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地球的氣息從哪裡吹來?在《超凡地球》上,生命與非生命的絕妙互動

PanSci_96
・2018/04/24 ・2045字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

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本文由 國家地理 合作企劃,泛科學共同執行

  • 文/陳柏成,持續在自然科學領域探索的研究生。

仰望宇宙在千萬數不盡的星星之中,地球的存在非常獨特。其中最重要的,在於它孕育了千千萬萬的生命。

在茫茫宇宙之中,地球十分獨特。圖/國家地理提供

如果有幸能從太空看見這顆美麗的藍色星球,你會發現到,支持生命的大氣,在整顆星球比例上,還不及蘋果皮厚度的薄薄一層。大氣中有近五分之一的成分為氧氣,眾生仰賴呼吸,而這在其他星球上還不曾被發現過。地球上存在了怎樣的魔力,讓這顆星球上的氣息如此與眾不同?大氣層又如何受到其間孕育的生命所影響、改變?

亞馬遜雨林的樹木供應了很多氧氣?事情沒有那麼簡單

有「地球之肺」美名的亞馬遜雨林,便是塑造大氣成分功不可沒的一個重要角色。

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有趣的是,亞馬遜雨林之所以重要,並非在於眾多的樹木行光合作用,為整個世界提供了足夠的氧氣;因為當雨林提供氧氣之時,整個雨林系統同時也消耗了氧氣,因此並不會有足夠多餘的氧供給到整個地球1 2

廣大生命世界賴以生存的氧氣,是怎麼來的?圖/國家地理提供

那麼亞馬遜雨林還有什麼方式,可以幫助地球帶來氧氣?關鍵便在於其大量蒸散釋放的水氣。

雨林的植物們透過蒸散作用,將大量的水氣逸散至空中,會使雨林上空形成一片廣大的流動「雲河」;當這些流動的雲河撞擊安地斯山脈後,受地形作用抬升凝結成雨滴,迅速留下山坡後回到亞馬遜盆地。而在這移動的過程中,藉由侵蝕岩石,將其化為沉積物後沖入海洋,成為海中矽藻(Diatom)的最佳養分(包含氮、鋅、磷、二氧化矽等來源)。

亞馬遜雨林一景。豐富的生態,孕育了形形色色的物種。 圖/wikipedia

所以矽藻,才是主要供給地球氧氣的角色之一3 !矽藻為地球貢獻了約 20-40% 氧氣。

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從這樣的例子,我們便可以發現在地球上,看似不相干的生態系統之間,其實往往存在比我們想像更深的關聯。

在地球上,看似毫不相關的系統也充滿了關聯。圖/國家地理提供

對地球生態敲~重要的矽藻,還有哪些任務呢?

值得一提的是,矽藻對於地球整體生態的穩定來說,佔有十分重要的地位;一來在於地球上有超過 20% 的二氧化碳固定是由矽藻提供4 5,同時它也供給了超過 40% 的海洋初級生產力6 。沒有了矽藻,那麼我們的地球就會如同褪色的衣裳,不再亮麗。

矽藻存有多種不同的樣貌。 圖/wikipedia

要知道,矽藻普遍存在於各海域之中。那麼那些存活在遠離熱帶雨林地區水域的矽藻,還可以從哪裡獲得養分?其中一個例子便是來自於冰河的崩解。每當冰河崩解一次,就會有數千噸的冰掉進水裡,其中冰河沿途攜帶的那些岩石碎屑,就是矽藻最棒的食物來源。

當矽藻獲得的養分耗盡之後,假若沒有持續穩定的供給,矽藻便會漸漸凋零死亡,並堆積在海底。經過數百萬年後,海床上升、海平面下降,原本的海底就會變成一片富含鹽的沙漠。而當風將這些富含矽藻殼的塵土吹到雨林,便又成為了促進雨林生長的養分。事實上,現生亞馬遜雨林重要的養分來源之一,就是來自非洲沙漠的塵土。

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冰河崩解掉落水裡,裡頭所攜帶的岩石碎屑,成為了矽藻最棒的一餐。 圖/wikipedia

由雨林到海洋矽藻,再由矽藻到大氣中的氧氣。讓我們看到了地球上的生命與環境間的互動是如此的息息相關。

獨一無二的地球,生命與非生命的互動

當我們仔細探索地球,就會發覺地球上的每一個生命的存在都必須藉由彼此,才能共存於這片土地之上。在這宇宙之中,也唯有地球,是目前科學家發現存有如此多樣生命的地方;因為這裡富含氧氣、水分,具備了各式生物所需的必要元素。再加上生命之間、與環境間細緻而多樣的互動,才得以孕育出這個,充滿變換、令人震撼的世界。

快來和我們一起探索這個美麗的地球吧!圖/國家地理提供

編按:希望繼續了解地球生命與非生命的超凡互動嗎?國家地理雜誌 2018 年最新節目《超凡地球》邀你一同繼續探索共屬我們的這顆,美麗的星球。

參考資料:

