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積水鳳梨的開心農場

週日閱讀科學大師_96
・2014/03/03 ・802字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 456 ・五年級

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編譯 / 黃洛維

在森林的頂端,也就是「林冠」(canopy),常常可以看到附生植物。有一種常見的附生植物是屬於鳳梨科的,被稱為積水鳳梨。積水鳳梨會利用它們的根,緊緊抓住樹的枝幹。它們的花苞周圍長出許多長型的葉子。下雨時,雨會沿著這些葉子流入中央的花苞中。花苞中積水,會形成一個小池塘。這個小池塘是一個迷你的生態系。落葉或是其他的植物殘骸會落入這個小池塘。小鳥和小型哺乳動物會來池塘喝水,也常將牠們的排泄物留下。蚊子會到水中生卵。蜻蜓的幼蟲也會吃蚊子的幼蟲。這裡還有一種其他環境所沒有的色彩鮮豔小青蛙。有時,螃蟹,蠑螈,蛞蝓,蚯蚓,甲蟲,蜥蜴,和小型蛇類也會來到這個小池塘。

積水鳳梨提供了動植物棲息的場所,小池塘也收集了許多有機物質,供給積水鳳梨許多營養。這些營養對積水鳳梨來說是很珍貴的,因為它們無法像一般植物從土壤中吸收養分。

積水鳳梨的仿生應用是一個立體的農業耕種方式。就像積水鳳梨所生活的森林,也是立體的。一般的農地,是以平面的方式來種植作物。傳統的平面農地有許多限制。比如,能耕種的土地是很有限的,並且在人口集中的城市,通常無法自給自足,而需要從外地運送大量的食物。人口一直在成長,都會中的人口也是持續的在成長。一個立體的耕種空間,可以讓土地得到更好的利用,也就是每單位土地的產出可以增加。並且可以讓食物的種植更靠近人群,讓人可以食用在地食材。這個立體農場利用水耕,也讓營養能在系統裡循環,就像積水鳳梨與它的小生態系一樣。

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積水鳳梨的花苞呈凹陷狀,可以孕育許多生物,也是自身營養的重要來源。
積水鳳梨的花苞呈凹陷狀,可以孕育許多生物,也是自身營養的重要來源。

原文出處:Ask Nature-Epiphytes capture nutrients: bromeliadsAsk Nature-Vertical farming

研究文獻:Attenborough, D. 1995. The Private Life of Plants: A Natural History of Plant Behavior. London: BBC Books. 320 p.

轉載自週日閱讀科學大師

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週日閱讀科學大師_96
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「週日閱讀科學大師系列講座」活動主要提昇一般民眾對自然科學、人文社會科學及工程科學的興趣及關切;並引發青年學子對於科學研究的興趣及行動,進而推廣至中學生的科學素養,讓科學教育普及至各社會階層。歡迎造訪FB專頁

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環境 DNA 猛獁象現蹤,化石消失幾千年後才真正滅團?
寒波_96
・2023/01/13 ・3575字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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一萬多年前冰河時期結束後,許多地方的生態系明顯改變,例如歐亞大陸和美洲的猛獁象都滅絕了,僅有少少倖存者,殘存於北冰洋的小島一直到 4000 年前。

上述認知來自對化石遺骸的判斷,可是最近由環境沉積物中取樣古代 DNA 分析,卻指出猛獁象等幾種生物,在亞洲和美洲大陸其實又延續了好幾千年。這些證據可靠嗎,猛獁象到底什麼時候滅絕?

