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櫻花櫻花何時開!日本的櫻花預報「櫻前線」是怎麼算出來的?

活躍星系核_96
・2017/03/01 ・3676字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

作者/詹芷瑄

盛開的櫻花。圖/PublicDomainPictures

站在漫天飛舞的花絮中,為自己和愛人定格那美麗的瞬間,想必榮登最浪漫寶座第一名。在日本每年 2-5 月的氣象報導,會增加「櫻前線」的特別專欄,告訴國民櫻花初開及滿開的地點,隨著時間從南部慢慢移動到北部,舉國共享這份喜悅。其實在台灣,櫻花原生種也不少,我們是否也能欣賞到這樣的美景呢?櫻花花期大約只有兩個禮拜左右,賞櫻關鍵可要抓住時機。那麼日本如何判斷櫻前線呢?

日本如何判定櫻前線

首先,我們來看日本氣象廳是如何判斷櫻花的開放時間的吧。

日本氣象廳在全國各地設有櫻花標本木,每年定出幾十個櫻花觀測地點。當觀測地點中的標本木有 5~6 朵以上開花數,即達初花日;若開花率達 80% 以上,即達滿開日,大多數遊客會選擇在這個時候賞櫻,因此賞櫻人潮最多。

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標本木主要選擇染井吉野櫻(Prunus yedoensis Matsum. cv. Yedoensis)品種,這是江戶彼岸櫻(Cerasus spachiana fo. ascendens)與大島櫻(Cerasus speciosa)的雜交種。江戶彼岸櫻原生地由於年代久遠已不可考,它適合生長的環境偏溫帶,像北海道等地;而大島櫻是日本南部沖繩、奄美的原生種,兩者雜交後的染井吉野櫻,開花時沒有葉子,形態色澤美麗,外觀受大眾喜愛。但染井吉野櫻無法自然繁殖後代,須利用無性繁殖技術加以保留,不過也因為如此而保存了相同的遺傳基因,所以開花特性相同。目前日本地區八成以上是此品種,所稱日本櫻花大抵就是指染井吉野櫻。

依靠同種植株預測櫻花開放時間,相對來說準確度提高不少。但在台灣並沒有大數量的染井吉野櫻,又該怎麼判斷各地的開花時間呢?那就問問櫻花本人吧!

 

櫻花會算日子! 它會數寒冬過了多長了,暖春來了多久了

櫻前線示意圖。圖/Wikipedia

櫻花是薔薇科多年生落葉性喬木,在每年夏季的生長期,會在枝條內部開始長芽,並特化成花朵的特殊構造原型。感應到日照時間縮短、黑暗期增長,或者氣溫降低,樹木生長減緩,溫度降到 10℃ 左右時,落葉性喬木就會停止生長。等到冬天真正來臨,感應到更加低溫的環境,為了抵擋寒冷的逆境,就會進入休眠。這裡的休眠是植物主動調控內部生理反應、停止生長狀態及降低體內水分等,在園藝學上稱為內生性休眠(endodormancy)。

形成內生性休眠之後,會開始計算低溫需求(chilling requirement)。也就是指在空氣溫度 0 ℃ — 7 ℃ 的條件下,累積到特定的時間,才可以打破休眠。在還沒累積足夠低溫量之前,即使外在環境達到適合生長的時間或溫度,也無法打破休眠,這是植物為了應付環境變動而演化出來的聰明機制,能感應周圍環境的變化,調整自己的生長狀態。等低溫需求到達一定的累積量,就會轉變成外生性休眠(ecodormancy)了。

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外生性休眠是植物的雙重保險,能避免天氣的間歇性變化。比如冬日裡若有一兩天氣溫較高,使還沒進入春天的溫暖期前就開花,徒增承受寒害的風險。於是植物發展出計算生長積熱需求(growing degree hour requirement)的能力,算出進入溫暖的日子有多長,去判斷春天是不是真的到來。每個植物自己有不同的標準,如果累積的積熱量達到標準,植物才會確定春天真的到來了,開始萌芽開花。而低溫需求與生長積熱需求要同時考慮,才能計算出具體的開花時間。

這兩種植物生理現象也能夠用來說明,為什麼有些農民會說今年不夠冷,或是天氣忽冷忽熱,影響植物開花結果的原因了。掌握植物開花機制,專家們就能夠通過氣象資料,預測櫻花開花時間,「櫻前線」由此而來。

要怎麼知道有沒有達到「足夠的低溫量」呢?