  1. National Geographic.(2018). World’s ‘largest river’ is actually in the sky – as biggest myth about Amazon Rainforest dispelled in new documentary. Mirror
  2. Geraldo Lino.(1993). Myths surrounding the Amazon region. Executive Intelligence Review
  3. Andrew Alverson.(2014). The Air You’re Breathing? A Diatom Made That. Live Science
  4. Falkowski, P. G., Barber, R. T., and Smetacek, V. V. (1998) Biogeochemical Controls and Feedbacks on Ocean Primary Production. Science 281, 200-207
  5. Field, C. B., Behrenfeld, M. J., Randerson, J. T., and Falkowski, P. (1998) Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components. Science 281, 237-240
  6. Sarthou, G., Timmermans, K., Blain, S., and Treguer, P. (2005) Growth physiology and fate of diatoms in the ocean: a review. J Sea Res 53, 25-42
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PanSci_96
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華勒斯的演化論與生物地理學,源自亞馬遜的燦爛之火
寒波_96
・2023/02/22 ・3721字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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公元 1823 年華勒斯在英國誕生,於 1913 年以 90 歲高壽去世,今年 2023 年是他誕生 200 年。我們懷念他是因為,他曾經和達爾文聯名發表演化觀點,以及提出解釋東南亞海島間生物分佈差異的「華勒斯線」。

Alfred Russel Wallace 在台灣常翻譯為華萊士,不過如威廉華勒斯等等 Wallace 都翻譯作華勒斯,本文就統一作華勒斯。

達爾文會提出演化論,深受他知名的小獵犬號之行影響。華勒斯的東南亞考察也給予他不少啟示,一如達爾文的加拉巴哥群島等地;然而在此之前,華勒斯已經在亞馬遜有 4 年經歷。為了紀念華勒斯兩百歲生辰,Nature 期刊 2023 年初刊登兩篇文章,緬懷他的亞馬遜之旅。

華勒斯 1860 年代的畫像,當時 40 歲左右。圖/Mondadori Portfolio via Getty

與強者朋友一起前進亞馬遜,然後分道揚鑣

和前輩達爾文相比,華勒斯的家境普通,也沒有受過正規的學術研究訓練。所幸身處文化發達的大英帝國,有志青年仍有不少學習和出人頭地的機會。何況他爸爸是學過法律的自耕農,文化資本其實不算低。

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成年後喜歡生物的華勒斯在 1844 年,21 歲之際遇見小他 2 歲的貝茲(Henry Walter Bates),兩人志同道合;華勒斯也從一般愛好者,升級為有系統的標本搜集者,可謂一隻腳踏入研究領域的門檻。

1848 年,華勒斯 25 歲之際與貝茲一同航向大西洋對岸的亞馬遜。不過兩人大部分時候分開行動,貝茲在亞馬遜南部,華勒斯在北部的尼格羅河(Rio Negro)一帶。

華勒斯年輕時在談笑無鴻儒,往來皆白丁的階段,我猜朋友大概不會只有貝茲一位。不過貝茲後來提出的貝氏擬態(Batesian mimicry)沿用至今,可謂華勒斯的強者我朋友,事後諸葛的我們建構歷史敘事時,也就津津樂道兩人的友誼。

英國病人碰上船難,買保險很重要!

離家萬里的華勒斯,依然透過經紀人與國內保持聯繫,郵寄異鄉產品回英國賺錢。在亞馬遜待了 4 年後他決定返鄉,期間一直被疾病威脅生命,可謂現實意義上的英國病人(The English Patient)。

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最慘的是他弟弟 1849 年遠渡重洋來照顧他,卻自己也感染黃熱病,返國途中不幸病逝。而華勒斯要等到幾個月後才收到消息。

1852 年華勒斯搭乘海倫號(Helen)貨船返國,沒想到出海三個星期後火燒船,使他漂浮在大西洋海面上,眼睜睜看著攜帶的行李大多損毀。最後他耗費 80 天返回英國,比起與貝茲的去程 29 天漫長得多。好在經紀人有買保險,讓華勒斯獲得部分補償,不至於血本無歸。

返回英國的海倫號火燒船事件後,沒有損毀的少數紀錄。圖/The Natural History Museum/Alamy

回到英國的華勒斯將近 30 歲,闖出一些名號,卻沒有受到太多重視。所幸保住生命加上幾年累積的知識,賦予他東山再起的契機。1854 年他得到前往東南亞的機會,1858 年 35 歲時就和達爾文聯名發表歷史巨作。

從亞馬遜參透生命的奧秘:生物地理學

華勒斯僅管在亞馬遜一直生病,也淬煉出不侷限於觀察的科學眼光,從船難撿回一條命回到英國後,展露學術鋒芒。1852 年 12 月 14 日,他在倫敦的動物學會發表研究亞馬遜猴子的論文,主張亞馬遜各地的猴子款式,受到大河形成的地理障礙強烈影響。