距今 200 萬前的格陵蘭,生態想像圖。圖/Beth Zaikenjpg

古時候的環境 DNA,創下 200 萬年紀錄

DNA 原本位於生物的細胞之內,生態系中有很多生物,時時刻刻留下各自的 DNA,從土壤、水域等來源取樣分析所謂的「環境 DNA」(environmental DNA,可簡稱為 eDNA),能得知環境中包含哪些生物。

如果環境樣本能保存成千上萬年,那麼定序其中的 DNA 片段,再加上化石、花粉等不同線索,便有希望窺見古時候的生態系。

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威勒斯勒夫(Eske Willerslev)率領的一項研究,藉由此法重現來自格陵蘭沉積層,距今 200 萬年之久的 DNA 片段,2022 年底發表時成為年代最古早的 DNA 紀錄,也得知當年存在格陵蘭的眾多植物與動物。[參考資料 5]

最出乎意料的莫過於乳齒象(mastodon),由於缺乏化石,古生物學家一直認為那時候的乳齒象,並未棲息於這麼北的地帶,此一發現充分展示出古代環境 DNA 的價值。然而 DNA 的探索範圍也明顯有侷限,例如該地區出土超過 200 個物種的昆蟲化石,DNA 卻只能偵測到 2 種。

猛獁象化石無存後幾千年,依然有留下 DNA

當時間尺度是百萬年時,實際是 200 萬 3300 年或是 199 萬 8700 年,也就是 200.33 或 199.87 萬,幾千年的誤差範圍無關緊要。但是當探討對象是最近一萬年,猛獁象的 DNA 究竟存在於 9000 或 6000 年前,意義就差別很大。

這兒的「猛獁象」都是指真猛獁象(woolly mammoth,學名 Mammuthus primigenius)。由另一位古代 DNA 名家波因納(Hendrik Poinar)和威勒斯勒夫各自率隊,同在 2021 年底發表的論文獲得類似結論:猛獁象化石消失的幾千年後,沉積物中仍然能見到 DNA,可見還有個體又存續幾千年。[參考資料 1, 2]

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威勒斯勒夫主導論文的取材地點。以北極為中心,視角和台灣人習慣的地圖很不一樣。圖/參考資料 2

波因納率領的研究探討白令東部,也就是如今加拿大的育空地區,距今 4000 到 3 萬年前的沉積層;結論是原本認為早已消失的美洲馬、猛獁象,一直延續到 5700 年前。威勒斯勒夫戰隊取材的地理範圍廣得多,包括西伯利亞西北部、中部、東北部、北美洲、北大西洋,判斷猛獁象生存到 3900 年前。

更詳細看,威勒斯勒夫主導的論文指出,猛獁象在西伯利亞東北部最後現蹤於 7300 年前,西伯利亞中北部的泰梅爾半島(Taimyr Peninsula)為 3900 年前,此一年代和北冰洋的外島:弗蘭格爾島(Wrangel)之化石紀錄相去不遠。而北美洲則是 8600 年前,比波因納戰隊的 5700 年更早。

如果兩隊人馬的判斷都正確,意思是猛獁象(與某些大型動物)在北美洲延續到 5700 年前,在亞洲大陸與外島到 3900 年;比起當地出土最晚化石的時間,皆更晚數千年。

只有 DNA 不見化石,會不會是死掉好幾千年仍一直外流 DNA?

根據化石紀錄,冰河時期結束後,仍有少少生還的猛獁象在弗蘭格爾島一直延續到 4000 年前。由此想來,當大多數同類已經滅團時,某些地點還有孤立的小團體延續,並不意外。只是我們不見得能見到化石。

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然而,威勒斯勒夫主導的論文受到挑戰。質疑者提出,猛獁象這類動物住在寒冷的環境,去世後遺體如果被冷凍保存,又持續緩慢解凍,在接下來的幾千年便有可能不斷釋出新鮮的 DNA,讓我們誤以為仍有活體。[參考資料 3]

舉個極端狀況。假如 2 萬年前死亡的猛獁象,去世後一直冷凍在冰層中,現在被我們取出解凍,也許其中仍保有不少生猛 DNA,可是實際上牠已經去世很久了。

上述質疑,應該是這類研究手法共通的潛在問題。發生在一百萬年前無關緊要,一萬年內卻會導致不小的誤判。

喔~~喔喔~~喔喔~~喔喔~爪爪

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距今 1 萬多年前的育空,生態想像圖。圖/Julius Csotonyi

