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世界屋脊之上,北半球最豐富的高山植物相——橫斷山

游旨价_96
・2021/06/16 ・3402字 ・閱讀時間約 7 分鐘

全球聚焦的高山生態系

臺灣是地表上罕見的高山島,海拔三千之上的高山面積雖小,卻展現了與亞熱帶平地截然不同的生態與景觀。其中,高山植被帶做為島上分布最高的生態系,生長其中的各類高山植物受到造山運動以及極端生境的影響,演化出獨特的形態以及物種分化歷史,從日本時代起就吸引了博物學者的目光。其實不只臺灣,全球研究人員對高山生態系以及高山生物的演化也都抱持著極大的好奇心。

近十年來高山生物研究屢屢在頂尖期刊上發表,許多學者認為若能弄清高山生物獨特多樣性的起源,一定能大幅增加我們對自然世界的理解。可惜的是,臺灣目前高山生物的研究能量仍然不足,因此向世界其他高山的研究案例借鏡,對於我們探索自己家園的高山生物就顯得十分重要。 2020 年十月,一篇由中國與美國學者合作,刊登在《科學》雜誌的古植物學文章—〈古老造山運動和季風演化共同形塑了世界最豐富溫帶高山植物相的形成〉 (Ancient orogenic and monsoon-driven assembly of the world’s richest temperate alpine flora) —正好是一篇題材新穎,值得介紹的有趣案例。

在橫斷山區高海拔碎石坡上尋找植物的研究人員。圖/作者攝影,攝於香格里拉天寶雪山

在世界屋脊之上盛開的花園——橫斷山

位於亞洲東方,由青藏高原、喜馬拉雅山和橫斷山所構成的廣大山域是世界上面積最大的高山地帶,孕育著當今地球上最豐富的高山植物種類。其中毗鄰在青藏高原東側的橫斷山,雖曾一度披著神秘面紗,卻在近五年躍上生物研究的國際舞臺,成為瞭解北溫帶高山植物起源與演化的新熱點地區。

橫斷山對我們來說也許不陌生。三條東亞大河:薩爾溫江、瀾滄江和金沙江在此由北向南切過高山與高原,形成地理課本裡的地質奇觀三江並流大峽谷。冬天,峽谷兩側的山峰被白雪覆蓋;夏天,激烈的季風降雨襲擊著山峰,激烈的自然營力將橫斷山雕刻出巨大的海拔落差,創造了如同臺灣高山一般得跨緯度山的氣候帶。

擁有巨大海拔落差的橫斷山脈,圖為梅里雪山上的明永冰河與低海拔的乾熱河谷。圖/作者攝影

在《科學》雜誌針對〈古〉一文的一篇科普報導裡,作者之一的理查德 ˙ 雷博士 (Richard Ree) 表示:「橫斷山一個迷人的地方,特別是在植物學方面。」他指出,乍看之下橫斷山的高山草原景觀與世界其他山脈的(比如北美的洛磯山脈)十分相似。但細看之後你會發現,這裡的物種要比其他地區多出 10 倍。尤其是杜鵑花、報春花和龍膽花的種類特別多。

橫斷山為什麼會有這麼多的高山植物呢?這個問題成為了當代演化生物學者關注的一個焦點,也是〈古〉一文裡最重要的一個科學命題。以丁文娜博士和星耀武博士組成的研究團隊選取 18 個分布在青藏高原、喜馬拉雅山和橫斷山的代表性植物分類群,分析它們的 DNA 序列、重建親緣關係樹,確定了各分類群內物種之間的關係以及它們各自的演化軌跡。然後利用化石作為新物種產生所需的時間基準,研究團隊得以可靠地推論出物種之間共同祖先的起源時間,並依此將植物分化歷史與橫斷山地質歷史上的關鍵事件聯結起來。這種結合分子親緣關係學與古生物學的方法讓研究人員能夠估算出物種分化率,以及新物種從一個地區傳播到其他地區的頻度,幫助我們瞭解氣候和環境變化如何影響地球上的生命。