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當時華勒斯受到一些批判,後來證明他的論點無誤,而且是生態分佈的普遍現象。現在我們知道更多:亞馬遜的河道歷史上改道多次,導致生物的分佈範圍持續變化。

用現代標準看,前往亞馬遜考察的 4 年差不多等同華勒斯的博士班修行,回國後發表的報告則是他的博士論文。這篇博士級論文中還觸及一個要點,所謂的「亞馬遜雨林」內部其實差異不小,他是首先有意識提及此事的研究者。

華勒斯觀察到亞馬遜的不同地區,物種組成不太一樣。他劃分 4 大區域:幾內亞、厄瓜多、秘魯、巴西,由其間的亞馬遜河、尼格羅河、馬德拉河(Madeira)這些大河分割出不同地區的地理障礙。如今所知更多,還可以切得更細。

具體是觀察到有幾條河分割出幾塊地,超乎其上普世性的生物學道理是,由於地理環境的阻隔,各地會形成不同的「特有種(endemism)」。華勒斯領悟地理障礙會影響生物分佈,可謂生物地理學的先驅。

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華勒斯 1853 年出版書籍中的亞馬遜地圖。圖/Mary Evans/Natural History Museum

自學成才的英國洞觀者

現在的人可能覺得上述觀點都是些普通常識。可是華勒斯是在 1852 年提出,那時演化論尚未問世,跟他同齡的孟德爾,當時也尚未開始種植豌豆。

一百多年後的常識,首度問世時常常是驚天動地的新突破!

年輕的華勒斯沒有受過正規學術訓練,還是需要持續賣標本換錢的月光族,提出的研究成果竟有如此理論性。由此可知亞馬遜之行,確實讓華勒斯從所謂的集郵者,蛻變為具備洞察力的科學家。

法國詩人韓波(Arthur Rimbaud)認為,詩人必需是能看穿事物表面,有洞察力的洞觀者(voyant),我想這也是頂級科學家必需配備的能力,亞馬遜的神秘力量加持過後,華勒斯可謂成功通靈。

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這類自學成才的科學家,當時英國不只華勒斯一位。以時代來說,那時的英國社會有點厲害。後來華勒斯沈迷於「唯靈論(spiritualism )」就是另一個故事了……

華勒斯年輕的南美洲經歷,讓人聯想到更早將近一百年的洪堡(活到很老,1859 年 90 歲時去世)。身為晚輩,華勒斯讀過洪堡作品,他站在洪堡巨人的肩上,觸及到更高的思想境界。

許多人覺得遺憾,遺傳、演化並稱,但是孟德爾提出遺傳學法則後被埋沒超過 30 年,等到 1900 年代才重現於世,因此 1882 年去世的達爾文沒有機會知悉。這方面華勒斯比較幸運,他年紀比孟德爾小半歲,又一直活到 90 歲,有機會見證遺傳學的發揚光大。

華勒斯 1853 年出版書籍中提到的「黑暗中一團燦爛之火(sitting amidst the gloom, shining out like a mass of brilliant flame)」圭亞那動冠傘鳥。圖/Hein Nouwens/Getty

燦爛之火多年以後依舊燃燒

多年在亞馬遜、東南亞走跳的華勒斯,有不少接觸原住民的機會。照文字紀錄看來,他年輕時的思想應該和同時期的普通英國人差距不大,沒有特別進步或反動;不過相比於同時代人,他更尊重在地知識,這也有助於他的成功。

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亞馬遜的生物多樣性如今依然天下第一,世界卻變化不少。尼格羅河盆地的原住民,在華勒斯時代是被觀察者,類似實驗動物的角色,現在漸漸變成主動的研究者,他們用源自不同文化的手法探索自己的世界,成為現代知識體系的一份子。

然而,曾經啟發華勒斯的尼格羅河盆地,至今仍缺乏一流的研究機構,無法培育本土的研究人才,本地學子必需離鄉背井。科學從華勒斯到現代突飛猛進,仍有不少進步空間。

上圖是華勒斯描述為「黑暗中一團燦爛之火」的圭亞那動冠傘鳥(Guianan cock-of-the-rock ,學名 Rupicola rupicola),目前沒有滅團危機,依然在華勒斯探索過的雨林中飛翔。希望燦爛之火永不熄滅,但是不要變成失控的森林大火。

延伸閱讀

參考資料

  1. Alfred Russel Wallace’s first expedition ended in flames
  2. Escaping Darwin’s shadow: how Alfred Russel Wallace inspires Indigenous researchers
  3. Evolution’s red-hot radical

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
193 篇文章 ・ 1014 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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現實中的「沙丘行星」:為何火星上有颳不完的塵暴?——《穿越 4.7 億公里的拜訪》
三民書局_96
・2021/11/27 ・3042字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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  • 作者/前NASA太空任務科學家 李傑信

