億年的時間旅行

活動一・步驟 2

地球的 4 公尺時間繩

地球 46 億年時間繩 時間軸
地球 46 億年時間繩示意圖 一條代表地球 46 億年的時間繩，每 1 公尺等於 10 億年。46 億年前地球誕生；38 億年前出現第一個細胞；5.4 億年前動物大爆發；2.3 億年前恐龍出現；6,600 萬年前恐龍滅絕；人類在繩子最右端，只佔最後不到 1 毫米。 地球 46 億年時間繩（每 1 公尺 = 10 億年） 示意圖 46億年前地球誕生 38億年前第一個細胞 2.3億年前恐龍出現 5.4億年前動物大爆發 6,600萬前恐龍滅絕 人類 時間繩比例：如果把 46 億年壓縮成 4 公尺，人類歷史只有最後不到 1 毫米！資料來源：教育部教案 0205_CCE《蓋亞傳奇—話說從頭》（時間節點為地質科學共識，比例為教學示意）
第一個細胞出現在 38 億年前，恐龍生活在 2.3 億到 6,600 萬年前；如果把地球 46 億年壓縮成一條繩子，人類只占最後不到 1 毫米。
每 1 公尺 = 10 億年

體會:我們真的只是演化劇本最後一頁的最後一行。

活動一・步驟 2

五次大滅絕,每次 75–96% 物種消失

地球五次大滅絕 時間軸
地球五次大滅絕時間軸 時間軸由左（遠）到右（現在）。第1次奧陶紀末，4.45億年前，約85%消失；第2次泥盆紀晚期，3.75億年前，約75%消失；第3次（最大）二疊紀末，2.52億年前，96%消失；第4次三疊紀末，2.01億年前，約76%消失；第5次（恐龍）白堊紀末，6,600萬年前，76%消失。每次滅絕後倖存者重新演化，帶來更多樣的生命。 地球五次大滅絕：每次讓 75–96% 的物種消失 示意圖 現在第1次奧陶紀末4.45億年前約85%消失第2次泥盆紀晚期3.75億年前約75%消失第3次（最大！）二疊紀末96% 消失2.52億年前第4次三疊紀末2.01億年前約76%消失第5次（恐龍！）白堊紀末76% 消失6,600萬年前 每次滅絕後：倖存者重新演化 → 更多樣的生命！ 資料來源：教育部教案 0205_CCE《蓋亞傳奇—話說從頭》（年代為地質科學共識，比例為近似教學示意）
地球至少經歷 5 次大滅絕，每次讓 75–96% 的物種消失；最近一次在 6,600 萬年前，恐龍就在這次消失。
恐龍消失不是結束,是哺乳類祖先的章節開始

提問:如果沒有第五次大滅絕,現在地球會長什麼樣?

資料來源:教育部教案 0205_CCE《蓋亞傳奇—話說從頭》
活動一・步驟 3

活化石:時間旅人

銀 杏
🍃

約 2.7 億年前已出現

葉子形狀幾乎沒變

腔 棘 魚
🐟

1938 年重新發現

以為 6,600 萬年前滅絕,卻在南非還活著

活化石：銀杏與腔棘魚 比較圖
活化石：幾億年沒變的「時間旅人」 左邊是銀杏：銀杏類化石紀錄約 2.7 億年前二疊紀已出現，葉形已與今日相似；現代銀杏葉今天公園、校園都能找到，近 3 億年沒大改變，兩者幾乎一樣。右邊是腔棘魚：化石紀錄 6,600 萬年前，科學家以為滅絕（跟恐龍一起？）；1938 年在南非海岸重新發現活體，科學界大震驚，還活著！底部結語：選擇不太改變也是一種超成功的演化策略。 活化石：幾億年沒變的「時間旅人」示意圖 銀杏 腔棘魚 化石紀錄約 2.7 億年前二疊紀已出現葉形已與今日相似 現代銀杏葉今天公園、校園都能找到近 3 億年沒變！ 化石紀錄6,600 萬年前科學家以為滅絕（跟恐龍一起？） 1938 年發現南非海岸重新發現活體科學界大震驚！=幾乎一樣！ !還活著！「選擇不太改變」也是一種超成功的演化策略！資料來源：教育部教案 0205_CCE《蓋亞傳奇—話說從頭》；Wikipedia（教學示意，非實際照片）
銀杏和腔棘魚是「活化石」：銀杏近 3 億年葉形幾乎沒變；腔棘魚曾被以為已滅絕，1938 年卻在南非海岸重新被發現。
選擇「不太改變」也是一種成功策略
資料來源:教育部教案 0205_CCE《蓋亞傳奇—話說從頭》
活動一・步驟 4 ・學習單(投影版)

我的第一棵演化樹

請按演化順序,把下列生物排到正確的位置。

順序 植物路線 動物路線 關鍵特徵
1藻類魚
2苔蘚兩棲
3蕨類爬蟲
4裸子鳥
5被子哺乳
完整互動版見 worksheet.html §1
活動二

天擇的遊戲:誰活下來?

