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【原來作物有故事】樹上的羊毛~棉花

成熟的棉花果實。圖片來源:Wiki


生活中的棉花

現在大家都愛穿純棉的衣服,因為它吸汗又透氣。但是在六、七十年代時,大家更愛穿人造纖維的衣服喔!因為不皺免燙又快乾,對媽媽們來說,小朋友的制服用人造纖維料子,晚上洗好晾著,早上就可以穿去上學了。當時的「太子龍」、「達克龍」可是許多媽媽的心頭好呢!但隨著社會進步,崇尚自然的風潮興起,大家又開始擁抱起老朋友了。

發源於巴基斯坦的棉花,共有39個品種,4個栽培種:最常見的商業品種是美洲高地棉,佔90%;而纖維最長的是海島棉;另外還有中棉與草棉,因為纖維較短,只能用來做填充材料。

由於種子容易隨風、隨水散播,中國與印度很早就接觸到棉花。棉花原來是木本多年生植物,經過人為的種植後,出現了一年生草本品系,更促進了它的傳播。不過,由於絲與麻比棉花先到達中國,纖維又比棉花長,使得棉花一直到宋朝以後才因為較溫暖與耐穿獲得重視。而南宋的黃道婆,從海南島帶回紡織棉花的技術,更使得棉紡織在松江地區大大發展。至於歐洲,則要到了十六世紀後才開始大量接觸到棉花做的布料。

在台灣,台南市將軍區曾有「棉被的故鄉」之稱,在清朝時便栽種棉花,日據時面積達六千多公頃。其中苓子寮社區舊稱「棉被窟」,全台棉被廠師傅幾乎全從這裡來。後來因為低價棉進口、以及人造纖維興起,才逐漸沒落;不過在2016年,因為有機棉花興起,台南市的棉花又復耕囉!

棉花如何進入世界歷史

最早栽培棉花的是亞洲人,但最先用棉花紡紗織布的卻是印度人。從印度與孟加拉進口的細棉布,在十七世紀縱橫歐洲市場,銷售量從十七世紀初到末葉增加了五倍,引發了英國絲織業與羊毛製造業的抗議,在1721年通過禁止進口印度彩色細棉布與絲綢。但禁止進口反而引發了英國走向自製棉布的道路,同時也推動了工業革命:從1738年水力紡紗機的發明、到1760年代一次可紡八支紗的珍妮紡紗機出現,以機器進行大量生產的思維就如時代的巨輪般無法阻擋。雖然珍妮紡紗機被當地居民搗毀,但等到1775年瓦特改良蒸氣機,1785年羅賓遜把蒸氣機裝到棉紡廠,加上美國開始種植棉花,英國很快地就從棉布的進口國,轉而成為進口棉花與出口棉布的大國,曼徹斯特也成了英國的「棉都」。棉花推動了工業革命、棉紡織公司是世界最早的上市公司、紡織工廠使人放棄農業活動,成為專業的「工人」。

英國生產這麼多棉布,要往哪裡賣呢?印度!十八世紀下半葉,英國不但不再跟印度買棉布,反而以關稅與稅收條款為手段,大量向印度傾銷棉布,造成許多印度棉布作坊倒閉、民不聊生。於是在1930年代,甘地推動「自給運動」(Swadeshi compaign),鼓勵印度人自己紡紗織布、拒買英國貨、最後印度在1947年8月15日終於宣佈獨立。

在美國,棉花農莊的開墾,間接造成印地安人的土地被掠奪、人民被驅趕、也帶動了奴隸制度。而且由於種植棉花的區域多在美國南方,造成北方與南方在奴隸制度上的看法越趨分歧,到了林肯當選之後,南方各州便宣布脫離聯邦,南北戰爭便爆發了。由於當時的南方缺乏工業、鐵路運輸也極不發達、加上奴隸制度已不為世界各國所認可,因此當英國改向埃及與印度進口棉花後,南方各州的經濟不斷下滑,最後終於在1865年五月投降,全面終結奴隸制度。

雖然奴隸制度終結了,但工業革命製造了另一批奴隸:婦女與兒童為了生計投入生產,在轟隆隆的機器間,毫無保護地鑽來鑽去,受傷、殘廢甚至死亡時有所聞。

每一根棉花的絨毛,都是由一個種皮細胞形成的。這些在北歐神話裡被稱為「樹上的羊毛」又輕又軟的小東西,竟然也影響了這麼多國家!