從南極巨大冰帽逃逸出來的大量氣體,在日夜劇烈溫差的牽動下,經常引起大規模的塵暴,情況嚴重時,可覆蓋火星全球,掩遮一切地表,就如「水手九號」初臨火星時一樣,塵暴肆虐,地表深藏,一兩個月後才得平息。

塵暴來襲時,能見度極低,難以觀察地貌。圖/Pixabay

當火星塵埃滿天時,大氣吸熱能力增加,可提高火星大氣溫度攝氏 20~30 度。揚起灰塵的總量,有 7 億多立方公尺,可覆蓋火星全球地表 1/10 頭髮厚度。在地面望遠鏡觀測時代,常看到火星隔夜「山河變色」,都是因為塵暴攜帶大量灰塵所致。塵暴平息後,灰塵重新分布,大規模改變了地表顏色,面積有時可達半個美國大陸的大小。

塵暴的另一巨大功能,是對地表進行風蝕作用。「維京人號」登陸之時,科學家不但要憂慮高低不平的隕石坑,和經隕石撞擊而散落在各處的岩塊,還要憂慮火星亙古的風蝕作用,可能已把所有岩石揉成細沙,甚或流沙,可能會將登陸艇吞沒。

所以,當「維京人號」安全落地,發現腳下是堅實的土地,並還有許多大小不一的岩塊樣品留下時,對我們來說,是一個意外的驚喜。

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「維京人一號」軌道衛星,在 1976 年為「維京人二號」登陸小艇尋找登陸地點時,在北半球攝得一張所謂「火星人面像」(Face on Mars,圖 6-1)。照片中央的人面約 1,500 公尺大小,太陽由左上方以20度角射入。其他各類散布的岩塊,都有明顯風化跡象。「火星人面像」可能就是由塵暴「雕塑」成的。

圖 6-1:1976 年由「維京人一號」軌道衛星攝得之「火星人面像」。圖/NASA

「火星人面像」公布後,引起「八卦族」密切關懷,認為是「火星人」的藝術作品,對美國航太總署不肯說「實話」公布「詳情」大表不滿,紛紛提出媒體控訴,熱鬧了好一陣子。

「火星人面像」被媒體炒作 30 年後,美國航太總署在 2007 年,特別以新一代「火星勘測軌道飛行器」(Mars Reconnaissance Orbiter, MRO) 上的「高解析度成像科學設備」(High Resolution Imaging Science Experiment, HiRISE),取得一張解析度為 90 公分的高鑑別率照片(圖 6-2),秋毫畢露地呈現出「火星人面像」的確是由塵暴「雕塑」而成的礫丘。美國航太總署耐心地等候了 30 餘年的時間,認真處理了一般老百姓熱衷的火星八卦事件,「火星人面像」至此完全謝幕。

圖 6-2:美國航太總署在 2007 年 4 月 5 日取得一張高鑑別率「火星人面像」。圖/NASA

火星塵暴的確產生了大規模的風化作用,造成了包圍在北極四周的巨大沙漠和零星散布在各地的沙丘區 (sand dunes field)。比較起來,北半球受風蝕情況較為嚴重,沙礫常將隕石坑埋住,形成平坦的地表。南半球隕石坑滿布,銳利鮮明,似乎沒受到什麼塵暴的蹂躪,間或,一些構造特殊的沙丘零散其間。

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1999 年 5 月 5 日,「火星全球勘測衛星」在赫歇爾隕石坑(Herschel Crater,南緯 15 度,西經 229 度)內東側,發現一類奇怪的沙丘(圖 6-3)。沙丘中夾雜著一些深刻的紋路 (grooved),紋路中的沙子好像被強風吹走,沙丘表面猶如被膠水黏住,很像是水滲透沙丘後整體被凝固造成的效果,但真實原因仍不清楚。

圖 6-3:火星塵暴產生了大規模的沙丘。圖/Malin Space Science Systems,NASA

基準面

火星沒有海洋,沒有海平面,地勢起伏以人為規定的基準面 (Datum Surface) 為準。基準面是火星地表大氣壓為 610.7 帕的高度,在這個氣壓下,水的沸點為攝氏 0 度。火星高地,氣壓比基準面低;火星盆地、窪地,氣壓則比基準面高,概念上與地球以一大氣壓(1.013×105 帕)為海平面高度類似。

宏觀上,火星南半球地勢比基準面高,尤其在南緯 25~75 度之間,可高出基準面 2.5 公里至 6.5 公里不等;相反地,北半球地勢低窪,平均在基準面下 2 公里多,唯有連綿 4,000 公里的塔西斯高地高出基準面有 5 公里之多。

但沒人知道火星的南、北兩半球地勢差形成的原因。

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塔西斯高地,包括西北方的奧林帕斯山,組成了太陽系第一火山群奇觀。發育不良的火星可謂卯足了勁,噴出了太陽系最偉大的火山,爭取到人類對它的尊敬和讚嘆。