變異 + 生存差異 + 世代累積

活動二・步驟 1

1859 年:達爾文與《物種起源》

達爾文與《物種起源》 圖鑑式整理
1859 年：達爾文出版《物種起源》 左側是查爾斯・達爾文（1809–1882）的教學示意插畫，他搭乘小獵犬號環遊世界 5 年，觀察加拉巴哥雀鳥的嘴巴，提出天擇理論。中央是《物種起源》（On the Origin of Species）一書與年份 1859。右側三張卡片：加拉巴哥雀鳥嘴巴各不同（粗嘴吃硬果、細嘴吃昆蟲、彎嘴吃花蜜）；天擇的三個齒輪（變異、競爭、代代累積）；影響是改變了科學看生命的方式，出版第一天就賣完，今天是現代生物學的基石。 1859 年：達爾文出版《物種起源》，改變了世界示意圖 查爾斯・達爾文1809–1882搭乘小獵犬號環遊世界 5 年觀察加拉巴哥雀鳥的嘴巴→ 提出天擇理論 《物種起源》 On the Originof Species 1859 加拉巴哥雀鳥：嘴巴各不同不同島上吃不同食物 → 天擇出不同嘴形粗嘴：硬果・細嘴：昆蟲・彎嘴：花蜜 天擇的三個齒輪① 族群裡個個不一樣（變異）② 能活下來的才能生小孩（競爭）③ 代代累積 影響：改變了科學看生命的方式出版第一天就賣完！當時引起大爭論今天是現代生物學的基石資料來源：Wikipedia — Natural Selection（教學示意圖，非達爾文實際肖像）
1859 年達爾文出版《物種起源》,提出天擇是演化主要機制。
不同島上的雀鳥嘴巴形狀不同,啟發了天擇理論
資料來源: 維基百科 — 天擇
活動二・步驟 1

天擇 = 三個齒輪

1
變 異
族群裡每隻都不一樣
2
生存繁殖差異
跑得快的不會被吃
3
世代累積
優勢代代傳下去

三個齒輪一起轉,演化就發生了。

活動二・步驟 2

樺尺蛾:50 年內翻轉的真實故事

工業革命前後樺尺蛾顏色比例對照圖 比例圖
樺尺蛾：50 年內天擇翻轉族群顏色的真實故事 左：工業革命前（1850 年前），樹幹是淺灰色、沒有煤灰，淺色蛾藏得好所以活下來，鳥一眼看到深色蛾就吃掉；族群中淺色 80%、深色 20%，淺色蛾佔多數、族群安全。中間：工業革命，煤灰把樹幹染黑，約 50 年。右：工業革命後（約 1900 年），樹幹是黑色、滿是煤灰，深色蛾藏得好，鳥一眼看到淺色蛾就吃掉；深色 80%、淺色 20%，天擇在 50 年內翻轉了整個族群。 樺尺蛾：50 年內天擇翻轉族群顏色的真實故事示意圖 工業革命前（1850 年前） 淺色蛾藏得好！活下來 淺色蛾 樹幹 = 淺灰色（沒有煤灰） 鳥一眼看到深色蛾→吃掉！ 淺色 80%深 20% 淺色蛾佔多數，族群安全 工業革命 煤灰把樹幹染黑約 50 年 工業革命後（約 1900 年） 深色蛾藏得好！活下來 樹幹 = 黑色（滿是煤灰） 鳥一眼看到淺色蛾→吃掉！ 深色 80%淺 20% 天擇在 50 年內翻轉了整個族群！資料來源：Wikipedia — Natural Selection（樺尺蛾案例）；比例為近似教學示意
英國曼徹斯特在 1850–1900 年間，煤灰把樹幹染黑，樺尺蛾由淺色為主翻轉成深色為主，天擇只花了約 50 年。
煤灰染黑樹幹 → 淺色蛾被鳥抓走 → 深色基因勝出

下一節活動:「樺尺蛾大逃殺」角色扮演!

