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從邱園報告看維管束植物

全世界到底有多少種維管束植物呢?邱園(the Royal Botanical Gardens, Kew)科學家們在比對許多網站、搜尋大量文獻後,終於在2016年釋出了第一份植物調查報告。

根據這份報告,世界上有三十九萬零九百種維管束植物,其中種子植物佔了百分之九十四。雖然看起來好像不少,但是有21%的植物面臨絕種的威脅,失去棲地(包括紅樹林、森林)、病蟲害、入侵植物都是影響植物生存的重要原因。

這麼多的維管束植物,人類只用了不到十分之一;在這十分之一裡面,有將近六成是藥用、接近兩成當作食物的、三成六作為材料。

這些植物裡面,有多少是有毒的呢?其實只有百分之八,還不到一成。不過,有些本來有毒的植物,在人類的農業行為中,找到了去除毒性的方法、或是培育出不含毒素的品種;但它們的野生兄弟們還是有毒的喔!例如馬鈴薯、苦杏仁就是很好的例子。

隨著近年生物科技的發展,植物的分類已經由過去以型態(尤其是花的型態)為主的分類系統,開始朝著分子分類學的方向發展。為了分類,科學家們會看兩個位於葉綠體的基因體上的基因。利用這些基因進行分類,可以幫助分類學家們弄清楚哪些植物其實在分類上是兄弟姊妹、而哪些可能只是遠房親戚。

除了失去棲地、病蟲害、入侵植物以外,有超過十分之一的植物生長區域很容易受到氣候變遷的影響,由於植物要傳播幾乎都要藉助其他的生物或水力、風力等,使得植物們在面對氣候變遷時特別脆弱。

有特別脆弱的植物,有沒有特別強悍的植物呢?能被歸類在強悍的植物,大概就是入侵植物吧!在這份報告裡提到,全世界總共有4,979種入侵植物,包括了我們很熟悉的小花蔓澤蘭(Mikania micrantha)。如果把這些入侵植物以科來統計,最強悍的科應該是菊科,第二名是禾本科,第三名是豆科。每年全世界總共要消耗5%的GDP來處理入侵植物所所產生的問題呢!筆者覺得,邱園的這個入侵植物清單,世界各國政府真的要好好收藏,以後每次打算引進某些植物時,都要核對一下喔。

邱園的科學家們說,未來這個報告會每年更新一次,希望可以讓這個報告越來越完整。對於全世界的植物愛好者來說,這真的是個好消息呢!

(本文改編後刊載於2016/7/23國語日報科學版

圖片來源:國語日報科學版

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【原來作物有故事】麵包樹 熱帶果實引發電影傳奇

第一次聽到麵包樹的名字,是在小學的校園裡。當時老師說麵包樹雖然果實真的長得像麵包,但因為台北太冷了,原生於熱帶的它沒辦法在台北開花結果。

後來在花蓮當老師時,發現學校餐廳夏天有時會出現一種特別的蔬菜湯:裡面有黃色果肉、白色種子的「菜」。在地的同事告訴我,那叫做「巴吉魯」,也就是麵包樹的果實。

花蓮的夏天總是不缺「巴吉魯」,不只市場裡有賣、有些人家的院子裡就有麵包樹。在地的朋友說,成熟的果實削皮切塊加點小魚乾煮湯很好喝,長不大的果實(雄花花序)用來燃燒驅蚊,據說比蚊香還有效。

麵包樹是桑科波羅密屬的多年生大型喬木,花為單性花,雌雄同株;果實是由30-68朵雌花所形成的多花果。麵包果通常在採收後五天到一週內食用最好吃,如果冷藏可以保存二到三週。

目前的研究認為麵包樹源自大洋洲新幾內亞、馬來半島、與西密克羅尼西亞。台灣的麵包樹原生於蘭嶼。在蘭嶼,麵包樹稱為“chipogo”,達悟族人用於製作船首、船尾板、坐墊,及住屋用的宗柱、主屋之踏腳板與木笠、木盤等用具,而分泌的乳白色汁液具黏性,可以當作粘接劑。

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第一個看到麵包樹的歐洲人應該是十六世紀末到十七世紀初的葡萄牙航海家佩得羅‧費爾南德斯‧德‧基羅斯。比他晚將近一百年的英國航海家威廉‧丹皮爾船長,他提到麵包樹的果實可以烤來吃。

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通風報信的植物

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為什麼「種豆南山下,草盛豆苗稀」?

陶淵明在「歸園田居」詩中,曾經提到「種豆南山下,草盛豆苗稀」。這首詩大家都很熟了,也是很受歡迎的國文教材,但是,有多少人認真去想為什麼「草盛豆苗稀」呢?難道只是因為陶淵明不會種田嗎?

雖然根據歷史的記載,「歸園田居」可能真的就是在他剛隱居的時候寫的(1);而在那時候,可能他的耕種技術也的確是還有待提升;不過筆者卻認為,從生物學的角度來看,「草盛豆苗稀」也不全是耕種技術的問題。

首先,我們來看一下氣候。陶淵明隱居的地點在潯陽柴桑,也就是現在的江西省九江市星子縣。當地是北緯29.44度,在北回歸線以北,屬於濕潤型亞熱帶氣候(2),1971-2000的年平均溫度為攝氏17.03度,每年四月就不再有攝氏零度以下的低溫(3)。雖然還是比臺灣偏北(台北市是北緯25.02度),大致上還是屬於溫和的氣候,植物的種類應該也不會相差太多。即使考慮近年來全球暖化的問題,應該也不會超過攝氏一度(4)。

在亞熱帶的台灣,夏天通常並不是植物茂盛生長的時期。為什麼呢?因為世界上90%的陸生植物是C3植物,這些植物在氣溫超過攝氏30度時,會因為光呼吸作用(photorespiration)造成水分的消耗大量上昇。C3植物(如大豆)在攝氏30度時,每抓一個二氧化碳分子就要消耗833個水(5),於是植物的生長速度就開始變慢。

不過,並不是所有的植物在夏天時生長速度都會變慢唷!有些植物,如玉米、甘蔗等,反而在夏天時長得特別好。為什麼呢?

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而C4植物則在卡爾文循環上面,又增加了幾個步驟,而且這幾個步驟還跟卡爾文循環在不同的組織中進行呢(如圖三)!為什麼會這樣呢?


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這個問題來自於卡爾文循環的第…