截至目前為止,植物學家們仍然還未完全解開休眠機制的謎底,所以無法從樹木生理的角度解釋和預測開花日期。但是在栽培的過程當中,他們慢慢發現一些規律。比如冬天過冷或不冷櫻花都會比較晚開。於是他們嘗試把經驗轉化成可以量化的模型,而去測試櫻花這類落葉性喬木滿足低溫需求的有效溫度範圍,在種植的時候測量和記錄環境溫度變化,就可以判斷植物是不是滿足低溫需求了。

圖片提供/吳暘子(版權所有©暘子書屋)

把時數相加就可以知道什麼時候開花的低溫時數模型

最先被廣泛使用的模型是低溫時數模型(Chilling Hours Model),單位稱為「低溫時數」(Chilling Hour, CH),其中低溫指的是 0℃-7.2 ℃ 之間的溫度,而低温時數顧名思義就是把滿足低溫需求的小時數相加,再對照作物的已知參考值,就能判斷它是否解除休眠狀態了,是不是很簡單呢?

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等等,讀到這裡似乎有個小小的矛盾,如果要計算小時數才能知道開花的時間,算完的時候也開花了,那知道了計算模型又有什麼用呢?

其實在管理者實際操作的時候,大多是根據氣象資料歷年的數據,對比今年的氣溫變化狀況,預期最快和最慢開花的時間,推測可能的開花日。而預測開花時間,就可以試著配合季節性活動,例如台大杜鵑花節等其他因素調整花期,也常常用來分散果品的產期,使水果產期延長,分散盛產掉價的風險,若提早上市還能賣到不錯的價錢呢。

這種計算小時數的方法,是大概在 1940 年代提出的第一代模型,後來也慢慢發展出其他的計算方式,像是下面要介紹的猶他模型和動力學模型,是大眾比較能夠接受和應用的模型。

圖片提供/吳暘子(版權所有©暘子書屋)

給溫度加權的猶他模型

因為大家慢慢覺得低溫時數模型計算出來的開花時間不夠準確,而植物學家進一步發現,太高或者太低的溫度會對植物累積低溫需求產生負面的影響。於是  974c 年由Richardson提出了猶他模型(Utah Chilling Model),單位稱為“猶他低溫單位”(Utah Chilling Unit, CU),將溫度更詳細劃分成不同的區塊,環境的溫度落在不同的區塊內會有不同的數值,有正有負的數值相加,才得出最後的標準參考值。因為簡單方便的關係,這個模型是目前最為廣泛應用的一種。

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回歸植物生理之進擊的動力學模型

但把上述兩種方法應用到相對較高溫的地區,例如以色列等地的時候,這種利用溫度劃分的模型又變得不適用了。因此為了解決暖冬地區的植物栽培問題, 1987 年植物學家們回到植物生理的角度提出了「兩階段作用」的概念(Two-step Process),假設休眠狀態的完成度與某個「打破休眠因子「的含量呈線性關係,那麼生成這個因子的速度就決定了滿足低溫需求的快慢。

所謂“兩階段作用”,指的就是生成這個因子的過程有兩個步驟。第一階段是一個可逆的反應,通過酵素作用,在低溫條件下生成此因子的前驅物(precursor),而這種前驅物會因為高溫被破壞;第二階段是不可逆的反應,當前驅物累計達到一定量會形成穩定的“打破休眠因子”,這時候才算開始累積低溫需求。

由此看來大多時候植物其實是處在緩衝期內來回擺動,藉此發展出最新的動力學模型(Dynamic Model),單位是「低溫片段」(Chilling Portion, CP)。這個模型是藉由不間斷的偵測和計算,利用溫度的變動判斷是否滿足低溫需求,來達到最貼近植物生長狀態的模擬效果。以下是動態模型略微複雜的計算公式,其中slp, tetmlta0, a1, e0, e1為常數。

而根據Elike和Patrick的統計比較方法,把不同地區的原始數據帶入三種方法中,並將計算結果相除,發現數值差異非常大,表示這三種模型的結果並不成比例,也就是說這些模型的適用範圍不太一樣,那到底要怎麼選擇呢?

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統計模型只是個工具喔

低溫需求的模型是來自於管理者的經驗,而且根據不同植物、不同地區需要進一步調整,例如調整猶他模型的溫度界限或者改變動力學模型的常數值等等,沒有一套萬能公式可以從南用到北、從櫻花用到桃花。如何選擇模型要靠自己嘗試,不適用的模型就像是不趁手的工具,這個不行就換一把再試試看囖。

低溫需求滿足後,還有高溫需求呢

高溫需求也就是剛才提到的“生長積熱需求”,它們的計算原理大同小異,只不過溫度範圍換成 4℃~25℃ 。在低溫需求被滿足之後馬上開始計算,當氣溫小於 4℃ 時不予計算;介於 4℃~25℃ 之間時,用實際氣溫減去 4℃ 得到結果;當氣溫大於 25℃ 時,就採用 25℃ 減 4℃ 得到的 21 作為累積值。累加到每種作物的已知經驗值,就可以開花囖。

圖片提供/吳暘子(版權所有©暘子書屋)

說了這麼多,如果真的很想要和心愛的人來一場浪漫的櫻花之旅的話,除了及時發漏日本櫻前線的氣象報導,或者用上述方法自己推估之外,再提供一個小小資訊給大家參考:根據 2011 年在岡山縣的櫻花物候學研究,日本櫻花的開放順序是先從都市開始,然後是北方內陸最後才是南方近海喔。這是由於當地環境、太陽照射及風速合力影響的結果。

看完這篇對櫻花的開花生理有沒有稍稍理解了呢!最後,祝大家今年能夠賞櫻成功啦!