從塔西斯高地往東南方望過去,在赤道南邊,有一條 4,500 公里長、寬 250 公里、深 8 公里的水手號谷。在地球上,美國大峽谷長 450 公里、寬 25 公里、深 1.5 公里,可輕易裝入水手號谷支谷裡。東非大裂谷,長可略比,但寬、深不及。從火星軌道上觀看,水手號谷像是被刀子刮出一道深深的傷痕,中間寬,近圓形,兩邊以錐形向東、西方向射出。小個兒火星,又創出另一個太陽系奇觀。除搶眼的水手號谷和巨大的火山口外,圖 6-4上還有一條由南向北長達 4,000 多公里的凱西谷 (Kasei Valles),構成塔西斯高地的東緣,如地球的長江大河,清晰可見,是火星上最大的一條乾涸河道。

圖 6-4:火星赤道南邊的水手號谷。圖/NASA,USGS

雖然地質學家目前還搞不清楚塔西斯高地形成的原因,但水手號谷可能是它闖出的禍。原因是造高地需要材料,從地下吸,會引起在水手號谷處塌方。另一個理論認為,水手號谷是火星初期的板塊運動撕出的裂谷,但火星比地球小很多,散熱快,內部熔融的地函迅速凝固,板塊運動早已胎死腹中,未能繼續發展。

在多次去加州噴射推進實驗室出差期間,有一張奇特的水手號谷照片引起了作者極大的興趣。這是一張由東(南緯 12 度,西經 65 度)朝西向水手號谷中央(南緯 8 度,西經 75 度)望去,非常接近火星地表的俯瞰圖片(圖 6-5),谷壁結構清晰,支谷錯綜複雜,天地交接處,谷景開闊,氣勢磅礴。谷外地形平坦,隕石坑零星分布。這張照片有很多標題,作者最喜歡的是:「如身臨其境」(The next best thing to being there.)。

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圖 6-5:由東朝西向水手號谷中央望去的俯瞰圖片。圖/NASA/JPL/ USGS/ 李佩芸

作者託同事打聽,找到了這張照片的作者,是當今在噴射推進實驗室工作的李佩芸,加州理工學院電腦博士,是一位傑出的電腦模擬科技領導人才。她和她的工作小組成員使用「維京人號」原始高空照片,在電腦上轉換成低角度俯視,並增加谷深 5 倍,共用了 842 百萬位元組。這些成果被美國地質觀測所 (U.S. Geological Survey, USGS) 採納,製成低空飛越水手號谷的錄影帶,供大眾觀賞。

「火星全球勘測衛星」於 1998 年 1 月 1 日傍晚,在繞火星第 80 圈時,攝得一幅鑑別率高達 6 公尺的水手號谷中一個小谷脊照片,涵蓋了 9.8 公里×17.3公里的面積(圖 6-6)。照片中央為平坦的小谷脊,最寬處近 6 公里,兩邊斜坡陡峻,呈束狀,向北(圖上方)、南(圖下方)兩方向滑去。岩石結構多層次,由數公尺到數十公尺不等。在地球上,這類地形可能由沉積而成,如亞利桑那州的大峽谷,或由火山形成,如夏威夷考艾島(Kauai)上的威美亞山谷 (Waimea Canyon)。這些層次分明、厚實的岩石結構,說明了火星地質成因有著豐富和活躍的歷史背景。

若由水手號谷大膽朝南方高緯度方向邁出,最終會抵達南極。

圖 6-6:水手號谷中一個高鑑別率的小谷脊照片。圖/NASA,USGS

——本文摘自《穿越4.7億公里的拜訪:追尋跟著水走的火星生命》,2021 年 7 月,三民

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三民書局_96
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創立於1953年,為了「傳播學術思想,延續文化發展」,60年來默默耕耘著書的園地。從早期的法政大學用書、三民文庫、古籍今注新譯叢書、《大辭典》,到各式英漢字典及兒童、青少年讀物,成立至今已出版了一萬多種優良圖書。不僅讀者佳評如潮,更贏得金鼎獎、小太陽獎、好書大家讀等諸多獎項的肯定。在見證半個世紀的社會與時代變遷後,三民書局已轉型為多元、綜合、全方位的出版機構。

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  • 文/陳柏成,持續在自然科學領域探索的研究生。

仰望宇宙在千萬數不盡的星星之中,地球的存在非常獨特。其中最重要的,在於它孕育了千千萬萬的生命。

在茫茫宇宙之中,地球十分獨特。圖/國家地理提供

如果有幸能從太空看見這顆美麗的藍色星球,你會發現到,支持生命的大氣,在整顆星球比例上,還不及蘋果皮厚度的薄薄一層。大氣中有近五分之一的成分為氧氣,眾生仰賴呼吸,而這在其他星球上還不曾被發現過。地球上存在了怎樣的魔力,讓這顆星球上的氣息如此與眾不同?大氣層又如何受到其間孕育的生命所影響、改變?