橫斷山的物種要比其他高山地區多出 10 倍。圖/作者攝影

古老的造山運動和季風的強化創造的生物多樣性熱點

雖然地球上不乏其他與橫斷山一般古老或更古老的高山山脈,但是那些高山之上的高山植物起源年代都比橫斷山年輕了千萬年。〈古〉文的結果顯示,大約在 3000 萬年前的漸新世,現今分布在青藏高原、喜馬拉雅山和橫斷山的某些植物類群已經率先起源在橫斷山,這年代遠早於目前已知的其他高山植物相起源時間。之後,更多的新物種在橫斷山區出現,呼應著大約 1900 萬到 1700 萬年前橫斷山內部分山區的海拔隆起事件。

到了大約 1500 萬年前的中新世,著名的東亞季風系統強化所帶來強烈的降水,既重塑了橫斷山高山深谷的景觀,也間接加速了植物的種化。理論上,如果一個地景內的崎嶇程度 (ruggedness) 增加,物種不同族群間的交流受到的限制也會增加。你可以想像,對生物而言,穿越一個較深的山谷通常比穿越一個淺的山谷更難。因此,任何時候只要物種不同族群間的地理隔離程度提高,物種分化的速率都會增加。

當橫斷山的高山植被帶可能成為世界上最古老的高山生態系之際,研究人員也猜測可能正是因為橫斷山的高山植物起源早,才有足夠漫長的演化時間來積累出很高的多樣性。然而,除了時間因素,〈古〉的作者們也強調了橫斷山區中一種獨特的環境因素-強烈的季風降雨。季風降雨不僅僅是為植物的生長提供充分的水,它在創造一個更加崎嶇的地形方面也發揮了巨大的作用,促進了峽谷的侵蝕、分割,最終造成植物族群分布零散,在地理隔離的機制下有機會分化成新的物種。

古老的造山運動和季風將橫斷山塑造成北半球高山植物多樣性最高的熱點地區之一。圖/作者攝影

其實地質學家一直對橫斷山的形成歷史感到困惑。不久前,他們認為這些高達 4500 米的山峰形成於大約 500 萬年前的上新世。但最近的研究基於新的放射性測定法卻顯示它們形成於大約 3000 萬年前,這個結果與 〈古〉一文用 DNA 分子定年得出的的結果十分相符,為橫斷山高山植物的古老起源提供了地質學的證據。有趣的是,在許多地質或古生物學者眼裡,這篇文章像是從生物學上佐證了地質學研究的結果,意外獲得許多關注。

除了古地質、氣候的影響,橫斷山高山植物多樣性特別高的現象可能也帶有些機遇的成份。第四紀冰河期時,由於橫斷山所在的緯度可能限制了山岳冰河的發育,減緩了橫斷山區的冰河運動,而冰河運動正是使許多北半球高山的高山植被帶滅絕的主因之一。此外,橫斷山的南北走向也可能為植物提供了一條往南部溫暖地區傳播的機會,高山植物的種子被動物、風或水帶到南方的避難所。

不過,〈古〉文的作者們也發現橫斷山高山植物的傳播不僅止於橫斷山內,透過比對橫斷山與喜馬拉雅山、青藏高原高山植物多樣性的演化過程發現,橫斷山高山植物的種化大都是經過原地種化 (in situ radiation) 的機制所產生。而且這些起源於橫斷山的物種成為了鄰近高山區域植物多樣性的主要來源。據研究團隊的統計,現今喜馬拉雅山和青藏高原的高山植物類群中各自有 42% 和 44% 是從橫斷山起源的。尤其是在過去 250 萬年間,從橫斷山傳播到喜馬拉雅山和青藏高原的速率明顯加快,顯示在第四紀氣候震盪的時期,橫斷山成為了亞洲高山植物的重要避難所。

橫斷山與喜馬拉雅山和青藏高原的位置關係。圖/Wikipedia

世界最古老的高山植被帶面臨的現世威脅

此刻正值全球生物受到氣候暖化威脅之際,高山植被帶做為目前受害最深的一種生物群落,我們對它們的瞭解越多也就越有可能提高我們減輕它們生存威脅的能力。〈古〉一文提供了我們很多對高山植物保育的再思考。譬如,針對橫斷山高山植被帶能夠存續三千萬年的歷史際遇,〈古〉文作者們認為瞭解歷史上的環境變化如何影響 2000 萬年前的高山植物,可以幫助我們預測今天的氣候變化將如何影響它們的後代。然而也有學者認為如果橫斷山特別突出的植物多樣性不是受到山區內現今環境的影響,而大抵受宰於過去的環境變遷歷史,那麼傳統上預測植物對全球暖化作出反應的方法可能就沒有太大作用了,高山植物的保育工作可能比我們想像的還要困難。