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參考文獻:

  1. Chandler, W.H. 1942. Deciduous orchards. Lea & Febiger, Philadelphia
  2. Luedeling, E. and P.H. Brown. 2011. A global analysis of the comparability of winter chill models for fruit and nut trees. Int. J. Biometeorol. 55:411-421.
  3. Fishman S, Erez A, Couvillon GA (1987a) The temperaturedependence of dormancy breaking in plants – computersimulation of processes studied under controlled temperatures. J. Theor Biol 126(3):309–321
  4. Fishman S, Erez A, Couvillon GA (1987b) The temperature dependence of dormancy breaking in plants: mathematical analysis of a two-step model involving a cooperative transition. J. Theor Biol 124(4):473–483
  5. Ohashi Y., Hiroshi K., Yoshinori S., Hiroshi I., Nobuko Y. 2011. The phenology of cherry blossom (Prunus yedoensis “Somei-yoshino”) and the geographic features contributing to its flowering. Int J Biometeorol (2012) 56:903–914
  6. Cesaraccio, C., D. Spano, R. L. Snyder, and P. Duce. 2004. Chilling and forcing model to predict bud-burst of crop and forest species. Agricultural and Forest Meteo. 126: 1-13.
  7. 日本氣象廳. 2012. さくらの開花日の変化 – 気象庁. 
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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停工即停薪:如何證明你的時間值多少?車禍背後的認知 x 情緒 x 金錢 x 法律大混戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/01/09 ・3351字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與 PAMO車禍線上律師 合作,泛科學企劃執行

走在台灣的街頭,你是否發現馬路變得越來越「急躁」?滿街穿梭的外送員、分秒必爭的多元計程車,為了拚單量與獎金,每個人都在跟時間賽跑 。與此同時,拜經濟發展所賜,路上的豪車也變多了 。

這場關於速度與金錢的博弈,讓車禍不再只是一場意外,更是一場複雜的經濟算計。PAMO 車禍線上律師施尚宏律師在接受《思想實驗室 video podcast》訪談時指出,我們正處於一個交通生態的轉折點,當「把車當生財工具」的職業駕駛,撞上了「將車視為珍貴資產」的豪車車主,傳統的理賠邏輯往往會失靈 。

在「停工即停薪」(有跑才有錢,沒跑就沒收入)的零工經濟時代,如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?又該如何在保險無法覆蓋的灰色地帶中全身而退?

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如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?/ 圖片來源: Nano Banana

薪資證明的難題:零工經濟者的「隱形損失」

過去處理車禍理賠,邏輯相對單純:拿出公司的薪資單或扣繳憑單,計算這幾個月的平均薪資,就能算出因傷停工的「薪資損失」。

但在零工經濟時代,這套邏輯卡關了!施尚宏律師指出,許多外送員、自由接案者或是工地打工者,他們的收入往往是領現金,或者分散在多個不同的 App 平台中 。更麻煩的是,零工經濟的特性是「高度變動」,上個月可能拚了 7 萬,這個月休息可能只有 0 元,導致「平均收入」難以定義 。

這時候,律師的角色就不只是法條的背誦者,更像是一名「翻譯」。

施律師解釋「PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言。」 這包括將不同平台(如 Uber、台灣大車隊)的流水帳整合,或是找出過往的接單紀錄來證明當事人的「勞動能力」。即使當下沒有收入(例如學生開學期間),只要能證明過往的接單能力與紀錄,在談判桌上就有籌碼要求合理的「勞動力減損賠償 」。

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PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言 / 圖片來源: Nano Banana

300 萬張罰單背後的僥倖:你的直覺,正在害死你

根據警政署統計,台灣交通違規的第一名常年是「違規停車」,一年可以開出約 300 萬張罰單 。這龐大的數字背後,藏著兩個台灣駕駛人最容易誤判的「直覺陷阱」。

陷阱 A:我在紅線違停,人還在車上,沒撞到也要負責? 許多人認為:「我人就在車上,車子也沒動,甚至是熄火狀態。結果一台機車為了閃避我,自己操作不當摔倒了,這關我什麼事?」

施律師警告,這是一個致命的陷阱。「人在車上」或「車子沒動」在法律上並不是免死金牌 。法律看重的是「因果關係」。只要你的違停行為阻礙了視線或壓縮了車道,導致後方車輛必須閃避而發生事故,你就可能必須背負民事賠償責任,甚至揹上「過失傷害」的刑責 。 

數據會說話: 台灣每年約有 700 件車禍是直接因違規停車導致的 。這 300 萬張罰單背後的僥倖心態,其巨大的代價可能是人命。

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陷阱 B:變換車道沒擦撞,對方自己嚇到摔車也算我的? 另一個常年霸榜的肇事原因是「變換車道不當」 。如果你切換車道時,後方騎士因為嚇到而摔車,但你感覺車身「沒震動、沒碰撞」,能不能直接開走?