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有「地球之肺」美名的亞馬遜雨林,便是塑造大氣成分功不可沒的一個重要角色。

有趣的是,亞馬遜雨林之所以重要,並非在於眾多的樹木行光合作用,為整個世界提供了足夠的氧氣;因為當雨林提供氧氣之時,整個雨林系統同時也消耗了氧氣,因此並不會有足夠多餘的氧供給到整個地球1 2

廣大生命世界賴以生存的氧氣,是怎麼來的?圖/國家地理提供

那麼亞馬遜雨林還有什麼方式,可以幫助地球帶來氧氣?關鍵便在於其大量蒸散釋放的水氣。

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亞馬遜雨林一景。豐富的生態,孕育了形形色色的物種。 圖/wikipedia

所以矽藻,才是主要供給地球氧氣的角色之一3 !矽藻為地球貢獻了約 20-40% 氧氣。

從這樣的例子,我們便可以發現在地球上,看似不相干的生態系統之間,其實往往存在比我們想像更深的關聯。

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對地球生態敲~重要的矽藻,還有哪些任務呢?

值得一提的是,矽藻對於地球整體生態的穩定來說,佔有十分重要的地位;一來在於地球上有超過 20% 的二氧化碳固定是由矽藻提供4 5,同時它也供給了超過 40% 的海洋初級生產力6 。沒有了矽藻,那麼我們的地球就會如同褪色的衣裳,不再亮麗。

矽藻存有多種不同的樣貌。 圖/wikipedia

要知道,矽藻普遍存在於各海域之中。那麼那些存活在遠離熱帶雨林地區水域的矽藻,還可以從哪裡獲得養分?其中一個例子便是來自於冰河的崩解。每當冰河崩解一次,就會有數千噸的冰掉進水裡,其中冰河沿途攜帶的那些岩石碎屑,就是矽藻最棒的食物來源。

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冰河崩解掉落水裡,裡頭所攜帶的岩石碎屑,成為了矽藻最棒的一餐。 圖/wikipedia

由雨林到海洋矽藻,再由矽藻到大氣中的氧氣。讓我們看到了地球上的生命與環境間的互動是如此的息息相關。

獨一無二的地球,生命與非生命的互動

當我們仔細探索地球,就會發覺地球上的每一個生命的存在都必須藉由彼此,才能共存於這片土地之上。在這宇宙之中,也唯有地球,是目前科學家發現存有如此多樣生命的地方;因為這裡富含氧氣、水分,具備了各式生物所需的必要元素。再加上生命之間、與環境間細緻而多樣的互動,才得以孕育出這個,充滿變換、令人震撼的世界。

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編按:希望繼續了解地球生命與非生命的超凡互動嗎?國家地理雜誌 2018 年最新節目《超凡地球》邀你一同繼續探索共屬我們的這顆,美麗的星球。

參考資料:

  1. National Geographic.(2018). World’s ‘largest river’ is actually in the sky – as biggest myth about Amazon Rainforest dispelled in new documentary. Mirror
  2. Geraldo Lino.(1993). Myths surrounding the Amazon region. Executive Intelligence Review
  3. Andrew Alverson.(2014). The Air You’re Breathing? A Diatom Made That. Live Science
  4. Falkowski, P. G., Barber, R. T., and Smetacek, V. V. (1998) Biogeochemical Controls and Feedbacks on Ocean Primary Production. Science 281, 200-207
  5. Field, C. B., Behrenfeld, M. J., Randerson, J. T., and Falkowski, P. (1998) Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components. Science 281, 237-240
  6. Sarthou, G., Timmermans, K., Blain, S., and Treguer, P. (2005) Growth physiology and fate of diatoms in the ocean: a review. J Sea Res 53, 25-42
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電線上怎麼會長鳳梨?——《被遺忘的拉美》
麥浩斯
・2021/07/25 ・3862字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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  • 作者、攝影 / 胖胖樹(王瑞閔)

遙遠的拉丁美洲,承載太多太多的歷史、文化與生態。如果真的要在我心裡面找一個此生必去、必看的地方,那就是亞馬遜吧!

