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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跟蒸散作用,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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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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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 ・2062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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careonline_96
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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
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