(本文編輯後刊登於2017.3.7國語日報科學版)

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植物是地球的能量工廠

地球上最重要的反應應該就是光合作用(photosynthesis)了,就如植物的頂芽生長點是地球上最重要的組織一般。這是由於地球上的異營生物無不依靠自營生物作為直接或間接的食物來源,而自營生物的養分幾乎都是由光合作用而來。
葉片是獲取能量的小尖兵
自營生物的器官衰老是非常複雜的機制。在秋天撿起一片地上的黃葉,與仍在樹梢上翠綠的葉子相比,會發現黃葉的重量較同等大小的綠葉輕很多;這是因為植物會將衰老葉片中剩餘的、可利用的物質分解後運回,提供其他組織再運用。不若異營生物,由於每一個器官、組織都需要由自己生產的能量來製造,因此自營生物在淘汰老廢器官與組織時,一定會將殘餘的養分盡可能的回收。汰舊換新對所有生物都是一整年的工作,但對於多年生的落葉樹來說,每年春秋二季會發生大規模的迎新去舊,是它們一年兩次的大工程。
當時序慢慢進入秋天時,植物體內可藉由光敏素(phytochrome)感應逐漸加長的黑夜。光敏素是由兩個多肽組成的雙體(dimer),每個多肽有一千多個氨基酸那麼長,並加上一個色素分子(phytochromobillin)。光敏素將季節的信息送到頂芽,頂芽便開始進入休眠;其它的葉片啟動衰老機制、將可以回收的養分盡量回收之後,隨著連接葉柄與莖的薄壁細胞死亡,毫無生氣的葉片因自己重量的垂墜,被拉離開植株,飄落到地面。
這一切雖然看似與光合作用無關,但它卻是背後的影武者。在夏季的尾聲,隨著日照時間減少,植物能進行光合作用的時間縮短;同時,因為太陽的角度逐漸偏斜,在有限時間內,植物能捕捉到的光能也逐漸減少。以經濟的角度來看,光合自營生物此時若仍維持著龐大數量的葉片,並不是一種聰明的做法;於是有些樹木選擇將葉片中的養分回收儲存,同時降低所有的活動來過冬。等到冬去春來,可進行光合作用的時間變長了,加上太陽的角度逐漸轉正,植物以光敏素覺察到黑夜時間逐漸縮短,新芽便開始萌發,葉綠素的合成與葉綠體的發育,讓新生的葉片抹上了一層層的綠意。
由此可知,光合作用需要捕捉光能、以及將光能轉換為化學能的「用具」,並且,這些用具要能夠被恰當地放置在可以接收到足夠光能的地方。除了少數因為生活環境而必須修改基本設計的植物以外,絕大多數植物執行光合作用的主要部位是葉片;而葉片中用來捕捉光能的用具就是光系統(photosystem)。
抽絲剝繭光系統的運作
在葉綠體的類囊體膜(stromal membrane)上,可以…

孔雀秋海棠的光合作用魔術

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一般的葉綠體,通常葉綠餅的排列是散亂的(如圖);孔雀秋海棠的虹彩體的葉綠餅卻排得如此整齊,有什麼作用呢?

研究團隊測量了20個虹彩體,發現它們的特殊構造賦予它們反射435~500奈米的光波的能力。這個波長正好就是藍光波段的最右邊,與綠光交界的位置。這就是為什麼孔雀秋海棠是藍色的原因吧!