答案是:絕對不行。

施律師強調,車禍不以「碰撞」為前提 。只要你的駕駛行為與對方的事故有因果關係,你若直接離開現場,在法律上就構成了「肇事逃逸」。這是一條公訴罪,後果遠比你想像的嚴重。正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。

正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。/ 圖片來源: Nano Banana

保險不夠賠?豪車時代的「超額算計」

另一個現代駕駛的惡夢,是撞到豪車。這不僅是因為修車費貴,更因為衍生出的「代步費用」驚人。

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施律師舉例,過去撞到車,只要把車修好就沒事。但現在如果撞到一台 BMW 320,車主可能會主張修車的 8 天期間,他需要租一台同等級的 BMW 320 來代步 。以一天租金 4000 元計算,光是代步費就多了 3 萬多塊 。這時候,一般人會發現「全險」竟然不夠用。為什麼?

因為保險公司承擔的是「合理的賠償責任」,他們有內部的數據庫,只願意賠償一般行情的修車費或代步費 。但對方車主可能不這麼想,為了拿到這筆額外的錢,對方可能會採取「以刑逼民」的策略:提告過失傷害,利用刑事訴訟的壓力(背上前科的恐懼),迫使你自掏腰包補足保險公司不願賠償的差額 。

這就是為什麼在全險之外,駕駛人仍需要懂得談判策略,或考慮尋求律師協助,在保險公司與對方的漫天喊價之間,找到一個停損點 。

談判桌的最佳姿態:「溫柔而堅定」最有效?

除了有單據的財損,車禍中最難談判的往往是「精神慰撫金」。施律師直言,這在法律上沒有公式,甚至有點像「開獎」,高度依賴法官的自由心證 。

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雖然保險公司內部有一套簡單的算法(例如醫療費用的 2 到 5 倍),但到了法院,法官會考量雙方的社會地位、傷勢嚴重程度 。在缺乏標準公式的情況下,正確的「態度」能幫您起到加分效果。

施律師建議,在談判桌上最好的姿態是「溫柔而堅定」。有些人會試圖「扮窮」或「裝兇」,這通常會有反效果。特別是面對看過無數案件的保險理賠員,裝兇只會讓對方心裡想著:「進了法院我保證你一毛都拿不到,準備看你笑話」。

相反地,如果你能客氣地溝通,但手中握有完整的接單紀錄、醫療單據,清楚知道自己的底線與權益,這種「堅定」反而能讓談判對手買單,甚至在證明不足的情況下(如外送員的開學期間收入),更願意採信你的主張 。

車禍不只是一場意外,它是認知、情緒、金錢與法律邏輯的總和 。

在這個交通環境日益複雜的時代,無論你是為了生計奔波的職業駕駛,還是天天上路的通勤族,光靠保險或許已經不夠。大部分的車禍其實都是小案子,可能只是賠償 2000 元的輕微擦撞,或是責任不明的糾紛。為了這點錢,要花幾萬塊請律師打官司絕對「不划算」。但當事人往往會因為資訊落差,恐懼於「會不會被告肇逃?」、「會不會留案底?」、「賠償多少才合理?」而整夜睡不著覺 。

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PAMO看準了這個「焦慮商機」, 推出了一種顛覆傳統的解決方案——「年費 1200 元的訂閱制法律服務 」。

這就像是「法律界的 Netflix」或「汽車強制險」的概念。PAMO 的核心邏輯不是「代打」,而是「賦能」。不同於傳統律師收費高昂,PAMO 提倡的是「大腦武裝」,當車禍發生時,線上律師團提供策略,教你怎麼做筆錄、怎麼蒐證、怎麼判斷對方開價合不合理等。

施律師表示,他們的目標是讓客戶在面對不確定的風險時,背後有個軍師,能安心地睡個好覺 。平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。

平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。 / 圖片來源: Nano Banana

從違停的陷阱到訂閱制的解方,我們正處於交通與法律的轉型期。未來,挑戰將更加嚴峻。

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當 AI 與自駕車(Level 4/5)真正上路,一旦發生事故,責任主體將從「駕駛人」轉向「車廠」或「演算法系統」 。屆時,誰該負責?怎麼舉證?