資料來源: 維基百科 — 天擇
活動二・步驟 3

臺灣:演化的實驗室

臺灣特有種九宮格圖鑑 圖鑑式整理
臺灣特有種九宮格圖鑑 九宮格圖鑑：臺灣黑熊、臺灣藍鵲、帝雉、臺灣水鹿、螢火蟲、玉山薄雪草、臺灣獼猴，另有 1,000+ 特有植物種統計格與「為什麼這麼多」原因說明格。整體為 4,000+ 種原生植物、1,000+ 特有種、65 種螢火蟲。 示意圖 臺灣特有種圖鑑：4,000+ 種原生植物・1,000+ 特有種・65 種螢火蟲 臺灣黑熊 胸前有 V 形白紋 臺灣特有亞種 臺灣藍鵲 長尾巴・藍紅配色 臺灣特有種 帝雉 臺灣特有的大型雉類 高山霧林帶 臺灣水鹿 臺灣最大型陸地 哺乳類特有亞種 螢火蟲 65 種，密度全球第三 其中許多是特有種 玉山薄雪草 高山特有植物 約 3,000m 以上 臺灣獼猴 臺灣唯一原生靈長類 特有種 1,000+ 特有植物種 全球其他地方找不到 為什麼這麼多？ 海島隔離 + 高山落差 熱帶→寒帶一島搞定 資料來源：Wikipedia — Wildlife of Taiwan；臺灣物種名錄 TaiBNET（教學示意，非實際照片）
臺灣有 4,000 多種原生植物、1,000 多種特有種，還有 65 種螢火蟲（密度全球第三）。
臺灣藍鵲、帝雉、臺灣黑熊、臺灣水鹿……都是演化實驗室成果
資料來源: 維基百科 — 臺灣野生動物
活動二・步驟 3

為什麼臺灣特有種這麼多?

臺灣地形剖面：從海洋到高山 剖面圖
臺灣地形剖面：一座島，四種氣候帶 臺灣由西向東的地形剖面示意圖：左側海洋有珊瑚礁生態；西部平原是農地與水田；中海拔有針葉林與霧林；玉山高 3,952 公尺，是寒帶與高山植物所在；東側中海拔為太平洋坡。海島隔離與 3,952 公尺的高山落差，使每個高度帶各自演化出特有種，是特有種演化的搖籃。 臺灣地形剖面：一座島，四種氣候帶 → 特有種演化搖籃示意圖海洋珊瑚礁生態平原農地・水田中海拔針葉林・霧林玉山 3,952m寒帶・高山植物中海拔東側・太平洋坡海島隔離 × 高山落差 3,952m → 每個高度帶各自演化出特有種！資料來源：Wikipedia — Geography of Taiwan（地形剖面為教學示意，非精確地形資料）
關鍵原因：海島隔離加上 3,000 公尺以上的高山落差（玉山 3,952 公尺），讓不同高度帶的生物各自演化出特有種。
玉山山頂氣候接近北極,海邊則溫暖潮濕

提問:你家附近見過哪些只有臺灣才有的生物?

活動三

適應 vs 演化 + 大遷徙

關鍵差別與氣候變遷下的動員令

活動三・步驟 1

適應 vs 演化:關鍵差別

適 應 / Adaptation
🏃

個體一生

曬黑、長肌肉、動物換季毛
(不會遺傳給小孩)

演 化 / Evolution
🧬

族群世代

北極熊白毛基因變多
(整個族群基因組成改變)

情境分類練習:登山時呼吸變快、長頸鹿脖子變長、仙人掌葉退化成刺……分到適應或演化?

活動三・步驟 1

時間尺度對比

時間尺度：適應 vs 演化 時間軸
時間尺度對比：適應（個體一生）vs 演化（族群世代） 時間軸由左到右：秒（登山時呼吸變快）、天到週（曬黑、長肌肉，個體適應）、一生約 100 年（個體的全部適應，不能遺傳），以上是適應；紅色虛線之後是演化：數千到萬年（族群基因改變，演化開始）、幾十年（達爾文雀嘴形變化，可測量的演化）、百萬到千萬年（新物種出現，種化完成）。 時間尺度對比：適應（個體一生）vs 演化（族群世代）示意圖時間 秒呼吸變快（登山時） 天～週曬黑、長肌肉（個體適應） 一生（~100年）個體的全部適應（不能遺傳！） 數千～萬年族群基因改變（演化開始！） 幾十年達爾文雀嘴形變化（可測量的演化） 百萬～千萬年新物種出現（種化完成） 適應 ↔ 演化適應（個體一生） 演化（族群世代）資料來源：Wikipedia — Natural Selection / Adaptation（時間尺度為教學示意近似值）
呼吸變快只要幾秒、曬黑要幾天、個體一生約 100 年，這些都是「適應」；新物種出現的「演化」則要百萬年以上。
達爾文雀的喙幾十年乾旱可有可測量改變,但要成新物種要幾十萬年起跳
活動三・步驟 2

趨同演化:殊途同歸

穿 山 甲(亞洲)
🦔

有鱗甲、會捲曲

挖蟻穴、防天敵

犰 狳(美洲)
🦔

有鱗甲、會捲曲

挖蟻穴、防天敵

血緣很遠,但天擇各自挑出類似解法。
這叫「趨同演化」。

資料來源:教育部教案 0205_CCE《蓋亞傳奇—話說從頭》
活動三・步驟 3

氣候變遷:大型遷徙動員令

世界地圖 + 物種往極地與高海拔遷徙箭頭 世界尺度分布圖
世界地圖：物種往極地與高海拔遷徙 示意世界地圖。A、B、C 三處原始分布點的物種，沿紅色箭頭往北極方向遷徙；B 處另有紫色虛線箭頭往更高處（山）移動。右側說明臺灣山頂困境：高山物種往上爬，爬到山頂就無路可去，有滅絕風險。底部數據：海洋生物每 10 年向極地移動約 70 公里；山區物種每 10 年上移約 11 公尺。 氣候變遷：物種往極地與高海拔遷徙的動員令 示意圖 ← 北極方向（氣候變遷下，物種向此移動）→ 往更高處 A B C 臺灣山頂困境 高山物種往上爬 爬到山頂就無路可去 → 滅絕風險！ 海洋生物：每 10 年向極地移動約 70 公里；山區物種：每 10 年上移約 11 公尺 資料來源：氣候變遷生態衝擊研究（數值為近似教學示意）；大陸輪廓為示意，非精確地理底圖
海洋生物平均每 10 年向極地移動約 70 公里；山區生物每 10 年往高處移動約 11 公尺，臺灣高山物種爬到山頂就無路可去。
臺灣高山物種爬到山頂就沒地方去了 — 山頂困境

提問:臺灣山區物種還能往哪裡移?

資料來源: 氣候變遷桌遊
活動四

我是小小演化學家

行動與分享

活動四・步驟 1

恐龍沒有全部消失:鳥類就是活恐龍

鳥類就是活著的恐龍 流程圖
鳥類就是活著的恐龍：約 1.5 億年的演化旅程 四個階段由左到右：獸腳類恐龍（鳥類的祖先類群，約 2.3 億年前起；霸王龍是同一家族的遠房親戚，非鳥類恐龍在大滅絕中消失但後代留下了）；始祖鳥（過渡物種，約 1.5 億年前，有牙齒、有爪子但也有羽毛，是恐龍到鳥的橋樑）；早期鳥類（白堊紀末存活，6,600 萬年前，飛行能力幫助牠們逃過大滅絕，是倖存者）；現代鳥類（麻雀，獸腳類恐龍後代，就在你家陽台，全球約 10,000 種鳥都是恐龍的後代）。底部：恐龍到鳥歷時約 1.5 億年的演化旅程。 鳥類就是活著的恐龍：約 1.5 億年的演化旅程示意圖 獸腳類恐龍鳥類的祖先類群約 2.3 億年前起霸王龍是同一家族的遠房親戚，牠已在大滅絕中消失 始祖鳥過渡物種約 1.5 億年前有牙齒、有爪子但也有羽毛恐龍→鳥的橋樑 早期鳥類白堊紀末存活6,600 萬年前飛行能力幫助牠們逃過大滅絕→ 倖存者！ 現代鳥類（麻雀）獸腳類恐龍後代就在你家陽台！全球約 10,000 種鳥都是恐龍的後代下次見到牠，說嗨！演化演化演化 恐龍 → 鳥：歷時約 1.5 億年的演化旅程「滅絕」的恐龍其實從未消失，牠們變成了天空中的每一隻鳥！資料來源：教育部教案 0205_CCE《蓋亞傳奇—話說從頭》；Wikipedia — Avian Dinosaurs（教學示意）
關鍵事實：現代鳥類是獸腳類恐龍的後代，陽台上的麻雀就是迷你恐龍。
下次看到鴿子,請說:「嗨,小恐龍。」

家庭演化樹任務:畫一棵「我家附近 6 種生物」的演化樹,標出共同祖先分支。

活動四・步驟 2 ・學習單(投影版)

自然觀察計畫書

選校園一個角落,承諾一學期每月觀察一次。

觀察次 日期 氣溫 / 天氣 看到的生物 科學繪圖 / 備註
第 1 次
第 2 次
第 3 次
完整互動版見 worksheet.html §4
活動四・步驟 3

我們都是倖存者

你的祖先熬過了 5 次大滅絕,
從海裡游到陸地、從恐龍腳下鑽過、從冰河時期走出來——
才有今天的你。

用一首三行詩或水彩速寫,表達你對「倖存者」的感受
總結

三個關鍵字,一起記住

第 1 個
變異
族群裡每個個體都不一樣
是演化的原料
第 2 個
挑選
天擇 = 環境挑誰活下來
不是「想變」就能變
第 3 個
累積
世代傳遞改變
百萬年的小變化 → 新物種

適應 ≠ 演化;我們都是倖存者。