植物王國 – PanSci 泛科學

（本系列文章由經濟部能源局贊助，泛科學策劃執行。）

位居台灣中部的彰化縣，素有「台灣穀倉」的美稱，生產稻米、甘藷、落花生、甘蔗、豌豆、韭菜、花椰菜等多種作物，甚至是各式花卉，可謂物產豐饒。因此彰化的節能政策特別針對農業節電編定預算，在眾多縣市的節電計畫中獨樹一幟。

彰化農業產值占全台 10.82％，由於諸多作物依靠燈光照明調節作物產期及提高品質，縣政府在「農用節電燈具補助及宣傳」編列 900萬元預算，希望透過汰換傳統高耗能設施，達到農業節電、降低農民生產成本等目標。農業節電預計 220萬度電，佔彰化縣總節電目標的 3%。

汰換老舊燈具確實能改善農產品生產過程的環境衝擊，不過我們該如何準確評估在農田綠油油的外衣之下，到底還隱藏多少潛在的碳排放？又該如何解決呢？

彰化縣節電目標：7422萬度；彰化縣申請經費：8781萬元

搖籃到墳墓，產品一生中製造多少環境衝擊？

生命周期評估（Life Cycle Assessment, LCA）屬於系統分析方法之一，起源於 20世紀中葉，當初是針對工業發展進行能源使用分析。

經過數十年的發展，隨著民眾對於環境品質的要求提升，以及各國環境保護意識抬頭，LCA逐漸被更廣泛運用於評估各種產品與服務所帶來的環境影響。

LCA已經成為國際認可的一套環境管理標準，從產品的出生到死亡，歷經原料開採、生產、加工、包裝、運輸、販售、使用，以及最後的廢棄處理等等，進行各個階段資源與排放的廢棄物的詳細調查，並以「量化」且「可比較」的形式呈現其各項環境衝擊，環境衝擊包含能源使用、溫室效應潛勢、優養化潛勢、酸化潛勢、水資源使用等等。

由於 LCA的分析過程對產品的各個階段進行詳細調查，所以結果除了產品總體的環境衝擊與資源消耗量，也能指出生命周期中對環境衝擊最大的階段，因此可以進一步提供改善生產方式的策略。

菊花夜行軍

如果你曾在高速公路上行經彰化路段時發現高架橋底下兩側星光斑斕，這片神秘的景像很可能就是源自於彰化田尾鄉的菊花田。

田尾鄉的花卉產量在全台居冠，近年來，聚集了大量苗木栽植區塊和相關商家的田尾公路花園，更成了著名的觀光景點。整個田尾鄉大約有兩百公頃的菊花農田，除了將菊花種植在全日照的環境下外，更會利用夜間照明（電照）拉長光照時間，以抑製花芽的分化與發育，讓花莖長到更高、並調整產期，以符合市場的需求。知名客家音樂人林生祥的作品《菊花夜行軍》，便是在描寫這樣獨特的臺灣農田景色。

過去的菊花田電照多半是使用傳統鎢絲燈泡，但鎢絲燈泡的缺點很多，除了耗電量大之外（每公頃電費佔非勞力生產成本的 18%），鎢絲燈泡只要碰水就容易燒壞，更會造成許多額外的花費。過去幾年在廠商和農業試驗所的共同推廣下，節電燈泡成為了主流，不僅省下了四分之三的電費，燈泡的汰換率也下降不少。

近幾年來，台灣許多 LED照明大廠也開始投入農業器材發展。除了低耗電、低能量散失等優點外， LED植物燈更可以根據不同需求，設定不同波長，達到最佳的栽植成效。

彰化縣田尾鄉有大量菊花田，農民為控制開花的時間，會利用燈光照明加長光照時間抑製花芽分化與發育。source：田尾鄉公所

農業生產其實「碳」為觀止？

在人類歷史中，農業始終扮演著舉足輕重的重要角色，小從個人的溫飽，大到政權的維持，甚至文明的推展。然而農業看似翠綠的外表下，同時也會排放溫室氣體而加劇暖化效應，尤其近代大規模機械化耕種的普及、作物跨國長程運輸，都使農業不如我們想像中的那麼「綠」。

在西方國家，由於大規模的機械化耕作，能源消耗可佔農業生產總成本的 20％～50％；氮肥以及其他化學肥料的大量使用，也使農業生產的能源成本居高不下。美國農業的生產與運銷等過程消耗的能源，估計就占了全美石化燃料使用量的 19％。