但在那天來臨之前,面對馬路上的豪車、零工騎士與法律陷阱,你選擇相信運氣,還是相信策略? 先「武裝好自己的大腦」,或許才是現代駕駛人最明智的保險。

PAMO車禍線上律師官網:https://pse.is/8juv6k 

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媽!!!到底為什麼母親節要送康乃馨啊?
Peggy Sha/沙珮琦
・2019/05/10 ・2000字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 447 ・四年級

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每年的母親節,很多人都會買康乃馨送給媽媽。但是,你有沒有想過:到底為什麼母親節要送媽媽康乃馨?難道不能送滿天星、銅鋰鋅或自動筆芯勒?(被母親擊飛)康乃馨到底是種什麼樣的植物呢?

你真的了解康乃馨嗎?為什麼母親節要送康乃馨給媽媽呢?圖/publicdomainpictures

康乃韾象徵母親,到底是誰決定的?

要談到母親節贈送康乃馨的傳統,就不得不提起母親節的起源。其實,我們現在過的母親節是個挺「新」的節日,是由一位名叫安娜‧賈維斯 (Anna Jarvis) 的美國女子所推廣的。

賈維斯的母親在生前便常常表達自己期望能有一個可以紀念母親的日子;而在她母親過世的三年後,1908 年的 5 月 10 日,賈維斯在教堂中舉行了紀念儀式,成為史上第一個母親節。

賈維斯選擇用白色的康乃馨來象徵母親,因為她認為康乃馨的潔白能代表母愛的真誠寬廣。她也認為康乃馨花瓣不會一片片掉落、而是往中心萎縮的這個特質,就像媽媽擁抱小孩一般。

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恩……不過後來商人們見獵心喜,白色康乃馨的價格應聲上揚,花販更進一步推廣紅色康乃馨,營造出「紅色康乃馨送給健康的媽媽、白色康乃馨紀念過世的母親」這種說法,把賈維斯女士給氣得半死。

我明明就說白色康乃馨,誰准你們換成紅色的!(設計對白)圖/By Olairian – Own work, cc0, wikimedia commons

康乃馨的花瓣不是真正的花瓣?

姑且不論創辦人的憤怒,以及如今送媽媽白色康乃馨可能會被打,我們現在看到的康乃馨其實都是基因突變過後的「畸形花」。康乃馨又名「香石竹」(Dianthus caryophyllus),原始野生的品種只有五片花瓣,看上去十分單薄。

野生的香石竹,看起來是不是和印象中的康乃馨差很多呢?圖/By Zeynel Cebeci – own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

那那那……現在我們在花店看到那些層層疊疊的美麗花瓣到底是什麼?其實它們是雄蕊喔!

雄蕊和花瓣原本都來自於「花原基」(flower primordia),當調控的基因出現突變,就會讓雄蕊「瓣化」(petalody)。雄蕊花瓣化後,變形的雄蕊與原本的花瓣重疊後,就形成了重瓣花。如此一來,使得整朵花的體型看起來變得更大,也更具有觀賞價值。

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雖然這樣的花多數的雄蕊變形,因此不易產生花粉,卻會因為長得漂亮而被人工繁殖留了下來,慢慢變成我們現在看到的樣子。(所以說長得好看還是很重要滴)

每次母親節,我們其實都送了一堆變形的雄蕊給媽媽呢!

雄蕊花瓣化?很多漂亮的花都這樣

什、麼!?雄蕊還能變形成花瓣,還騙我在母親節送給媽媽?素每啊啊啊,這樣讓我怎麼教小孩?

怎麼會是假的花瓣啊啊啊啊啊啊!圖/giphy

還請各位看倌莫急莫慌莫害怕,雄蕊花瓣化聽起來雖然離奇,但在自然界卻是十分常見的事情。比如說大家非常喜歡的櫻花,也是其中之一。在台灣的重瓣山櫻開花期較單瓣台灣山櫻約晚一個月,而雄蕊花瓣化後,會使得花粉變少,也較不容易結果。

而除了櫻花以外,在東方象徵大富大貴的牡丹、艷麗迷人的山茶花也都是雄蕊花瓣化的結果。

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但是,是不是所有雄蕊花瓣化的花看起來都非常「澎派」呢?欸…其實並不是喔。像是看上去非常小清新的野薑花,也是雄蕊花瓣化的成員之一,我們所見的那漂亮的「花瓣」其實是雄蕊,而真正的花瓣,是雄蕊背後那三根長披針形的東西。

那看起來像花瓣的其實是雄蕊,針狀的才是真正的花瓣喔!圖/flickr

說了這麼多康乃馨相關的小知識,你是不是都記住了呢?無論母親節有沒有送康乃馨,大家都要記得時時對媽媽表達你的愛與感謝喔!泛科學祝大家母親節快樂!