高山植被帶是目前受全球暖化威脅最深的生態系之一。圖/作者攝影

不論如何,研究人員都同意,這些發現對於理解地質和氣象力量如何塑造高山植被帶以及預測它如何應對未來的氣候和景觀變化都有意義。如果我們能夠瞭解高山植物在過去是如何種化以及存續至今的過程,我們可能會更好地掌握它們在下個世紀可能會變得多麼脆弱。

參考資料

  1. Ding, W. N., Ree, R. H., Spicer, R. A., Xing, Y. W. (2020). Ancient orogenic and monsoon-driven assembly of the world’s richest temperate alpine flora. Science, 369(6503), 578-581.
  2. Many beloved garden flowers originated in this mountain hot spot—the oldest of its kind on Earth. https://www.sciencemag.org/news/2020/07/many-beloved-garden-flowers-originated-mountain-hot-spot-oldest-its-kind-earth

 

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「安靜的滅絕」——全球長頸鹿面臨生存危機?

風言
・2021/07/20 ・3593字 ・閱讀時間約 7 分鐘

「世界長頸鹿日」(6/21)剛過不久,一則長頸鹿受到不當圈養甚至死亡的新聞,就躍上媒體版面。長頸鹿雖然不是新聞報導的常客,但大家對牠們應該不會陌生:長頸鹿高高的身影配上非洲草原的日落美景,經常出現於宣傳非洲旅遊的圖片,在世界各地的主要動物園,也幾乎都可以見到牠們的蹤影,牠們應該安好地在非洲生活繁衍著。可是近年的調查發現,原來牠們的數量一直在下降,正靜悄悄地在非洲大地上消失!

長頸鹿高高的身影配上非洲草原的日落美景,經常出現於宣傳非洲旅遊的圖片。圖/Pixabay

無聲無息消失的長頸鹿

和大象和犀牛等野生動物相比,長頸鹿受到的關注相對較小;一直以來針對長頸鹿野外族群的研究也不太多,因此多年來各國均十分缺乏針對牠們族群數目的研究數據。2016 年,多國專家整理了各國零星分散的數據,才發現長頸鹿在過去數十年間的數字大幅下降了 30%:由 80 年代起超過 150,000 隻長頸鹿,下跌至 2016 年時只有約 97,000 多隻。

當所有族群數加起來,97,000 多隻看上去好像還不太差,但實際上若把不同種的長頸鹿分開計算,部份種類和亞種的數目實在下降得驚人,一些族群如努比亞長頸鹿(Nubian giraffe)的數目更大幅下跌超過 9 成。

國際自然保護聯盟從 1963 年起編製瀕危物種紅色名錄(IUCN Red List),根據物種及亞種的滅絕風險,把不同物種族群分成無危、近危、易危、瀕危、極危,以至野外滅絕和滅絕七個級別,代表不同物種族群數目受到的威脅。IUCN 把所有長頸鹿歸成易危(Vulnerable)級別,但也把數個他們認為是亞種的長頸鹿歸成瀕危或極危。這個評級引起了外界對長頸鹿保育的關注。在此之前,由於長頸鹿的族群危機並未受到一般民眾及新聞的注目,所以牠們也被形容為「安靜的滅絕(Silent Extinction)」。

一張含有 地圖 的圖片  自動產生的描述
長頸鹿看似數量不少,其實各族群有著不同程度的滅絕風險,努比亞長頸鹿的數目更下跌超過9成,與科爾多瓦長頸鹿一同被列為極危級別。圖/discovergiraffe

為什麼長頸鹿的數目會直直下降?