不同的作物種類，對環境的衝擊也有所不同。全球的前四大作物：玉米、稻米、小麥與大豆中，每生產1公斤的玉米、小麥、大豆，分別會產生 0.33、0.38、0.25公斤的二氧化碳，台灣最常見的稻米，每公斤則會產生1.18公斤的二氧化碳，高於其他三種全球主要作物。

不過，稻米雖然產生較多的二氧化碳，但稻米同時也具備較高的減碳效益，加上其他有利生態環境的影響，稻米對於環境的外部效益其實大於其所造成的環境衝擊。

如果以每公頃生產稻米消耗的能源進行跨國比較，台灣每年每公頃稻米須耗能 28 千兆焦耳，日本僅23千兆焦耳，美國則須65千兆焦耳。雖然台灣表現較美國佳，但仍有持續精進的空間，對稻米而言，LCA的評估結果顯示「田間栽培」為最能改善稻米環境衝擊的階段。因此可行策略包含下列三者：

推行合理化施肥，施加適量的肥料
節水栽培與水旱田輪作，除能因應缺水情況，也能減少土壤甲烷的生成
有機栽培，不使用任何化學製品，改用有機肥等替代措施

因應可能的環境災變與未來的不確定性，「靠天吃飯」的農業，更要仔細審視本身製造的環境衝擊。

參考資料：

低碳農業驚「碳」號
吳以健、楊志維、盧虎生，2013，稻作環境親和栽培之環境影響評估，良質米產業發展研討會專輯，85-98，出版社：行政院農業委員會台中區農改場
行政院環保署台灣產品碳足跡，何謂生命週期
潘瀅如，(2008) ，台灣地區稻米生產之生命週期評估，臺北大學自然資訊與環境管理研究所學位論文，1-117。
Chen, G., Sandell, G., & Baillie, C. (2014, September). Improving energy efficiency in agriculture. In Proceedings of the 18th World Congress of the International Commission of Agriculture and Biosystems Engineering (CIGR 2014) (pp. 1-7). International Commission of Agricultural and Biosystems Engineering (CIGR).
許謙信，2011，LED燈源用於菊花電照之研究
從育苗開始，讓花之鄉的菊花更健康，農業知識入口網

The post 農業生產「碳」為觀止？─節電彰化縣篇 appeared first on PanSci 泛科學.

西番蓮屬，百香果Passiflora edulis是本屬最有名的成員。
source：Pablo Gonzalez

生命有許多種形式，智慧亦然──植物或許沒有腦袋，但它們卻可能聰明絕頂，擅於操弄，而且凶殘惡毒。因此植物已經會傳簡訊求救，其實這是遲早的事，拜新的數位裝置之賜，一株枯乾的蔓綠絨，或者營養不良的朱槿，或者照顧不周的吊竹梅，都可以傳簡訊或者在網路上推特給它的主人。

人類喜歡受到重視，因此或許只要一株秋海棠感到「快樂」──這是園丁喜歡的說法，意味著它健康而且受到良好的照顧，也可以傳個簡單的「謝謝你」簡訊。想像你留在家裡孤零零的波士頓蕨用botanicalls 撥電話給你的情景。不過為什麼會求救的只限盆栽？另一家公司也找出方法，讓農作物可以一齊發簡訊，讓農夫知道他的努力是否會有大豐收。置放在土壤裡的感應器會感應濕度，然後把主人事先預錄的訊息發送出去。一叢香蕉發出劈啪聲，不知道聽起來是什麼樣？

Botanicalls.
source：Josh DiMauro

植物傳簡訊給人類或許是新鮮事，但心懷不滿的植物早就會互相閒聊。榆樹遭昆蟲嚙咬時，會分泌化學物質，相當於廣播「我受傷了！接下來可能輪到你們！」警告同一叢樹林中的其他植物趕快製造毒藥備用。植物是世界級的化學家，堪稱穿著綠衣的盧克雷齊亞．波吉亞（Lucrezia Borgia）¹。如果是人毒殺別人，我們斥之為邪惡，而且下毒是預謀犯罪，不能以「自衛」為藉口。可是植物卻天天都分泌最惡毒的毒液，我們卻徹底地原諒它們。它們或許欠缺心智，甚至沒有腦袋，但它們對傷害卻有反應，也會奮鬥求生，刻意行動，奴役人類（透過如咖啡、香菸、鴉片），並且彼此之間還會不停地饒舌。