小時候沒有智慧型手機,也沒有電腦跟網路,我總是期盼著商展[註1]。除了有吃、有玩,還有書攤。我在攤位上,第一次看到來自亞馬遜的真實影像。

那本書是我剛上小學,1989 年出版。那年,國內外都發生很多大事;那年,誠品書店剛成立;那年,圖鑑還非常稀少。當時我在北港牛墟的商展上如獲至寶。照片正中央是一株長在水邊的號角樹,相較於《小牛頓》雜誌或《漢聲小百科》裡精美的手繪圖,這張書中全頁彩色照片帶給我的衝擊,至今我仍然記得。

從那之後,我不斷蒐集魚類與植物圖鑑,還有跟熱帶雨林相關的所有資料。對亞馬遜的了解,隨著一本又一本的著作不斷堆疊加高;對亞馬遜的嚮往,也在一張又一張彩色照片中日益加深。

亞馬遜雨林的植物種類豐富,連黃昏都捨不得離去。圖/作者提供

可是,在首次接到溫佑君老師邀請同遊亞馬遜時,我卻感到不安,好幾次想要婉拒。彷彿是近鄉情怯,在心中找了各式各樣的理由——沒有人幫我照顧植物、身體不舒服不能走長路、外語能力不好、流年不適合出遠門……諸如此類的鬼話。反而是我的家人與摯友不斷鼓勵我前往,而且大家都主動提出要幫我澆花。

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整個過程彷彿老天爺刻意安排,一切準備就緒。所有工作都自動錯開,原本一度復發的椎間盤突出也突然好轉了。

暌違多年,終於背上行囊,一個人靜靜的出發,飛抵基多。

出發前一週,我整理了一份想看、可能看到的植物名錄。到了當地,果然如我想像,植物的多樣性遠超過我所知所學。亞馬遜的壯闊,也不是照片或影片就能呈現。

當時台灣植物圈的盛大展覽正如火如荼展開。我錯過了盛會,可是老天爺卻賜予我一個更加綺麗、壯觀的雨林展。

從基多蘇克雷元帥國際機場出來,我開啟搜索雷達,注意沿途所見的一切。剛到飯店,我迫不及待開始觀察、拍攝種種美洲原生植物。從這裡,開始了我的植物朝聖之旅。

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吸收水氣就能活的鳳梨!而且長在樹上?

厄瓜多首都基多市位於安地斯山區,海拔 2800 多公尺,接近赤道,四季氣溫變化小,年降雨 1000 毫米,雨季為 6 至 9 月。

就如我預期,基多零星可以見到一些空氣鳳梨。雖然種類不多,但樹上與電線上隨處可見俗稱球青苔[註2]的種類。我在心裡竊喜,彷彿翻開尋寶手冊打了一個勾:「野生的鳳梨科植物,找到!」

首都隨處可見的球青苔空氣鳳梨。圖/作者提供

從安地斯山脈進入亞馬遜雨林區當天,我總是一隻眼睛盯著窗外,一隻眼睛隨時注意海拔高度的變化。景色轉換間,樹上的鳳梨科植物,也從銀葉系的空氣鳳梨,慢慢被積水鳳梨與綠葉系空氣鳳梨所取代

往後幾天,鳳梨科植物排山倒海而來,或大或小,種類多到不知誰是誰,甚至連屬別都不容易判斷。有的非常巨大,葉片下垂超過一公尺;有的非常迷你,大概只有銅板大小。

印象比較深的,有厄瓜多阿奇多納次生林裡,著生在棕櫚葉上的植株,可能是蜻蜓鳳梨屬[註3]吧!還有法國太太飯店裡的鳳梨,竟然著生在光滑的竹子上。

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厄瓜多安地斯山脈雲霧林的鳳梨樹。不是鳳梨長成樹,是樹上長滿鳳梨啦!圖/作者提供

道理我都懂,所以怎麼連電線上都有鳳梨?

奧塔瓦洛市集的電線上,長有成排的空鳳,襯著蔚藍的天空、街景,就像明信片一般。百年莊園的大樹上,積水鳳梨與空氣鳳梨同時出現,彷彿替大樹裝扮。還有庫科查[註4]火山口湖畔生態步道兩側石礫地上的皇后鳳梨[註5]、巨大地生型的拉傑斯空氣鳳梨[註6],也令人驚豔。而溫泉飯店附近,到處都是花序下垂的仙女散花空氣鳳梨[註7],台灣也曾引進過。

奧塔瓦洛連電線上也長了許多鳳梨,推測種類應該是球青苔空氣鳳梨。圖/作者提供

還記得我是因為箭毒蛙而認識了積水鳳梨。章錦瑜 1990 年出版的著作《室內觀賞植物》是我第一本記載較多鳳梨科植物的圖鑑。那時候市面上的觀賞鳳梨種類不多,玩家也少。2000 年代到台北念書,從網路論壇塔內植物園與日文圖鑑《空氣鳳梨手冊》[註8]見到了大量鳳梨的原生地照片,對於這些奇特的植物有了更多的認識[註9]

一眨眼二十多年過去了,厄瓜多的鳳梨科植物原鄉,將這一切又拉回了眼前。一幕幕新的經歷融入了回憶,在我的雨林遊歷護照中,又增添新的一頁。

安地斯山的天然大雨傘

進入安地斯山的雲霧林,植被景觀開始改變,積水鳳梨、火鶴、樹蕨類相繼出現。此時我開始坐立難安,恨不得能下車觀察。但是因為相信後面還會碰到,所以一直忍耐,一直忍耐。

沒多久,在蜿蜒的山路中我一眼就注意到兩種葉片巨大的植物,終於按捺不住,興奮地大叫停車,直接衝到植物旁。這是我心裡早有預期的邂逅,沒想到來得那麼快、那麼突然。就在一個轉彎,兩種蟻塔[註10]植物映入眼簾。