對於某些瀕危動物,科學家很了解影響牠們數量下降的主要原因,就如大象和犀牛便因象牙和犀牛角而被大量獵殺;紅毛猩猩的棲地便因森林被大量開發而遭受破壞。長頸鹿在非洲分佈甚廣,為什麼牠們的數量會直直下降?

經過多年的調查和分析,科學家漸漸發現令長頸鹿族群數目下降並不只有單一原因,而是源自不同層面的威脅,在非洲的不同地方,因著環境和文化的不同,長頸鹿受到的威脅也會有分別,下文簡單地把不同的原因說明一下: 

  • 棲地的破壞:廣泛來說,這是現今世界很多物種的第一大威脅,長頸鹿也不例外。世界自然基金會(WWF)估計,瀕危物種紅色名錄內85%受威脅物種的主要威脅,來自棲息地的破壞。在非洲的草原,由於人類對土地有不同的需求,往往在草原大量伐木、放牧、建設農地和市鎮,掠奪了長頸鹿原先應有的棲息環境。很多長頸鹿的棲地也不在保護區範圍之內,令長頸鹿的生活備受威脅。例如在東非北部生活的網紋長頸鹿(Reticultaed Giraffe)便因土地的開發和人類放牧而令牠們的數目下降了 50%。 
  • 棲地破碎化:長頸鹿是大型哺乳動物,需要很大的地方生活,由於人類的開發,很多長頸鹿的棲地被切割而變得破碎。試想像,如果我們家強行被一條通道分成兩部分,那將對生活帶來多大的不便和影響?在東非肯雅和坦桑尼亞生活的馬賽長頸鹿(Masai Giraffe),和在西非尼日爾(Niger)生活的西非長頸鹿(West African Giraffe),均由於城市建設、農業以及畜牧業的開發,使得很多長頸鹿的棲地被人類分割而變得支離破碎,牠們的棲地往往被人類的農地、道路或房屋分隔,這令很多長頸鹿族群被迫分離,也令牠們承受人為意外(如汽車碰撞、被鐵栅傷害)的機會大增。
人類在草原大量伐木、放牧、建設農地和市鎮,掠奪了長頸鹿原先可用的棲地。圖/Pixabay
  • 原住民捕獵:很多原住民會捕獵羚羊、猩猩以及長頸鹿作為肉食的來源,長頸鹿由於身型巨大,牠們的生活範圍很多時候也在保護區以外,所以也是十分受歡迎的「野味」。當中最受此原因影響的便是在東非生活的馬賽長頸鹿(Masai Giraffe),牠們的族群數目已經下降了 50%。在肯亞,有報導指出在一個野味市場,一年可能有多達 800 公斤的長頸鹿肉出賣,而每頭長頸鹿的價值可以高達 600-800 美元。
  • 非法捕獵:捕殺長頸鹿販賣至國外是也長頸鹿族群減少的其中一個原因。近年便有兩隻十分罕見的白化長頸鹿在肯亞被非法獵殺,而引起廣泛的報導。英國的獨立報發現,美國在 2006-2015 年間,入口了 40,000 件從長頸鹿不同身體部份製成的物品,包括骨骼、皮膚,甚至是長頸鹿幼兒的標本。這也是導致努比亞長頸鹿(Nubian Giraffe)數目大幅下降的主因。
  • 政治因素:非洲部份國家多年的戰爭亦令很多長頸鹿的保育工作不能進行,很多地方的政府均無法在生態保育投入大量資源,長頸鹿的保育很多時也需要非政府組織(Non-governmental organization)或私人機構的幫助才能進行。
長頸鹿所面臨的各種人為生存壓力。圖/discovergiraffe

地方發起保護長頸鹿的支援前線

就此看來,保護長頸鹿並不容易,需要多方通力合作,針對不同原因而作出對應的方法。

就棲息地的保護,很多地方政府或私人保育機構會成立保護區,例如尼日爾便有一個專為保護西非長頸鹿而成立的 Koure Giraffe Reserve。在南非和納米比亞,南部長頸鹿(Southern Giraffe)由於相對上得到較多私人保育機構的妥善保護和管理,令牠們的族群數目在四個長頸鹿物種中唯一不跌反升。有保育組織會把長頸鹿轉移到受保護的區域,希望牠們能在新的地方落地生根,成功繁衍。專注長頸鹿保育的保育組織 Giraffe Conservation Foundation(GCF)便在非洲不同國家協助長頸鹿搬家,最近他們便幫助於烏干達的 Pian Upe Wildlife Reserve 成功引進了消失了 25 年的長頸鹿。