草莓、蕨類、苜蓿、蘆葦、竹子、羊角芹，以及其他許多植物都有它們自己的社交網路──一叢各自生長的植物由細緻的長毯（其實是橫向的莖）連結。要是有毛蟲咬了白苜蓿的葉子，它的訊息就傳遍整個群體，大家一起增加化武。如果壓迫一株胡桃樹，它就會醞釀它自己腐蝕性的阿斯匹靈，並且還會通知親戚全都這麼做。專欄作家莫莉．艾文斯（Molly Ivins）談起一位上了年紀的德州國會議員時，十分俏皮地說：「要是他的智商再降得更低，我們就得一天為他澆兩次水」，她顯然低估了植物的智慧。植物可不會溫文爾雅，有的可能很凶殘、愛耍手段、喜歡誘惑、工於心計、心腸惡毒、不擇手段、老於世故，而且徹頭徹尾地野蠻。

由於植物無法追求配偶，因此會大費周章，運用各種歌舞綜藝，哄騙動物為它們求偶。比如有些蘭花會偽裝為雌蜂的性器官，好像雄蜂試圖和它們交配，結果穿上了花粉的長褲。它們無法逃離危險，因此發明形形色色的毒藥，足以填滿整本藥典，另外它們還有一些簡單的武器：比如會使人喪命的番木鱉鹼和阿托平；會造成恐怖水泡的毒漆藤和毒葛；和像冬青和薊這種揮舞著如小刀般的刺人凶犯。黑莓和玫瑰會運用彎刺的皮帶，蕁麻的每一根毫毛都藏有一小管裝滿甲酸或組織胺的針管，讓我們發癢或奔逃。

萬一你在教西番蓮發送簡訊給你的過程中，受到誘惑，產生擁抱它的欲望──可千萬要忍住。西番蓮在細胞壁遭昆蟲咬破，或者被人類觸摸時，會釋出氰化物。當然，因為大自然的攻防常常是武器競賽，因此專咬葉子的毛毛蟲也演化到對氰化物免疫的程度。人常因誤食西番蓮、水仙、紫杉、番红花、附子（monkshood）、杜鵑、風信子、白鶴芋、毛地黃、夾竹桃、常春藤之類植物而死。一六九二年發生在麻州賽倫（Salem）的女巫審判案，有一種還待證實的說法，那就是整個案子的起源是在於前一個冬天太潮濕，裸麥作物感染了麥角鹼，這是一種類似LSD的迷幻劑，或許在把裸麥磨成粉的過程中，人們不小心吸進體內，結果使幾個女孩出現好像著魔的症狀，引發舉報女巫的一連串不幸事件。

source：Swallowtail Garden Seeds

置身人類世的我們對散漫無紀的植物總是猶豫不決，就像我們對野生動物一樣，不知該如何面對它們才好。我們希望它們環繞在我們周遭，卻又不要它們毫無節制，四處徜徉。我們把心愛的植物放在室內或室外，要它們遵守規矩，不要肆無忌憚。野草教我們心驚，但正如巴黎植物學家派崔克．布朗（Patrick Blanc）所指出的，「正是這種植物界的自由最教我們著迷。」雖然植物也許老謀深算而十分危險，卻出現在我們生活中的每一

層面，由求偶到葬儀都不可免。它們以辛辣的氣味、炫目的造型填滿我們的房室，用抗拒地心引力的空中芭蕾及彎曲身姿綻開花瓣，攀向太陽。不妨把它們想成原始的太陽馬戲團。許多非洲菫都讓害羞的人（shrinking violet，指害羞內向的人，借violet 非洲菫作文字遊戲）得到他們迫切需要的跨界友誼。

由於它們的確要求照顧，而我們又確實喜歡我們的社交網路，因此我猜簡訊風會襲捲植物界，發給我們一堆彬彬有禮的謝詞，或者粗魯無文的抱怨。接下來會是什麼？紫藤每一次被蜂鳥探看時，就發一則色情簡訊？還是一壇百日菊在結實之際，就對網路上的跟隨者大呼小叫？