參考資料:

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Peggy Sha/沙珮琦
69 篇文章 ・ 390 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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【特輯】但見櫻花開令人思科學:關於櫻花你該知道的五件事
PanSci_96
・2019/03/11 ・1154字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 449 ・四年級

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春花開賞櫻去!除了尋找賞櫻名點、追逐櫻前線,你知道櫻花起源自哪?櫻花的葉子為何有鋸齒?櫻花開期為何一直變?一起挖掘櫻花樹底下究竟埋藏著多少科學,讓每朵花都開得如此嬌豔動人呢?

櫻花櫻花何時開!日本的櫻花預報「櫻前線」是怎麼算出來的?

在日本每年 2-5 月的氣象報導,會增加「櫻前線」的特別專欄,告訴國民櫻花初開及滿開的地點,隨著時間從南部慢慢移動到北部,舉國共享這份喜悅。櫻花花期大約只有兩個禮拜左右,賞櫻關鍵可要抓住時機。那麼這個「櫻前線」是怎麼算出來的呢?

櫻花櫻花幾時開?春天冷就晚點開吧!

雖然梅花是越冷越開花,但如果初春太冷,櫻花的花期也會大受影響。以 2015 年的美國為例,原本紐約、華盛頓及費城往年約 3 月中至 3 月底間就會盛開的櫻花,受到濕濕冷冷的春天影響,一路拖到了四月才逐漸盛開。

明明就到了春天,為什麼天氣一變冷就會影響櫻花開不開呢?

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櫻花大戰,究竟櫻花真正的原產地在哪裡?

每年春天,東亞的櫻花都會盛開。每年櫻花盛開的時候,東亞中國、日本、韓國三國的媒體上都會出現櫻花原產地之爭。

三月末是日本最有名的櫻花「染井吉野櫻」花季,在中日韓三個國家都是盛開期。韓國媒體照例一年一度地宣傳「染井吉野是我們的」,而中國櫻花產業協會執行主席何宗儒更是語出驚人——據《南方都市報》報導,2015 年 3 月 29 日該協會在廣州召開記者會,何宗儒在會上表示櫻花既非起源於日本,又非起源於韓國,而是起源於中國。

其實,如果弄清楚「櫻花」的定義,櫻花的起源在科學上是件很清楚的事情,並沒有這麼多的紛爭——野生的櫻在數百萬年前誕生於喜馬拉雅,但現代栽培的觀賞櫻花,則是多年前的日本人在日本選育出來的。

如果可以簡單,誰想要複雜:為什麼櫻花的葉子會發育成鋸齒?

櫻花的葉子是種自成一格的氣質,和許多常見的樹葉都不同。當你仔細看著櫻葉,它邊緣的微小鋸齒很容易就會吸引你的目光。這些鋸齒到底有什麼意義?植物又為什麼會有這些長在葉緣的鋸齒呢?

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太空櫻花,太空櫻花,長得快!長得快!

如果把植物送上太空,會有什麼影響呢?日本人早在 2008 年就做過這種有趣的嘗試了。當年,他們特別挑選櫻花的種子進入太空,而數年之後,這些種子帶著滿滿的宇宙謎團長大成樹,並提前開出特別的花朵。

現在,就讓我們來回顧一下曾讓日本的僧侶和科學家都為之瘋狂的宇宙櫻花吧。

 

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櫻花櫻花何時開!日本的櫻花預報「櫻前線」是怎麼算出來的?
活躍星系核_96
・2017/03/01 ・3676字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

作者/詹芷瑄

盛開的櫻花。圖/PublicDomainPictures

站在漫天飛舞的花絮中,為自己和愛人定格那美麗的瞬間,想必榮登最浪漫寶座第一名。在日本每年 2-5 月的氣象報導,會增加「櫻前線」的特別專欄,告訴國民櫻花初開及滿開的地點,隨著時間從南部慢慢移動到北部,舉國共享這份喜悅。其實在台灣,櫻花原生種也不少,我們是否也能欣賞到這樣的美景呢?櫻花花期大約只有兩個禮拜左右,賞櫻關鍵可要抓住時機。那麼日本如何判斷櫻前線呢?

日本如何判定櫻前線

首先,我們來看日本氣象廳是如何判斷櫻花的開放時間的吧。

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日本氣象廳在全國各地設有櫻花標本木,每年定出幾十個櫻花觀測地點。當觀測地點中的標本木有 5~6 朵以上開花數,即達初花日;若開花率達 80% 以上,即達滿開日,大多數遊客會選擇在這個時候賞櫻,因此賞櫻人潮最多。

標本木主要選擇染井吉野櫻(Prunus yedoensis Matsum. cv. Yedoensis)品種,這是江戶彼岸櫻(Cerasus spachiana fo. ascendens)與大島櫻(Cerasus speciosa)的雜交種。江戶彼岸櫻原生地由於年代久遠已不可考,它適合生長的環境偏溫帶,像北海道等地;而大島櫻是日本南部沖繩、奄美的原生種,兩者雜交後的染井吉野櫻,開花時沒有葉子,形態色澤美麗,外觀受大眾喜愛。但染井吉野櫻無法自然繁殖後代,須利用無性繁殖技術加以保留,不過也因為如此而保存了相同的遺傳基因,所以開花特性相同。目前日本地區八成以上是此品種,所稱日本櫻花大抵就是指染井吉野櫻。

依靠同種植株預測櫻花開放時間,相對來說準確度提高不少。但在台灣並沒有大數量的染井吉野櫻,又該怎麼判斷各地的開花時間呢?那就問問櫻花本人吧!