重新引入烏干達默奇森瀑布國家公園的羅氏長頸鹿,是努比亞長頸鹿的一個亞種。圖/wiki

在禁止非法貿易方面,長頸鹿在 2019 年被列入瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES)的動物名單附錄 II[註],儘管很多地方的法律只明訂進出口個體需要准許證,卻沒有規範動物身體部位的貿易,但被列入法律保護也是重要的成就。教育方面,很多保育組織也在非洲以及不同地方進行教育推廣,向公眾和下一代灌輸保育長頸鹿的知識。

除了合適的政策,增加對不同地方長頸鹿的認識也十分重要。保育專家近年便提倡正確的長頸鹿分類,生物學家也在非洲各地進行人類對長頸鹿族群影響的研究,希望更能針對性地為保育政策提供重要的資訊。

綜合來看,長頸鹿的生存受到多種原因的威脅,要全面保育長頸鹿免受滅絕的危險,需要政策、法律、科研、教育等一系列的配套措施,看來,我們還有漫漫長路要走。希望在各方的努力和大家的關注下,長頸鹿的族群可以穩定下來,讓我們及下一代可以繼續在非洲的草原上欣賞到這種美妙的動物。

註解

  • 瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES),是於 1963 年起草、1975 年正式執行的一份國際協約,其目的是希望透過限制對野生動植物的出口和進口,確保野生動植物的國際交易不會危害到物種本身的生存。

參考資料:

  1. 聯合新聞網:頑皮世界將引進18隻長頸鹿 挨轟飼養條件差10年死4隻
  2. Giraffe Conservation Status. Giraffe Conservation Foundation. https://giraffeconservation.org/giraffe-conservation-status/
  3. Giraffe. The IUCN red list of threatened species. https://www.iucnredlist.org/species/9194/136266699
  4. Giraffes facing ‘silent extinction’ as population plunges. BBC News. https://www.bbc.com/news/science-environment-38240760
  5. Losing their homes because of the growing needs of humans. World Wild Fund. https://wwf.panda.org/discover/our_focus/wildlife_practice/problems/habitat_loss_degradation/ 
  6. Two rare white giraffes killed in Kenya. National Geographics. https://www.nationalgeographic.com/animals/2020/03/rare-white-giraffes-poached/
  7. CITES conference responds to extinction crisis by strengthening international trade regime for wildlife. The Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES). https://cites.org/eng/CITES_conference_responds_to_extinction_crisis_by_strengthening_international_trade_regime_for_wildlife_28082019
  8. Kenya’s giraffes slump under local bushmeat trade. African Wildlife Foundation. https://www.awf.org/news/kenyas-giraffes-slump-under-local-bushmeat-trade
  9. A bold plan to save Africa’s shrinking giraffe herds. National Geographics. https://www.nationalgeographic.com/animals/article/bold-plan-to-save-africas-giraffes-feature
  10. Bushmeat hunting: The greatest threat to Africa’s wildlife? Mongabay. https://news.mongabay.com/2020/10/bushmeat-hunting-the-greatest-threat-to-africas-wildlife. /https://news.mongabay.com/2020/10/bushmeat-hunting-the-greatest-threat-to-africas-wildlife/
  11. Bibles, bar stools and cowboy boots: How the US market in giraffe products is driving their ‘silent extinction’. Independent. https://www.independent.co.uk/environment/illegal-wildlife-trade-giraffes-extinction-africa-us-hunting-markets-a9674996.html?fbclid=IwAR26w_Cnt2g4OTmrTefItL1vBjT5Di1RKbHo0EBBZUFcSw2NyJ862iZSles
  12. In Tanzania, Survival of Giraffes Is Influenced by How Close They Live To Towns. Science The Wire. https://science.thewire.in/environment/in-tanzania-survival-of-giraffes-is-influenced-by-how-close-they-live-to-towns/

 

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