化石消失的時刻,往往比生物滅團更早

威勒斯勒夫戰隊則回應表示:論文結論沒有問題,沈積層中取得的古代 DNA 確實來自那時在世的動物。我覺得不論觀點是否正確,回應的思路都值得瞧瞧。[參考資料 4]

為什麼動物依然存在時,見不到當時的化石紀錄?主因是動物去世後,只有極低比例的個體會變成化石。一種動物在滅團以前,通常個體數目持續降低,少到一個程度後,還能留下化石的機率已逼近 0 。所以化石紀錄最後的時間點,早於動物實際消失的年代。

和化石相比,動物遺留 DNA 的機率遠高於化石。活生生的動物就會持續排放 DNA,死亡身體分解後又會釋出不少; DNA 未必會留在原本生活的地點,不過如今的偵測技術足夠敏銳,即使只有幾段也有機會抓到。

猛獁象,活的!

是否有可能,猛獁象去世幾千年仍持續釋出 DNA 片段?的確無法排除可能性。不過這項研究中有 4 個方向,支持沉積層之 DNA 源於族群規模大減,卻依然活跳跳的猛獁象。

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不同時間,各地猛獁象的粒線體 DNA 型號。可以看出趨勢是,猛獁象分佈的範圍愈來愈窄,遺傳型號也愈來愈少。圖/參考資料 2

第一,如果環境中的 DNA 來自死亡多時的動物,那麼各地區應該都會見到類似現象。實際上只在少部分取樣地點偵測到。

第二,假如猛獁象遺骸緩慢分解,DNA 持續進入沉積層,同一地點的不同取樣應該都能見到。可是同一處地點,只有少數樣本能抓到猛獁象 DNA。

第三,不同沉積層取得的環境樣本,包含當時生態系中很多生物的 DNA。存在猛獁象 DNA 的樣本,也能見到適合猛獁象生態系的其他植物;表示猛獁象的命運,很可能與適合牠們生活的環境同進退。

第四,倘若較晚沉積層的猛獁象 DNA,直接源自較早去世的個體,遺傳多樣性應該不會變化。然而較晚出現的粒線體型號明顯變少,後來只剩下一款。

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實際狀況沒人可以肯定。我覺得前三點,都涉及樣本保存的潛在問題,干擾因素較多。第四點大概是最有力的證據,支持環境沉積物中留下的 DNA 並非源於死象遺骸,而是活體猛獁象。

研究日新月異,腦袋也要趕上

科學研究日新月異,不少人見到論文寫什麼就信以為真,卻不了解做研究其實有很多限制,即使是結論「正確」的論文,也會處處碰到解釋的侷限。

持續搜集證據,反覆思考才能進步。腦袋要靈活運用,但是也不要胡亂腦補!

延伸閱讀

參考資料

  1. Murchie, T. J., Monteath, A. J., Mahony, M. E., Long, G. S., Cocker, S., Sadoway, T., … & Poinar, H. N. (2021). Collapse of the mammoth-steppe in central Yukon as revealed by ancient environmental DNA. Nature Communications, 12(1), 1-18.
  2. Wang, Y., Pedersen, M. W., Alsos, I. G., De Sanctis, B., Racimo, F., Prohaska, A., … & Willerslev, E. (2021). Late Quaternary dynamics of Arctic biota from ancient environmental genomics. Nature, 600(7887), 86-92.
  3. When did mammoths go extinct?
  4. Reply to: When did mammoths go extinct?
  5. Kjær, K. H., Winther Pedersen, M., De Sanctis, B., De Cahsan, B., Korneliussen, T. S., Michelsen, C. S., … & Willerslev, E. (2022). A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA. Nature, 612(7939), 283-291.

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
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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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失戀要吃「香蕉皮」,原來是真的?不但營養,還可以做甜點!
Evelyn 食品技師_96
・2022/09/30 ・3699字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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香蕉皮太難吃?磨成粉就好啦!

香蕉氣味芬芳、味甜爽口、肉軟滑潤,幾乎人人都愛吃。通常大家吃完香蕉後,剝下的香蕉皮,都直接扔進垃圾桶。然而,根據外媒 ScienceDaily 的報導,其實香蕉皮的營養價值很高,被丟掉實在太可惜了!

香蕉皮因纖維含量極高(纖維質約佔了一半),不適合生吃,但 ACS 食品科學與技術期刊上最新的研究發現,這些香蕉皮乾燥後,磨成一種富含纖維、鎂、鉀和抗氧化物的「香蕉皮粉」,即可廢物再利用。

科學家們嘗試將香蕉皮粉取代一部分的麵粉,加入甜餅乾的麵糊中,製作成香甜的香蕉皮餅乾。結果發現香蕉皮粉取代麵粉比例愈多的餅乾,纖維、酚類物質含量愈高,抗氧化活性更好。

其中,以 7.5% 香蕉皮粉取代麵粉所做出來的餅乾,風味甚至比只用麵粉烘烤的餅乾更加美味[1]。如此看來,我們似乎可以利用香蕉皮粉替換掉麵包、蛋糕或餅乾配方中的精緻麵粉,使這些邪惡的烘焙點心變得更營養。

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香蕉皮真的有那麼厲害嗎?

國立中興大學食品安全研究所、食品暨應用生物科技學系及食品業者共同開發的香蕉皮餅乾產品「Happy 蕉朋友」。圖 / 遠見雜誌

香蕉營養又好吃,其實「皮」比果肉更營養?!

香蕉果肉本身含有豐富的營養成分,包括鉀、鎂、葉酸、維生素 C、維生素 B6、色胺酸及膳食纖維等。果肉柔軟香甜,無種子且易剝皮,如此方便又營養的水果幾乎人人愛吃[2]

而香蕉皮的營養價值更勝果肉,除了擁有果肉原本的營養素之外,還含有更多的膳食纖維、蛋白質、色胺酸、血清素與其它生物活性物質。據研究,香蕉在成熟的時候,香蕉皮中的血清素濃度是果肉中的三倍[3]

傳統上,香蕉皮被視為一種中藥材,〈中藥大辭典〉中提到《廣東中藥》如此記載:「蕉皮為芭蕉科植物甘蕉之果皮,原植物見香蕉條。秋季收拾蕉皮曬干。果皮,鮮者黃綠色,干者黑褐色,呈不規則之條塊狀, 軟而韌,纖維眾多,具有較長的果柄,柄之纖維性較強,長約 4 至 5 厘米。以干燥、潔凈者為佳。主產廣東。內服治痢疾。炒過煎水服,治霍亂肚痛。煎水洗治皮膚瘙癢。」

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而在現代藥理上,許多動物實驗已證明,香蕉皮具有抗氧化、改善情緒、治療憂鬱症、抗腫瘤和降血壓等效果[4]

香蕉在成熟的時候,香蕉皮中的血清素濃度是果肉中的三倍。圖/Unsplash

阿嬤說:「失戀就要吃香蕉皮!」,真的假的?

說到香蕉皮具有改善情緒的效果,讓人不禁想起有一種說法是「失戀要吃香蕉皮」,這是為何?

因為香蕉皮中含有豐富的兩種物質,分別是色胺酸與血清素。

色胺酸(tryptophan)是無法經由人體合成的必需胺基酸,只能從食物中攝取而來。其可減少抑鬱症狀和焦慮、提高睡眠效率和睡眠時間、改善經前症候群、調節腸道微生物組成和多樣性、抗發炎、抗氧化等作用。

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而色胺酸亦是「血清素」的前驅物,血清素(serotonin)是人體中重要的神經傳導物質。

色胺酸在腦幹中的縫核神經細胞被轉化為 5-羥基色胺酸(5-hydroxytryptophan, 5-HTP),5-HTP 在血液中被運送到大腦轉換成血清素,也稱為 5-羥色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)[5]

血清素是大腦的一種快樂因子,可幫助穩定情緒和抗抑鬱 、減緩神經活動,達到身體放鬆,引起愉悅和睡意的作用。另外,香蕉所含的維生素 B6 也可刺激血清素的產生[2, 5]