 

櫻花會算日子! 它會數寒冬過了多長了,暖春來了多久了

櫻前線示意圖。圖/Wikipedia

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櫻花是薔薇科多年生落葉性喬木,在每年夏季的生長期,會在枝條內部開始長芽,並特化成花朵的特殊構造原型。感應到日照時間縮短、黑暗期增長,或者氣溫降低,樹木生長減緩,溫度降到 10℃ 左右時,落葉性喬木就會停止生長。等到冬天真正來臨,感應到更加低溫的環境,為了抵擋寒冷的逆境,就會進入休眠。這裡的休眠是植物主動調控內部生理反應、停止生長狀態及降低體內水分等,在園藝學上稱為內生性休眠(endodormancy)。

形成內生性休眠之後,會開始計算低溫需求(chilling requirement)。也就是指在空氣溫度 0 ℃ — 7 ℃ 的條件下,累積到特定的時間,才可以打破休眠。在還沒累積足夠低溫量之前,即使外在環境達到適合生長的時間或溫度,也無法打破休眠,這是植物為了應付環境變動而演化出來的聰明機制,能感應周圍環境的變化,調整自己的生長狀態。等低溫需求到達一定的累積量,就會轉變成外生性休眠(ecodormancy)了。

外生性休眠是植物的雙重保險,能避免天氣的間歇性變化。比如冬日裡若有一兩天氣溫較高,使還沒進入春天的溫暖期前就開花,徒增承受寒害的風險。於是植物發展出計算生長積熱需求(growing degree hour requirement)的能力,算出進入溫暖的日子有多長,去判斷春天是不是真的到來。每個植物自己有不同的標準,如果累積的積熱量達到標準,植物才會確定春天真的到來了,開始萌芽開花。而低溫需求與生長積熱需求要同時考慮,才能計算出具體的開花時間。

這兩種植物生理現象也能夠用來說明,為什麼有些農民會說今年不夠冷,或是天氣忽冷忽熱,影響植物開花結果的原因了。掌握植物開花機制,專家們就能夠通過氣象資料,預測櫻花開花時間,「櫻前線」由此而來。

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要怎麼知道有沒有達到「足夠的低溫量」呢?

截至目前為止,植物學家們仍然還未完全解開休眠機制的謎底,所以無法從樹木生理的角度解釋和預測開花日期。但是在栽培的過程當中,他們慢慢發現一些規律。比如冬天過冷或不冷櫻花都會比較晚開。於是他們嘗試把經驗轉化成可以量化的模型,而去測試櫻花這類落葉性喬木滿足低溫需求的有效溫度範圍,在種植的時候測量和記錄環境溫度變化,就可以判斷植物是不是滿足低溫需求了。

圖片提供/吳暘子(版權所有©暘子書屋)

把時數相加就可以知道什麼時候開花的低溫時數模型

最先被廣泛使用的模型是低溫時數模型(Chilling Hours Model),單位稱為「低溫時數」(Chilling Hour, CH),其中低溫指的是 0℃-7.2 ℃ 之間的溫度,而低温時數顧名思義就是把滿足低溫需求的小時數相加,再對照作物的已知參考值,就能判斷它是否解除休眠狀態了,是不是很簡單呢?

等等,讀到這裡似乎有個小小的矛盾,如果要計算小時數才能知道開花的時間,算完的時候也開花了,那知道了計算模型又有什麼用呢?

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其實在管理者實際操作的時候,大多是根據氣象資料歷年的數據,對比今年的氣溫變化狀況,預期最快和最慢開花的時間,推測可能的開花日。而預測開花時間,就可以試著配合季節性活動,例如台大杜鵑花節等其他因素調整花期,也常常用來分散果品的產期,使水果產期延長,分散盛產掉價的風險,若提早上市還能賣到不錯的價錢呢。

這種計算小時數的方法,是大概在 1940 年代提出的第一代模型,後來也慢慢發展出其他的計算方式,像是下面要介紹的猶他模型和動力學模型,是大眾比較能夠接受和應用的模型。

圖片提供/吳暘子(版權所有©暘子書屋)