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蟻塔又稱大葉草,是非常特殊的分類群。新的分類屬於大葉草目、大葉草科、大葉草屬,有 60 多種,分布在拉丁美洲、東非、馬來群島及大洋洲,喜歡溫暖潮溼的環境。由於葉片巨大,頗具觀賞價值,國外許多植物園都有栽培。除了路旁野生的植株,後來下榻的飯店也栽培不少,既幸運又開心。

下榻之飯店所栽培的蟻塔。圖/作者提供

快看!樹懶最愛吃的植物

海拔繼續降低,到了 1000 公尺左右,我特別喜歡的大葉植物號角樹開始出現。我已經從座位上跳起,急著跟團員們呼喊:「快看快看,那個那個就是號角樹。」事後想想,大家應該不知道我為什麼如此興奮吧!

繼續前進,在阿奇多納的主要公路,路旁開始出現一棵一棵橫倒的大樹。司機停在半路,導遊不斷透過電話企圖了解前方路況。我趁機溜下車察看。此時海拔已剩下 700 多公尺。號角樹、冰淇淋豆、巴拿馬草、芒萁、米氏野牡丹、樹胡椒、含羞草、蔓綠絨、竹芋相繼出現。

我終於可以一親原生地的號角樹芳澤,也終於能夠近距離觀察其螞蟻共生的現象。只是很遺憾,因為抗爭事件,它們一一倒臥在路旁。

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因為抗爭事件被伐倒的號角樹。圖/作者提供

在導遊跟當地連繫後,確定沒有辦法到達特納,只能臨時在阿奇多納找飯店落腳。事後回想,這個突如其來的決定,反倒像是包裝成意外的禮物,豐富了觀察植物的地點與機會。

司機避開大路,轉進石子路。此時此刻,我與亞馬遜的距離,只隔著一片玻璃車窗。再前進沒多久,我們被迫下車步行。可是我的心卻無比雀躍

號角樹、棕櫚、樹蕨與各種爬藤交錯,叢林感十足。下一步,巨大的二叉巴拿馬草兀立面前。這才知道我在家栽培多年的草,竟然有機會長得比我還高

初入亞馬遜叢林便遇到高大的二叉巴拿馬草。圖/作者提供

往後每一天,仔細觀察當地的號角樹,發現長成這樣的植物一共有三種,兩種是號角樹,一種是亞馬遜樹葡萄[註11]。兩種號角樹都跟我栽培的有所差異,是完全不同的物種。

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背著大相機走在叢林裡,三不五時抬頭仰望,想看看是否可以找到樹懶。因為拍一張樹懶抱著號角樹的相片,一直在我的夢想清單名列前茅。儘管此行在號角樹上見到的不是樹懶,而是尾巴可以捲在樹上的白腹蜘蛛猴[註12],還有活化石麝雉[註13],依舊無比開心[註14]

號角樹上的白腹蜘蛛猴。圖/作者提供

微出國,自己打造小雨林

走進雨林裡,除了看植物,也會留意各種動物的蹤影。畢竟我從小就跟所有小朋友一樣,喜歡各式各樣的動物。只是當認識的動物多了,發現許多種類都以雨林為家,才刺激我深入去認識雨林。

多年來,我在自己的小雨林裡栽培號角樹、巴拿馬草、二叉巴拿馬草等許多植物,企圖模擬亞馬遜的風光。只是過去,我都是從照片或影片中窺見亞馬遜,而這一刻卻身在其中。原來,我的想像是對的;原來,不能出國的時候,也可以在自己營造的小雨林裡懷念亞馬遜的美好。

註解

  1. 最初商展是指流動市集,不分日夜。
  2. 學名:Tillandsia recurvata
  3. 學名:Aechmea
  4. 西班牙文:Cuicocha。
  5. 學名:Puya sp.。
  6. 學名:Tillandsia lajensis
  7. 學名:Tillandsia complanata
  8. 英文:New Tillandsia Handbook。
  9. 更多觀賞鳳梨的引進與栽培史,請參考《看不見的雨林—福爾摩沙雨林植物誌》。
  10. 學名:Gunnera
  11. 學名:Pourouma cecropiifolia
  12. 學名:Ateles belzebuth
  13. 學名:Opisthocomus hoazin。
  14. 更多關於號角樹的生態與文化,請參考《看不見的雨林—福爾摩沙雨林植物誌》。
──本文摘自《被遺忘的拉美──福爾摩沙懷舊植物誌》,2021 年 7 月,麥浩斯
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麥浩斯
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