香蕉皮含有血清素,可以幫助穩定情緒和抗抑鬱。圖/Pexels

青香蕉抗性澱粉可替代麵粉做成更營養的甜點

雖然香蕉皮營養價值高,又可以幫助心情變好,不過應該沒有消費者會想直接吃皮…

不用擔心,其實我國早在 2003 年,就利用國產青香蕉加工,連皮攪碎、過濾水份,去除雜質使澱粉沉澱,反覆脫水再磨成細粉,製成具高含量抗性澱粉的「青香蕉高纖維粉」[6, 7]

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它具有顏色白、吸水性低的優點,可應用於麵包及糕點等烘焙製品,強化膳食纖維並調整產品質地,提升產品附加價值[6]

但之所以使用青香蕉,而不是黃熟香蕉,是因青香蕉的抗性澱粉(resistant starch, RS)含量較高。

抗性澱粉,是一種不易被人體消化吸收的澱粉,與膳食纖維具有類似的效果,除了不易消化吸收,增加飽足感,促進腸胃道蠕動。還能抑制餐後血糖升高,降低胰島素分泌,增加脂肪代謝速率,不易囤積脂肪,是良好的澱粉選擇。

據研究,以青香蕉抗性澱粉取代部分麵粉所製成的吐司,不但降低吐司的升糖指數(glycemic index, GI)[註],且風味、口感及色澤比一般的吐司更受到消費者的喜愛[8]

在臺灣,香蕉一年四季都盛產,但有時產量過剩造成價格低落,利用這套技術,就可以解決部分香蕉滯銷的問題[6]

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國產青香蕉高纖維粉富含抗性澱粉。圖 / 參考資料 6
國產青香蕉高纖維粉製成的高纖涼麵。圖 / 參考資料 6

香蕉皮健康又營養,由它做的點心就可以放心吃嗎?

不過就算香蕉皮營養價值這麼高,也不代表我們可以盡情享用香蕉皮做的烘焙點心。

以先前提到的研究結果為例,香蕉皮餅乾確實比一般的餅乾營養價值高,但本質上仍是餅乾,一樣含有麵粉、油與糖的精緻食品,一樣會吃進許多熱量與油脂,最終導致肥胖。

所以香蕉皮做的點心還是適量解饞就好,不能因為它比較健康就吃得太過分囉!

除了香蕉皮之外,其實許多水果果皮的營養素比果肉來得多,這是因為果皮通常含有更豐富的植化素(phytochemicals),指的是存在於植物中的天然化學物質,為植物天然色素和氣味的主要來源,人體無法自己製造,必須從各種食物中攝取[9]

植化素在人體中可以清除自由基、抗氧化、降低發炎反應或提升抵抗力,而不同顏色的蔬果含有不同種類的植化素,像是蘋果皮含有多酚類、槲皮素、花青素(紅蘋果才有)[10];葡萄皮含有多酚類和花青素(紫葡萄才有)[2]

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紅蘋果含有多酚類、槲皮素、花青素;紫葡萄含有多酚類和花青素。圖/Pixabay

不過這些營養的植化素經過加工後,可能或多或少被破壞、流失掉。一般來說,光線、空氣,還有 pH 值變化、溫度和接觸到金屬陽離子等,都是影響植化素變質的因素。

當然,除了蘋果和葡萄之外,水梨、蕃茄、桃子、李子等都是很適合連皮一起吃的水果。這樣不但省了削皮的麻煩,還可以攝取到豐富的植化素及膳食纖維,更減少廢棄物的產生[11]

不過要注意的是,記得要將果皮刷洗乾淨後再分切,以避免刀子將果皮細菌帶進果肉喔!