給溫度加權的猶他模型

因為大家慢慢覺得低溫時數模型計算出來的開花時間不夠準確,而植物學家進一步發現,太高或者太低的溫度會對植物累積低溫需求產生負面的影響。於是  974c 年由Richardson提出了猶他模型(Utah Chilling Model),單位稱為“猶他低溫單位”(Utah Chilling Unit, CU),將溫度更詳細劃分成不同的區塊,環境的溫度落在不同的區塊內會有不同的數值,有正有負的數值相加,才得出最後的標準參考值。因為簡單方便的關係,這個模型是目前最為廣泛應用的一種。

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回歸植物生理之進擊的動力學模型

但把上述兩種方法應用到相對較高溫的地區,例如以色列等地的時候,這種利用溫度劃分的模型又變得不適用了。因此為了解決暖冬地區的植物栽培問題, 1987 年植物學家們回到植物生理的角度提出了「兩階段作用」的概念(Two-step Process),假設休眠狀態的完成度與某個「打破休眠因子「的含量呈線性關係,那麼生成這個因子的速度就決定了滿足低溫需求的快慢。

所謂“兩階段作用”,指的就是生成這個因子的過程有兩個步驟。第一階段是一個可逆的反應,通過酵素作用,在低溫條件下生成此因子的前驅物(precursor),而這種前驅物會因為高溫被破壞;第二階段是不可逆的反應,當前驅物累計達到一定量會形成穩定的“打破休眠因子”,這時候才算開始累積低溫需求。

由此看來大多時候植物其實是處在緩衝期內來回擺動,藉此發展出最新的動力學模型(Dynamic Model),單位是「低溫片段」(Chilling Portion, CP)。這個模型是藉由不間斷的偵測和計算,利用溫度的變動判斷是否滿足低溫需求,來達到最貼近植物生長狀態的模擬效果。以下是動態模型略微複雜的計算公式,其中slp, tetmlta0, a1, e0, e1為常數。

而根據Elike和Patrick的統計比較方法,把不同地區的原始數據帶入三種方法中,並將計算結果相除,發現數值差異非常大,表示這三種模型的結果並不成比例,也就是說這些模型的適用範圍不太一樣,那到底要怎麼選擇呢?

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統計模型只是個工具喔

低溫需求的模型是來自於管理者的經驗,而且根據不同植物、不同地區需要進一步調整,例如調整猶他模型的溫度界限或者改變動力學模型的常數值等等,沒有一套萬能公式可以從南用到北、從櫻花用到桃花。如何選擇模型要靠自己嘗試,不適用的模型就像是不趁手的工具,這個不行就換一把再試試看囖。

低溫需求滿足後,還有高溫需求呢

高溫需求也就是剛才提到的“生長積熱需求”,它們的計算原理大同小異,只不過溫度範圍換成 4℃~25℃ 。在低溫需求被滿足之後馬上開始計算,當氣溫小於 4℃ 時不予計算;介於 4℃~25℃ 之間時,用實際氣溫減去 4℃ 得到結果;當氣溫大於 25℃ 時,就採用 25℃ 減 4℃ 得到的 21 作為累積值。累加到每種作物的已知經驗值,就可以開花囖。

圖片提供/吳暘子(版權所有©暘子書屋)

說了這麼多,如果真的很想要和心愛的人來一場浪漫的櫻花之旅的話,除了及時發漏日本櫻前線的氣象報導,或者用上述方法自己推估之外,再提供一個小小資訊給大家參考:根據 2011 年在岡山縣的櫻花物候學研究,日本櫻花的開放順序是先從都市開始,然後是北方內陸最後才是南方近海喔。這是由於當地環境、太陽照射及風速合力影響的結果。

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看完這篇對櫻花的開花生理有沒有稍稍理解了呢!最後,祝大家今年能夠賞櫻成功啦!

參考文獻:

  1. Chandler, W.H. 1942. Deciduous orchards. Lea & Febiger, Philadelphia
  2. Luedeling, E. and P.H. Brown. 2011. A global analysis of the comparability of winter chill models for fruit and nut trees. Int. J. Biometeorol. 55:411-421.
  3. Fishman S, Erez A, Couvillon GA (1987a) The temperaturedependence of dormancy breaking in plants – computersimulation of processes studied under controlled temperatures. J. Theor Biol 126(3):309–321
  4. Fishman S, Erez A, Couvillon GA (1987b) The temperature dependence of dormancy breaking in plants: mathematical analysis of a two-step model involving a cooperative transition. J. Theor Biol 124(4):473–483
  5. Ohashi Y., Hiroshi K., Yoshinori S., Hiroshi I., Nobuko Y. 2011. The phenology of cherry blossom (Prunus yedoensis “Somei-yoshino”) and the geographic features contributing to its flowering. Int J Biometeorol (2012) 56:903–914
  6. Cesaraccio, C., D. Spano, R. L. Snyder, and P. Duce. 2004. Chilling and forcing model to predict bud-burst of crop and forest species. Agricultural and Forest Meteo. 126: 1-13.
  7. 日本氣象廳. 2012. さくらの開花日の変化 – 気象庁. 
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia