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榆樹戰爭-淺談路樹移植

活躍星系核_96
・2014/05/23 ・2124字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

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文/Bob Li Schwager(嘉大森林系畢業多年,現在對環境、醫療和人類行為都有濃厚的興趣)

移樹的爭議點在哪?

今天在台灣,路樹移植爭議很大的原因,總一句的來說就是因為用不合法規的方式做移植,其成本遠低於花三到六個月以上的時間做養根斷根健化樹體的動作之後,才在合宜的季節移到適當的地點。而且要是四線道兩旁含中央分隔島的樹都要移走的話,幾乎等於要整條馬路封路半年左右才能順利的把樹移走。

也就是因為這樣,廠商不需要去思考把樹留在原地的可能性,只要把樹直接挖了載走,簡單了事。

愚今天就是想站在樹木學植物學的立場,簡單的介紹說為什麼移植一棵樹要封四線道馬路半年左右才有辦法移走,文長慎入,不過如果有興趣了解的話就加減看看吧。

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簡述一下植物學與植物生理學

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此為根的型態圖,最底下是根冠,旁邊的短鬚就是根毛。(摘自維基百科)

一棵樹要向外生長,有三個主要的生長點:

頂芽-就是樹向上生長的部位,顧名思義就是最頂端的芽啦。

側芽-生長枝枒花果實的部位,如果頂芽被摘除的樹,通常會有個側芽漸漸取代頂芽的功能,所以樹就會長的彎彎曲曲的啦。

根冠-根系向外並往下擴展的生長點,位置在根的末梢。

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樹葉的生理作用主要有光合作用蒸散作用,光合作用的話可以製造樹木生長維持生命所需要的養分,蒸散作用則是可以增加根毛吸收土壤養分水分時候的吸收能力。

根毛的部位都在根的末段,主要功能是吸收土壤養分與水分,若是透過樹葉的蒸散作用讓樹體本身水分牽引產生虹吸作用,則可以增加水分的吸收效率。

移植的方式

基於以上各部位的重要性和生理作用,所以有人就認為要是萬一真的要移樹,最好的方式就是所謂的全樹冠移植。

 

簡單的講就是樹冠幾乎不做修枝,樹根的部分則做養根斷根,達到樹體健化的目的。

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養根斷根的步驟又稱做根回,首先找2公分直徑以上的側根環狀剝皮,讓切除處的前端累積大量的養份與根部生長激素以利根毛的生長,木質部的部分也可以讓水分繼續傳輸不至於造成樹木因缺乏水分而死亡,但施作時必須塗抹抗菌劑以防止病原菌入侵。

將側根環狀剝皮並塗抹抗菌劑。(摘自《樹木種植手冊》-基盤整備概念篇)
將側根環狀剝皮並塗抹抗菌劑。(摘自《樹木種植手冊》-基盤整備概念篇)

接著就是製作土球,其直徑一般約為樹幹米高直徑三至四倍。若欲立刻移植不經根回作業程序,則土球之直徑約需樹幹直徑十倍左右 (ISA 的標準 )。然後讓根毛生長,依樹種的不同,快的話也要三到六個月。而且要是樹齡較大的話,養根斷根的動作最好要做到兩次甚至以上,才可以增加其存活率,完成上面的步驟之後再包覆好避免樹皮碰傷用吊車吊到卡車上載走。

因為上面的作法除了大量的人力物力之外,還要花十分長的時間,甚至還沒討論到移植後土壤的改良、病蟲害與其他需要注意的事項,所以就有一些折衷的作法,像是適度的修剪枝葉不超過三分之一以上以方便運送(但是傷口要用蠟或是南寶樹酯做傷口的包覆處理),或是養根斷根只做一次。但是這些折衷的作法,只會讓樹木移植的存活率更低。

若是更甚者,過度的修掉枝葉,導致沒有樹葉行光合作用製造養分修補傷口,因為少了蒸散作用間接使的虹吸作用也降低導致水份吸收率降低。沒有好好做養根斷根使的根毛根冠幾乎未保留的話,會使的根系無法順利發展和吸收養分水分。

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土球直徑約樹幹米高直徑三至四倍。(摘自《樹木種植手冊》-基盤整備概念篇)
土球直徑約樹幹米高直徑三至四倍。(摘自《樹木種植手冊》-基盤整備概念篇)

農委會林業試驗所長黃裕星曾說「老樹無法移植,移植的機率存活只有20%」,就是因為花了半年一年的時間,耗了那麼多的功夫,存活率也只有20%上下,所以在國外的做法才會是不動老樹,用建築去配合環境,而不是環境去配合建築。而且台灣的樹穴保留通常不會大過一平方公尺,所以要移植路樹的話絕對會占用到兩側的車道。另外每種樹種適合移植的季節也不盡相同,像落葉樹適合在冬天休眠期的時候移植,但棕櫚科春天傷口易發根所以反而適合在春天移植,所以就算要移植樹木也應該由專業的團隊執行才能了解實際上的需要。

十年樹木百年樹人,我們遺留給下一代的東西也代表著我們的價值觀,是要留下綠蔭的街道,還是高溫毒辣的街頭,抑或者是像43年前的瑞典斯德哥爾摩一樣發動「榆樹戰爭」的護樹行動,我想就是後人對我們的評價了。

參考資料:

  1. 易希道(1996)普通植物學。環球書社。台北
  2. 李學勇(1995)植物學要義。國立編譯館出版。正中書局印行
  3. 曾檉銳作(2014) 樹木種植手冊. 基盤整備概念篇。台灣愛樹保育協會
  4. 李碧峰(2013) 種樹移樹基礎全書。麥浩斯
  5. 林試所籲與老樹共存。雅虎網路新聞
  6. 榆樹戰爭。台灣護樹團體聯盟
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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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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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出現昏厥時,平均剩3年!治療主動脈瓣狹窄,心臟外科醫師圖解懶人包
careonline_96
・2021/11/02 ・2060字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「醫師,我母親前兩天又昏倒了。」王小姐憂心地說。

「可能是主動脈瓣狹窄的問題又惡化了,」醫師蹙起眉頭說,「我們再做一次心臟超音波,評估目前主動脈狹窄的狀況。」

「最近已經昏倒三次了,是不是應該開刀換瓣膜?」王小姐問。

「主動脈瓣狹窄惡化會危及性命,的確要考慮把損壞的瓣膜換掉。」醫師點點頭說。

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主動脈瓣狹窄初期大多沒有症狀,一旦出現症狀,就像啟動了倒數計時器,嘉義長庚心臟外科副教授黃耀廣醫師指出,患者在出現胸痛、昏厥、心衰竭等症狀後的平均存活時間,分別剩下 5 年、3 年、2 年〔1〕。建議要進行手術介入,更換損壞、狹窄的瓣膜。

我們的心臟收縮時可以推動血液循環,為了讓血液朝正確的方向流動,心房與心室的出口都具有瓣膜,像單向式閘門,可以防止血液逆流。

「主動脈瓣位於左心室與主動脈的交界,負責讓心臟的血液朝著主動脈的方向前進」,黃耀廣醫師解釋,「當左心室收縮時,主動脈瓣會開啟,讓血液從左心室流入主動脈;當左心室舒張時,主動脈瓣會關閉,避免血液流回左心室。無論是瓣膜關不緊,或是瓣膜打不開,都會造成大問題。」

關不緊的瓣膜,主動脈瓣閉鎖不全

「導致主動脈瓣膜閉鎖不全的原因包括老化、感染、風濕性心臟病等,在過去大部分是風濕性心臟病,現在則是感染,而造成瓣膜損壞。」黃耀廣醫師說,「部分患者是天生的,因為主動脈瓣膜的構造長得不太一樣,而在關閉時無法密合。」

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如果主動脈瓣無法完全關閉,血液便會在心臟舒張的時候,從主動脈灌回心臟裡,進而導致肺高壓。黃耀廣醫師說,肺高壓容易讓患者咳嗽,若出現肺水腫,就會越來越喘。

打不開的瓣膜,主動脈瓣狹窄

「大部分的主動脈狹窄,是因為年紀大而使主動脈瓣老化、變硬,較常出現在八十歲左右。」黃耀廣醫師說,「另一種情況是有些人的瓣膜先天長得不一樣,大部分人的主動脈瓣都是三個葉片,但是他只有兩個葉片,所以主動脈瓣狹窄會比較早發生,大概在五、六十歲便開始出現症狀。至於風濕性心臟病,是小時候感染 β 溶血性 A 群鏈球菌,使主動脈瓣膜漸漸黏在一起,現今在台灣已經非常少見。」