註解

  • 升糖指數(glycemic index, GI):是以「食用純葡萄糖後的血糖增加值」為基準,和「食用其他食物後血糖之增加值」來比較所得之指數,可藉以評估食用不同食物後,對餐後血糖造成的影響。一般來說,葡萄糖的分子小,容易被腸胃道吸收,因此會引起較大的血糖起伏,GI 值也會比較高[12]

參考資料

  1. Shafi, A., Ahmad, F. and Mohammad, Z. H. 2022. Effect of the Addition of Banana Peel Flour on the Shelf Life and Antioxidant Properties of Cookies. ACS Food Science and Technology 2: 8 1355-1363.
  2. 行政院農業委員會,2019。10 香蕉/15 葡萄。國產農漁畜產品教材。
  3. Gonçalves, A. C., Nunes, A. R., Alves, G. and Silva, L. R. 2021. Serotonin and melatonin: plant sources, analytical methods, and human health benefits. Revista Brasileira de Farmacognosia 31: 2 162-175.
  4. 韋婕婷,2013。香蕉果皮與一枝香之生物活性成分之探討。國立宜蘭大學食品科學系碩士學位論文。宜蘭。
  5. 高澔宇,2019。香蕉花、皮、果肉作為機能性食材之可行性研究。天主教輔仁大學生命科學系研究所碩士論文。新北。
  6. 行政院農業委員會,2003。國產青香蕉高纖維粉之開發與應用。農政與農情第 258 期。
  7. 行政院農業委員會,2003。國內第一家青香蕉製成抗性澱粉 獲日本人青睞。農業知識入口網。
  8. 陳麒升,2021。綠香蕉加工對香蕉產業影響的研究。國立臺灣大學生物資源暨農學院生物產業暨傳播發展學系碩士論文。臺北。
  9. 衛生福利部國民健康署,2021。天然蔬果 抗疫給力 吃出五彩人生
  10. 行政院衛生署。蘋果 記憶之果的營養成分。財團法人台灣癌症基金會。
  11. 衛生福利部國民健康署,2018。低碳飲食 愛護地球守護健康 國健署提供選購三原則 讓減碳從飲食做起
  12. 衛生福利部國民健康署,2022。「國人膳食營養素參考攝取量」第八版 – 碳水化合物
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Evelyn 食品技師_96
23 篇文章 ・ 27 位粉絲
一名食品技師兼食品生技研發工程師,個性鬼靈精怪,對嗅覺與味覺特別敏銳,經訓練後居然成為專業品評員(專業吃貨)?!因為對食品科學充滿熱忱,希望能貢獻微薄之力寫些文章,傳達食品科學的正確知識給大家!商業合作請洽:10632015@email.ntou.edu.tw

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野生動物們,別來可無恙?
GJW_96
・2022/07/06 ・4031字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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  • 作者:翁國精/國立屏東科技大學野生動物保育研究所 副教授
山羌。圖/inaturalist

小時候,我對野生動物最深刻的印象是來自高雄縣旗山、六龜、甲仙一帶林立的山產店。像是倒掛在鳥籠裡的狐蝠、瑟縮在狗籠裡的白鼻心、炒得香噴噴的山羌肉,還有跟橡皮筋一樣久嚼不爛的飛鼠肉(是的,我嚼過橡皮筋),都帶給我很大的衝擊。

這時期的台灣森林,是一個由消費市場驅動,獵人扮演頂級掠食者的生態系,同時,開墾和伐木,也夾擊著野生動物的生存。後來,在民國 78 年野生動物保育法頒布後,這種色香味俱全的野生動物體驗,逐漸走入歷史。而沒有了野生動物的消費市場,原住民也不再依賴狩獵作為經濟來源,再加上國家公園、保護留區相繼設立,野生動物開始獲得了休養生息的契機。

野生動物們過得好嗎?透過自動相機一探究竟

所以,這些年來野生動物們過得好嗎?問題的答案從來就是個謎。
即便在國家公園裡面也只有零星、短期的動物相調查。

到底台灣的野生動物資源如何變化?保育工作是否有成效?就連生態學者也難以一窺全貌。2013 年,鼬獾狂犬病爆發,我們終於意識到,自己對於野生動物資源缺乏掌握。

原先,我們以為 1961 年後,台灣就已經沒有動物的狂犬病案例,那麼,2013 年的爆發,到底是新的境外移入疫情?還是代表其實這 50 年來,狂犬病在台灣從來沒有消失過?

