臺灣研究海蛇的先驅杜銘章：海蛇的起源故事與“特異功能”
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屬于「真海蛇」的臺灣飯島氏海蛇（Emydocephalus ijimae）的鼻孔有瓣膜。 攝影：杜銘章 （神秘的研究源故地球uux.cn報道）據國家地理網址（杜銘章）：“我第一次知道黑背海蛇的皮膚能協助呼吸是在碩士時期，那時對于這樣的海蛇海蛇能力真是驚奇萬分......”
上一篇文章我們談到海蛇為何無法擴散到大西洋。原因除了地理屏障，先的起也和它們的驅杜演化地區息息相關。 海蛇主要分布在西太平洋和東印度洋的銘章熱帶及副熱帶海域，其中印太海域的特異功能珊瑚大三角不但是海蛇種類最多的地區，也是臺灣海蛇的種源與擴散中心。
分子生物學的研究源故證據顯示全世界的海蛇（共約70種）并非來自共同祖先。 大約在2000萬至1500萬年前，海蛇海蛇東南亞的先的起陸棲環蛇（雨傘節為典型代表）演化成兩個分支。 其中一個分支演變成現今的驅杜「海環蛇」（sea krait），并繼承了卵生的銘章特性，所以必須回到陸地產卵。特異功能 也許就是這種限制讓它們無法全面適應海洋生活，所以到目前只演化出八個種類。 另一個分支則進入澳洲大陸成為現今澳洲陸棲毒蛇的祖先。 大約在800萬至600萬年前，某種胎生的澳洲陸棲毒蛇又進入海洋演化成現今的「真海蛇」（true sea snake）。 胎生的特性讓它們完全不受陸地限制，并快速擴散與輻射演化出約60個種類，其中一種甚至能隨著洋流漂泊各處，也就是我們上一篇提到的黑背海蛇（Pelamis platurus）。 科學家估算這種海蛇大約在300萬至100萬年前才演化出來，比巴拿馬地峽（Isthmus of Panama）完全隔開太平洋和大西洋的時間點（約450萬年前）還晚了約150萬年以上。
海環蛇和真海蛇雖來自不同祖先，卻要面對相同的環境挑戰，導致它們的形態適應路徑趨同，只是調整的程度有所差異。 其中一種特化是腹鱗的縮小，好讓它們的身體能左右壓縮。 這種側扁的身形和尾巴能提高它們在水中的推進力。 有些真海蛇的腹鱗甚至小到和旁邊的體鱗無法區分，因此喪失了上岸爬行的能力。
為了避免鼻腔入水，這兩類海蛇都能控制鼻孔的開闔。 其中真海蛇的鼻孔不但有瓣膜，位置也移到了吻部上方。 海環蛇的鼻孔則還在吻部側面，也沒有瓣膜，靠得是內部組織的收縮來開關鼻孔。 延長潛水閉氣的時間也很重要。 蛇類的肺多只剩下右肺，左肺則退化。 一班來說，若兩個肺同時存在于蛇細長的體內，它們的管徑必然會太小而影響氣體的進出。 細長的蛇身讓右肺也相對長很多，導致呼吸時肺后端的氣體無法順利進出呼吸道。 蛇類的肺部因此多分為前后兩段，前段密布血管的部位稱為血管肺是實際進行氣體交換的部位。 后段沒有血管且多半很薄的部位則稱為氣囊，并可儲藏一些氣體。 海蛇的氣囊有明顯較厚的肌肉圍繞，可有效地將儲藏在后段的空氣擠壓到血管肺。
海蛇憋氣時間的長短會因活動和種類不同而有很大的不同。 海環蛇在快速活動時每隔二至三分鐘就需要換氣一次，如果是緩緩的在水底活動一般都可以維持30分鐘左右，如果在水下休息不活動則可以達到一小時左右。 真海蛇的憋氣時間通常可達二至三小時，最長的是黑背海蛇的24小時。 目前已知有些真海蛇的表皮能參與呼吸作用;最近的研究更發現青環海蛇（Hydrophis cyanocinctus）的頭骨有個特殊的孔洞，讓頭皮上密布的血管匯集后直接進入腦部，應該和腦部的供氧有關，而且這些氧氣應該是從皮膚而非從肺部獲得。 真海蛇從皮膚所獲取的氧氣量多在10%左右，占比較高的種類是劍尾海蛇（Aipysurus laevis）和黑背海蛇，有高達22%的氧氣是由皮膚獲得。
我第一次知道黑背海蛇的皮膚能協助呼吸是在碩士時期，那時對于這樣的能力真是驚奇萬分，于是想測試我研究的闊帶青斑海蛇（Laticauda semifasciata）是否也有這樣的特異功能。 我把水灌滿一個透明的箱子并測量水中的氧氣含量，接著再將海蛇放入箱內。 我很快就發現它想到水面換氣，但換不到氣，動作也愈來愈急躁！ 正當我我猶疑著是否要中斷實驗時，它已開始緩緩下沉！ 我緊急取出癱軟無反應海蛇，甚至幫它作人工呼吸，幸好不久后它就恢復活動了。
在研究期間實驗動物有時會被犧牲，但海蛇的生態研究也因經常在潮間帶和水底活動，風險相當高。 不久前我們的一位博士生才因為研究海蛇被大浪卷入海里，一個年輕熱情的生命就此殞落讓人惋惜不已。 我自己研究海蛇期間也多次出生入死，和死亡最接近的一次只隔數秒，限于篇幅容我下一篇再聊。
老杜本名杜銘章，他是臺灣研究海蛇的先驅，1986年在中山大學海洋生物研究所攻讀碩士時選擇海蛇作為他的論文。 深知海蛇研究的困難與高風險，1994年自美國取得博士回國后只從事陸棲蛇類的研究，直到2008年因緣際會又重回海蛇的研究，持續研究六年直到2014年從師大生命科學系退休。 目前定居臺東經營有機生態農場并繼續推廣蛇類保育，在臺灣的海蛇或蛇類的生態研究上，他都算是老字號的人物，雖然實際年齡與心理年齡他離老還有一段距離。