主動脈瓣狹窄時,血液無法在心臟收縮時順利流出心臟,使心臟必須更費力收縮,而身體則無法獲得足夠的血液供應。

主動脈瓣狹窄初期都沒有症狀,黃耀廣醫師分析,隨著主動脈瓣狹窄惡化,器官得不到足夠的血液供應時,便會出現問題,例如冠狀動脈血流不足,會導致胸悶、胸痛;腦部血流不足,會出現頭暈、昏厥;全身的血流不足,病人就會喘、心衰竭。

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何時會需要接受主動脈瓣置換手術?

一開始的主動脈瓣狹窄或逆流,都是以藥物控制為主,醫師會根據患者的狀況使用合適的藥物,黃耀廣副教授指出,如果瓣膜功能變差,心臟收縮率也跟著下降,就要趕快動手術,只有手術治療能夠有效解決主動脈瓣狹窄的問題。

由於大部分患者的主動脈瓣已經不堪使用,所以主要使用主動脈瓣置換手術。黃耀廣醫師說明,更換主動脈瓣目前有兩種方式,一種是利用導管從血管內進行主動脈更換,另一種是打開主動脈,將損壞的主動脈瓣切除,然後縫上人工瓣膜。

機械瓣膜、生物瓣膜,人工瓣膜怎麼選?

人工瓣膜可分成機械瓣膜與生物瓣膜,黃耀廣醫師分析,機械瓣膜的優點是很耐用,不太容易損壞,至於機械瓣膜的缺點是必須終身服用抗凝血劑,而且使用機械瓣膜的患者中風的機率會比生物瓣膜還要高一些。

生物瓣膜的優點是不需要終身使用很強的抗凝血劑,甚至有些病患不需要抗凝血劑。

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「剛換完生物瓣膜後,會先吃一段時間的抗凝血劑,等到血管內皮細胞慢慢長到瓣膜上。」黃耀廣醫師說,「但是因為有部分患者合併有心房顫動,吃抗凝血劑能預防血栓形成,會比較安全,所以這類病患得請他繼續吃抗凝血劑,只是劑量可以比較低。」

生物瓣膜包括豬組織瓣膜和牛組織瓣膜,黃耀廣醫師說,牛組織瓣膜具有結構上的優勢,最大開口可以開的比較大,有效開口面積和血液動力學比豬組織瓣膜好,讓患者擁有較好的活動能力與心肺功能。由於有效面積大,未來發生狹窄的機會就比較低,根據國外的研究,應該可以使用到 15 年以上。

貼心小提醒

主動脈瓣狹窄初期,患者通常沒有感覺,隨著主動脈瓣狹窄惡化,身體各器官漸漸得不到足夠的血液供應,於是患者會開始感到胸悶、胸痛、心悸、頭暈、昏厥、疲倦無力、活動時很容易喘。

如果出現相關症狀時,千萬不要自認為是單純的老化而延誤就醫,黃耀廣醫師提醒,主動脈瓣狹窄會對性命造成威脅,最好能及早發現、及早治療!

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樹木斷頭修剪的便宜行事,埋下了颱風來臨時的危機!
活躍星系核_96
・2017/09/13 ・5252字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

文/台灣綠化技術協會,樹呆子團隊

每到颱風季節,我就會想起那些危險樹木釀成災害的新聞標題,像是「倒樹壓死孕婦  胎兒危殆」、「颱風撂倒 4928 棵路樹阻交通 估後天清完」、「颱風路邊停車遭砸爛怎麼賠?」······等等。由於類似報導一再出現,許多人開始畏懼城市裡的樹木、害怕它們變成安全隱憂,於是「樹大招風,颱風即將來襲,還不快進行修剪!」的抱怨就一次又一次擠爆 1999,要求行道樹管理相關單位趕快動起來。這也就是為什麼在颱風來臨前,我們經常能夠看到行道樹被一刀斷頭的原因。

2015 年蘇迪勒颱風造成的危害。圖/By  台灣綠化技術協會,樹呆子團隊

2015 年蘇迪勒颱風造成的危害。圖/By  台灣綠化技術協會,樹呆子團隊

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平時人們喜愛在炎炎烈日下享受大樹的遮蔭,也醉心於綠樹成林的「花園城市」,但只要一聽說颱風要來,我們就開始恐懼都市巨人可能即將帶來的災害而粗暴的修剪。但到底是誰說不修剪,樹木就會斷裂或倒伏呢?修剪真的能夠達到目的嗎?

這一刀粗暴的剪下去對樹木會產生什麼影響,我們真的知道嗎?

有行道樹遮蔭的都市,能有效地提供較為涼爽的休息空間。圖/By ARCFLY

參天大樹內建的「鋼骨」結構

大約 3 億年前,最早的針葉樹在地球出現。直至今日,全世界最高、且仍存活的大樹是位於北美的世界爺,它已經 3,500 歲,身高達 115 公尺,等同 40 層樓高;重約 3 百萬公斤,名列「地表最大生物」排行榜。如此巨大的樹體,除了需要撐住自身的重量,還得同時承受千年來狂風暴雨的侵襲,才能屹立至今。

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在頂天立地的歲月之中,樹從葉片的光合作用中獲取維繫生命所需的營養,但也隨著茁壯而日益「樹大招風」--環境中的風力帶給樹體很大的側向壓力,因此樹的主幹、枝條與根系的力學結構都得夠強大,才能堅挺不驚。若是一棵健全的樹,它的主幹和第一層側枝形成「骨架枝幹」構成樹的主體架構,如同建築物的鋼骨結構支撐著樹體,保持樹體不變形。

健全樹木的主幹與第一層側枝形成堅固的骨架枝幹結構,一旦破壞就很危險。斷頭修剪造成巨大公安危機。圖/By 台灣綠化技術協會,樹呆子團隊

會在風中變形的都是柔軟的細枝,而且細枝就算斷裂也影響不大。受風後,不同方向的細枝互相消力、縮小樹體的受力面積,減少樹體骨架枝幹的受力。我們所擔心的主幹斷裂,樹早有了解決方法。

可是,如果是重達幾噸的老樹側枝在颱風天劇烈搖晃,叫人怎麼能不擔心呢?

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側枝髓心錐,甲樹枝攬牢牢

樹木的主枝與側枝間的結構如何才抵受得住強風?為何有的樹承受不住?

近代樹木醫學之父—-美國學者 Alex Shigo 博士多年來針對樹木進行解剖研究,在 1985 年提出枝幹的結構型態,包含了「側枝髓心錐」與「環枝組織」

樹木的側枝結構,很像是建築物中的懸臂樑,但樹木的枝條可以伸長數公尺遠,比起人造建築物還要厲害。用解剖的角度來看,原來是有個三角形的錐體結構,深埋至樹心,稱為「側枝髓心錐」。當我們樹呆子團隊第一次看到樹體內部的側枝髓心錐,也覺得不可思議。

在初春的時候,側枝會先生長,等到晚春時主幹再生長。側枝和主幹在一年年互相交錯生長的過程中,會在樹體內形成三角形的錐體結構,讓側枝髓心錐越來越穩固,最後變得像是緊緊的釘在樹體內,這樣的結構才能夠撐起懸臂般的巨大側枝。

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側枝在成長的過程中形成特殊的抗力結構。圖/By 台灣綠化技術協會,樹呆子團隊

特殊的倒鉤三角錐,使樹幹不脫落。圖/By 台灣綠化技術協會,樹呆子團隊

樹的保命應急,反成公安危機

每次颱風假一過,我們這些樹呆子立馬背上相機,穿梭在台中市的綠園道、校園和行道樹旁,就是為了瞭解斷裂枝條的形態。我們發現不管枝條是大還是小,斷裂的枝條都呈現同一種形態:它們都不是「側枝髓心錐體」的結構!原來那些都是樹木新長的側枝,由樹皮最外面幾層長出的潛伏芽枝條,僅僅只是黏在樹皮上。

為什麼這些潛伏芽長出來的新枝都只是黏在皮上?讓我們來抽絲剝繭一下:

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首先,葉子是樹木賴以維生的重要器官,葉子光合作用產生的碳水化合物,提供樹體呼吸的能量與生長的材料。然而若是便宜行事的斷頭修剪,一刀下去便使樹木失去了所有葉片,這就像是股票被斷頭,一夕之間所有的努力都化為烏有。

一旦失去了葉片,樹木就顧不得自己的力學結構,只求能先有一口飯吃。於是原本在樹體內休眠睡著的芽體,就在此刻被激發出來、長成新的枝條與葉片,讓樹體能夠維持生理運作。但這些潛伏芽長成的潛伏芽枝條,缺乏積年累月穩固結構的「側枝髓心錐」,不具有結構力而僅僅只是黏在皮上,自然就會在颱風天搖搖欲墜。就像在山坡地上蓋房子,矛樁只打在地表,沒有進入岩盤,結構不穩固,當然非常危險。

斷頭後,高處長出的枝條就只黏在一層樹皮上,大風來就斷,非常危險。圖/By 台灣綠化技術協會,樹呆子團隊

在斷頭式修剪後長出的幼嫩不具有結構的新枝。圖/By 台灣綠化技術協會,樹呆子團隊。

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不定時炸彈:潛伏芽枝形成的夾皮枝幹

斷頭修剪後,受刺激生長的潛伏芽枝,由於缺乏頂芽分泌生長素壓抑而直立生長,在數年後會形成「多主幹」現象。這現象指的是多個主幹因無空間生長而靠在一起,中間的形成層壞死,產生「夾皮現象」,這樣的形態稱為「V字夾角」。

從外表看,枝條結構完整,但內部卻是夾皮產生的裂縫。夾皮的位置,成為受風時,受力最集中的應力集中點,斷裂風險高,是非常危險的結構。樹木力學大師 Claus Mattheck 也在 1995 年研究報告中進行樹體結構的分析,說明夾皮位置是應力最大的集中點 。在2015年的「樹木身體語言與診斷」一書中,也說明了夾皮的危險性 。

潛伏芽、不定芽枝很容易成為多主幹,成為內包裂縫的危險樹體。側風就使樹體龜裂、斷折。圖/By 台灣綠化技術協會,樹呆子團隊。

2003年, E. Thomas Smiley 所發表的研究《夾皮是否會降低雙主幹/枝的強度?》(Does included bark reduce the strength of codominant stems?) 以夾皮枝幹與非夾皮枝幹進行拉扯實驗,結果顯示枝幹斷裂的形態是一致的,皆是從兩枝幹接合處平均分離,且夾皮枝與非夾皮枝幹相比相當脆弱,枝幹越細也越容易斷裂。

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2016年,彭奕森發表的學位論文《以有限元素分析樹木枝幹結構力學的探討》,以枝幹結構為對象進行力學的模擬分析,結果也顯示枝幹結構中,最大的應力發生在缺乏平滑的連接,「V字夾角」是應力最大的集中點。

由學者的實驗與我們實際走訪觀察的結果看來,顯見夾皮枝條是危險的,因為你根本不知道什麼時候會斷掉。但在斷裂前,我們可由一個部分來判斷夾皮是否持續在龜裂。若是持續龜裂的裂縫,樹體會試圖修補而快速反應生長,形成「凸耳狀的膨大結構」,可作為判斷夾皮多主幹有無持續龜裂的一個重點。這樣的型態常在黑板樹上看到,台中市街道上隨處可見。

黑板樹這些年被貼上很多標籤,脆弱的枝條、破壞鋪面的根系、開花時的臭味,似乎罪狀可以列成一串,也成了台中市民最討厭的樹木。但,如果沒有曾經的斷頭修剪,黑板樹可是結構完整的參天大樹啊,怎麼會脆弱至斯呢?委身在小小的植穴,年年被瘋狂的斷頭,還要背負罵名,我不禁想,要是我是被移植到都市中的黑板樹,有多麼痛苦?