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鼬獾。圖/inaturalist

​​​​​​雖然現在基因定序的技術非常成熟,但是我們沒有 50 年前的病毒基因可供比對,於是鼬獾的族群變化就成了最關鍵的答案。如果台灣的狂犬病從來沒有消失,則鼬獾應該已經適應與病毒共存,成為保毒宿主,族群不會有劇烈的變動;但如果這波爆發是新傳入的疫情,則鼬獾的族群勢必受到衝擊,會有非常明顯的減少。

可惜的是,台灣從來沒有針對任何野生動物做長期的監測,所以林務局與防檢局在狂犬病爆發後開始合作,在苗栗、南投、台東等三個狂犬病最早出現的縣市以自動相機監測鼬獾。之後由林務局逐步擴大規模至全台及蘭嶼、綠島,在林班地架設自動相機監測樣點,拍攝中大型的哺乳動物。

目前為止,台灣以及蘭嶼綠島共有將近 300 個自動相機的監測樣點持續運作中,且監測樣點的數量,也仍在持續增加中。

重新開始監測野生動物!

自動相機是目前野生動物監測方法中效率最高,且最廣泛被使用的調查工具(圖1),操作方法可以標準化、自動化且全年無休。這些相機由巡山員負責操作及回收資料,各林管處承辦人員辨識照片,屏東科技大學野生動物保育研究所、以及嘉義大學森林暨自然資源學系,負責訓練人員及確認資料正確性,之後進行分析及撰寫報告(參考資料1),而中央研究院的生物多樣性研究中心,則負責開發軟體、並建立「臺灣自動相機資訊系統」(圖2),提供照片資料倉儲、搜尋、統計分析等功能。

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圖1:監測野生動物的自動相機。
圖2:中央研究院生物多樣性研究中心負責開發的臺灣自動相機資訊系統。目前尚未公開。

為了反應動物族群量的變化趨勢,所有照片資料都被轉換成「單位時間拍到的有效照片數」,概念上相當於「單位努力捕獲量」,國際上慣稱為相對豐度指標 (relative abundance index),國內則慣稱為 OI 值(occurrence index)。

這個指標受到動物族群量和動物活動頻度的影響,兩個因子的變化都會改變指標,所以並無法直接用指標值換算出動物的實際族群量;也因為如此,我們通常將指標值稱為族群豐度或相對豐度,而不是實際族群量或族群密度。

但是根據許多研究,這個指標和實際的族群量呈高度的正相關,也就是動物數量增加的時候,指標也會上升,動物減少的時候指標,會隨之下降,因此很適合用於反應動物族群量的變化趨勢。目前的哺乳動物長期監測網,有將近 300 台相機持續運作當中,跨單位的合作,讓陸域中大型哺乳動物的監測邁向長期化、系統化、標準化、公開化的里程碑。

雖然過去我們曾錯過了數十年,但經過了這些年的監測,我們發現哺乳動物們除了石虎還需要我們再加把勁之外,其他物種其實都過得還不錯,而且無論是不是保育類都是如此(圖3)。山羌、山羊、水鹿豐度不斷上升,狩獵壓力不曾稍減的野豬趨勢持平,鼬獾似乎已經從狂犬病的侵襲中回穩,穿山甲也有穩健的表現。

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圖3:。林務局自動相機長期監測網的監測成果。

台灣森林的樣貌正在演替

這樣看來,台灣的森林似乎再度欣欣向榮了?可惜,其實未必。

因為頂級掠食者的減少,目前草食獸正逐漸接手,主宰森林的演替方向。擁有登山經驗的朋友或許會發現,某些中高海拔森林中的芒草牆消失了,森林底層的植被比過去更稀疏甚至消失(圖4,圖5),從前需要砍草鑽行的苦日子不再,造林用的苗木,也因為被草食獸取食而導致造林失敗。