不過,這些虹彩體不只是會反射藍光而已。研究團隊還發現,虹彩體讓孔雀秋海棠吸收較長波的綠光與紅光的能力提升了!這對孔雀秋海棠是非常重要的,因為它們通常在熱帶雨林的地面上生長。

在熱帶雨林裡,光線都被大樹給遮住了,使得地表的光線極弱。弱到怎樣的地步呢?大約是樹冠光線強度的百萬到千萬分之一喔!而且還不只是光線變弱而已,因為雨林中的大樹們把進行光合作用所需的兩個主要波段的光(460奈米與680奈米)都吸收得差不多了,在這樣的環境下,孔雀秋海棠如果不發展出吸收一點綠光的本事,還真的會混不下去。

事實上,因為這些特殊的構造,虹彩體比一般的葉綠體進行光合作用的效率更高。研究團隊藉著測量葉綠體的螢光(葉綠體進行光合作用時,一部份的葉綠素會把吸收的光以暗紅色的螢光發射出去;所以可以藉著測量螢光了解植物進行光合作用的效率)發現,虹彩體進行光合作用的效率,比一般的葉綠體都好。不過,當光線變強的時候,虹彩體的效率就沒有那麼好了;這或許就是為何,當我們把孔雀秋海棠種在光線…

【原來作物有故事】鳳梨 漂洋過海在臺灣發揚光大

作者:葉綠舒、王奕盛、梁丞志

在台灣提到鳳梨,一定會想到鳳梨酥這代表台灣的伴手禮。但是鳳梨其實不是台灣原產的水果喔!鳳梨原產於熱帶南美洲,在哥倫布1493年的第二次航行時於瓜德羅普的村莊中發現後引進歐洲,約於16世紀中葉傳入中國;台灣則是在1605年先由葡萄牙人引進澳門,再由閩粵傳入台灣,至今已有三百多年歷史。

在台灣,鳳梨因為台語諧音「旺來」很吉利而廣受大眾喜愛,但其實鳳梨的名字是根據它果實的型態來的,因為果實的前端有一叢綠色的葉片,讓以前的人覺得很像鳳尾,加上果肉的顏色像梨,所以就取名為「鳳梨」。至於英文的名稱也是因為果實的外型像毬果、而肉質香甜,所以就被取名為「松蘋果」(pineapple)啦!其實鳳梨果實的毬果狀的外觀主要是因為鳳梨是「聚合果」,每顆鳳梨是由200朵鳳梨花集合而成的!而它的學名Ananas則是來自於圖皮語,意思是很棒的水果。

在哥倫布把鳳梨引進歐洲以後,因為它的香甜好滋味讓它大受歡迎;但是身為熱帶水果的鳳梨,在溫帶的歐洲長得並不好!為了要讓王公貴族們吃到鳳梨,十六世紀的園丁們發明了「鳳梨暖爐」:把單顆鳳梨放在由馬糞堆肥做的暖床上的木製棚架,並升起爐火來保持溫暖,好讓鳳梨這熱帶植物可以在溫帶的歐洲開花結果;世界上第一個溫室就這樣誕生了,並由此開啟了歐洲建造溫室的熱潮!

鳳梨不只是改變了歐洲,在日本人到台灣後,嚐到了鳳梨的香甜滋味,便開始推動鳳梨產業。1903年,岡村庄太郎於鳳山設置岡村鳳梨工廠,生產鳳梨罐頭;後來逐漸形成中部以員林、南部以鳳山為中心的鳳梨生產體系。在1938年時,鳳梨罐頭工廠女工竟然佔了全台灣女性勞動人數三分之一以上呢!光復以後台灣的鳳梨產業也曾在1971年登上世界第一,讓台灣被稱為「鳳梨王國」。但是後來不敵其他國家的競爭,已經由外銷罐頭改為多以內銷鮮食鳳梨為主的型態了。

從清朝、日治時代直到現在,台灣的鳳梨品系一直都一樣嗎?當然不是囉!最早的鳳梨被稱為「在來種」,後來日治時代為了製作罐頭方便,從夏威夷引進了開英種;到了1980年以後,因為罐頭外銷敵不過競爭,台灣的鳳梨改為內銷且以鮮食為主,為了挽救鳳梨產業,農改場、農試所便培育出各種不同適合鮮食的鳳梨:包括不用削皮可以直接剝來吃的釋迦鳳梨(台農4號),最適合在秋冬生產的冬蜜鳳梨(台農13號),有特殊香氣的香水鳳梨(台農11號),以及因為果肉乳白色被稱為牛奶鳳梨的台農20號等…