常做為行道樹卻潛藏夾皮枝幹斷裂危機的黑板樹。圖/By 台灣綠化技術協會,樹呆子團隊。

樹木的未來,需要我們的監督

潛伏芽枝、夾皮枝、多主幹樹體沒有側向結構,就是樹體在颱風一來就裂開的主因,歷來造成了非常多的公共危險與傷害。而如果我們可以理解樹木,少些錯誤的修剪方式,或許颱風天斷裂的枝條會少一點。

許多研究人員針對樹木斷頭做過研究調查,主張應避免斷頭修剪(Shigo, A. L. ,1986;Karlovich et al., 2000;堀大才, 2012)。美國國家標準協會(ANSI)制定的 A300 準則在 2008 年也提到斷頭與「獅尾剪」都是不可被接受的修剪方式(“Topping and lion’s tailing shall be considered unacceptable pruning practices for trees. ”)

颱風後,到台中綠園道走一趟,斷裂的潛伏芽枝特徵明顯易見,這都是斷頭修剪造成的後果。斷頭修剪後的新枝,結構脆弱,失去了從小培養的自體支撐架。看見路上一棵棵剛修剪後如同電線桿的樹木,我們知道它的一生已經毀了,永遠無法長回具有錐體的結構。就算是再次生長新枝的樹木,外表看似枝葉茂盛,但卻是暗藏危險。

我們樹呆子真的期待管理單位能夠看到樹木的問題,停止殘暴的修剪。享受綠蔭遮蔽時,彷彿理所當然;修剪時,卻是任意妄為,我們卻還奢望生活中,有綠意盎然的大樹?當然,為了營造安全的都市生活,修剪是重要且必要的。但在修剪前,應該先制定「修剪目的」,確認為何修剪。若沒有明確的目的,就不應該進行。我們需要更多的人,加入我們樹呆子的行列,管理單位才沒有理由再說,「民眾打爆 1999,要我們趕快進行修剪」。

你或許好奇,是不是沒有修剪準則?以台中市來說,其實政府已依「臺中市公園及行道樹自治管理辦法」頒布「修剪計畫書」,也有作業規範供下載,關鍵在於最後一哩路的執行與堅持。

走在路上,我們總是看到許多樹跟我們揮手,呼喊著「救我!」「救我!」(喔!這不是靈異事件)。不再斷頭修剪,更是自救的前提。為了我們自己,饒了樹吧!

參考資料

  1. 世界爺(加州紅木)
  2. 【世界之最】世界最高的樹種:美國紅杉
  3. Shigo, A. L. (1985). How tree branches are attached to trunks. Canadian Journal of Botany, 63(8), 1391-1401.
  4. Thomas, P. 2000. Trees: their natural history. Cambridge: Cambridge University Press.
  5. Shigo, A. L. 1998. A new tree biology and dictionary. Shigo and Trees, Associates LLC. USA.
  6. 堀大才,2010,枝と幹の構造と剪定の理論,樹の生命第8号。
  7. Prof. Dr. Claus Mattheck
  8. Claus Mattheck
  9. Mattheck, C. (1995). Biomechanical optimum in woody stems. Plant stems: physiology and functional morphology, 27-90.
  10. Mattheck, C., Bethge, K., & Weber, K. (2015). The body language of trees: encyclopedia of visual tree assessment. Karlsruhe Inst. of Technology-Campus North.
  11. Smiley, E. T. (2003). Does Included Bark Reduce the Strength of Codominat Stems?. Journal of Arboriculture, 29(2), 104-106.
  12. 彭奕森(2016)。以有限元素分析樹木枝幹結構力學的探討。國立中興大學園藝學系所學位論文。
  13. KARLOVCH, D., Groninger, J. W., & Close, D. D. (2000). Tree condition associated with topping in southern Illinois communities. Journal of Arboriculture, 26(2), 87-91.

延伸閱讀

作者簡介|台灣綠化技術協會,樹呆子團隊

以前的我們跟你一樣,走在路上對於行道樹是冷漠的。景觀庭園設計,圖面畫的美美的,卻忘了植物最重要的生存條件。當我們享受綠色隧道同時,我們都忘了哭泣的樹木,等待著我們的救援。試圖喚起大家對綠化管理與樹木保育的重視,為台灣留下一棵棵百年的老樹。我們自稱樹呆子,是幫樹說話,為“木”開“口”,謂之“呆”。

透過與樹對話,透過樹木的身體語言,讓科學化的綠化知識與技術走入日常。在醫治樹木的過程,大樹教導我們樹木生命知識的奧意深不可測,激勵我們更謙卑的用科學的精神向自然學習。我們試圖將千年大樹的智慧也運用在果樹、茶樹,並分享無毒樹木醫學知識與態度給樹木相關的朋友。

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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