圖4:在草食獸的啃食下,一定高度(稱為啃食線,browsing line)以下的樹葉、附生植物及地被植物都幾乎消失。圖為楠梓仙溪林道旁的森林。
圖5:梅蘭林道盡頭七溪山一帶,海拔約 2300 公尺。
左圖為 2006 年 12 月所攝,右圖為 2015 年 12 月同一地點所攝,可見芒草及其他地被植物幾乎完全消失(屏科大森林系吳幸如老師提供)。

以水鹿為例,許多地區開始出現水鹿啃食樹皮的現象(圖6),像是知本森林遊樂區、塔塔加遊憩區(圖7)、南橫天池及沿線的登山步道等(圖8),連遊客都向國家公園表達關切。水鹿啃樹皮的時候還會挑選樹種,而且偏好啃食小樹。這種選擇性的啃食,正慢慢改變台灣的森林樹種組成,甚至是演替的方向,當然也陸續影響了共同生活在森林中,依賴這些植物的小型哺乳動物、鳥類和昆蟲等。

台灣的森林,正從鐘擺的一端——頂級掠食者主宰的世界,擺向另一端——草食獸決定的樣貌。

圖6:水鹿在楠梓仙溪林道啃食紅檜樹皮。掃描 QR code可看影片。
圖7:塔塔加黑森林步道上遭水鹿啃食的鐵杉與光禿的地表。(周庭安/攝)
圖8:南橫天池遭水鹿啃食的五葉松。

事實上,野生動物數量的改變不僅僅影響森林的樣貌,更回過頭來衝擊著人類的文化和對於保育的思考。因為野生動物的增加,獵人不再需要翻山越嶺追尋獵物的蹤影,狩獵範圍逐漸退縮到部落附近,甚至能夠當天來回。狩獵的技能、山林智慧的傳承,以及傳統領域的維護,都因此而面臨危機。

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雖然狩獵活動未曾消失,但早已對野生動物不構成威脅,如同墾丁的梅花鹿,因為成功的復育而導致高位珊瑚礁森林及農作物受到危害,迫使墾丁國家公園必須逐步「回收」野放成功的鹿隻。未來,會不會有一天,水鹿將會從人們心目中的「森林吉祥物」,轉變為森林和農作物的害獸?

台灣水鹿。圖/inaturalist

小結

過去,獵人們會注意動物的數量,而調整自己的狩獵頻度和地點,多的時候多打,少的時候就少打、或者換地方打,讓動物有休養生息的機會。換句話說,獵人其實就是自然資源的經營管理者,而狩獵文化,則是一種永續的資源利用模式。

而從野生動物經營管理的角度來看,野生動物是一種可再生資源,人類可對野生動物做合理的利用,並確保其永續生存。為了維護生物多樣性,物種間不平衡的現象可以由人類適度介入處理。

所以,從現狀來看我們曾經勾勒的保育的美好願景,是不是遺漏了我們自己?

人類和野生動物都是生態系的一份子,彼此以有形無形的方式聯繫著​​。目前草食動物族群量上升主要是因為原有的捕食者幾乎消失,但捕食者消失,卻不是一個正常的生態系應有的現象。

圖/envato elements

草食動物對森林環境的衝擊,會影響到共域的其他物種,例如森林底層的昆蟲、鳥類、其他哺乳動物等,以及森林的發育和演替。如果任其發展,除了森林裡的動植物受衝擊,也會因為跟人類的接觸而引發疾病、交通安全、農損等問題,最後草食動物的族群,也會因為超出環境承載量而快速崩毀。

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當我們忘了把自己加入願景的規劃中,就會讓好不容易回歸自然的梅花鹿轉眼變成害獸被回收,或者如獼猴面臨我們的危害防治手段;而當我們只考慮自己的時候,就會造成像流浪犬貓、被放生的外來種等等對環境和動物帶來的危害。​​​​食物鏈中雖然有掠食者和獵物之分,但沒有永遠的強弱和輸贏,兩者永遠互相依存。

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GJW_96
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目前任職於國立屏東科技大學野生動物保育研究所,專注於水鹿的研究。