當然一些調皮的文字大師也會想出生氣蓬勃的簡訊，讓植物傳送，發出過度奉承或者諷刺嘲弄的電報。或許半帶阿諛：「你這了不起的女孩！謝謝你的溫柔呵護。」或者想想當你在和別人晚餐約會之時，突然接到滿腹牢騷的聖誕紅傳來簡訊說：「有像你這樣的複葉，誰還需要秋牡丹（海葵）？！」²

註1：波吉亞家族中的要角，羅馬教宗亞歷山大六世的私生女，常被描繪為蛇蝎美人。
註2：原文是「有像你這樣的朋友，誰還需要敵人」（With friends like you, who needs enemies），這是用friends 和fronds 以及enemies 和anemones 作文字遊戲。

本文摘自泛科學2015年10月選書《人類時代：我們所塑造的世界》，時報出版。

本書搭配好活動《PanSci TALK：生而為人》，邀請到泛科學專欄作家寒波來分享「猴子有好幾種，為什麼人只有一種？」討論關於人類演化的故事；下半場則由〈故事〉專欄作家馬雅人分享「雨林世界：自然環境與馬雅文明」。

The post 西番蓮傳色情簡訊給你——《人類時代》 appeared first on PanSci 泛科學.

文 / 劉筱蕾

這幾天因為研究團隊發表在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）的文章，稍稍在網路上掀起一陣風波。身為作者之一，卻因為現在工作的關係，有點置身事外，大部分的訊息都是由碩士班的指導教授鍾國芳回覆，真的非常感激老師對此付出的心力。

這個跨領域研究難得的整合了跨國人力、資源，而且也幸運地得到了明確的證據可以支持一個現有假說。由於新聞篇幅有限，造成許多研究內容沒有被正確解釋，我想要藉此機會介紹這個研究的論證背景，也許可以回答一些網路上的看法或是私人收到的疑問。

source：wikipedia

所有的事情應該要從「南島語族」談起（接下來我會明確使用這個名詞）。南島語族是一個「語族」是一個「語族」是一個「語族」（很重要所以要講三次），請把它們想像成一群有著相似發音、結構、或是文法的語言們。使用這群語言的人們同時還共享其他的文化特徵，例如航海技術，或是樹皮布文化等等。關於南島語的起源，大部分的語言學者認為，現存南島語中，語言結構最複雜、最多樣化的地方是臺灣，所以推論臺灣是南島語以及與南島語相關的文化的發源地，這就是所謂的「出臺灣說」（Out of Taiwan）。如果要了解其他的假說，可以上維基百科南島語族的條目將各個理論作了詳細說明。

文化的傳播，相對於人類的傳播，更加難以追蹤。由於文化大多是無形的，語言也會受到社會活動（諸如改朝換代）的限制，隨時轉化或消滅，所以除了考古證據，過去我們很難追蹤文化的傳播。接著1994年時，研究玻里尼西亞地區緬甸小鼠（Rattus exulans，玻里尼西亞鼠）的生物人類學家Matisoo-Smith，建立了「共生者模式」（Commensal Model）來探索南島語族的傳播。

緬甸小鼠。source：wikimedia

由於玻里尼西亞文化有吃緬甸小鼠的習慣，緬甸小鼠又不會游泳，其骨骸在太平洋各島考古遺跡的出現，與玻里尼西亞人的遷徙有莫大的關係。而雌雄異株的構樹也有類似的狀況，使用南島語的文化多有製作樹皮布的習慣，但構樹在大洋洲無法藉有性繁殖傳播種子（因為還沒長大就會被砍掉做成樹皮布，而且幾乎沒有採到公樹的記錄，所以很可能無法結出種子），那能否也能藉由構樹的傳播路徑來推測南島文化的傳播? 這是台東史前博物館張至善學長的想法，真的是非常酷的研究構想（學長的論文會更著重在物質文化的轉換，有興趣的可以參考他的論文）。

為什麼我會如此強調南島「語族」或南島「文化」呢？因為我覺得這就是我們研究的解釋能力，也是我們研究的解釋限制。我認為，解釋研究時，使用南島「民族」這個名詞是有點危險的（僅限於中文，英文的話「南島語族」跟「南島民族」可以有明確的區別），到底要用文化還是血緣來定義民族？我們的研究有能力推論文化的傳播與擴散，但是「人」只是文化的載體，文化的傳播也不一定跟著血緣的傳播，所以這項研究沒有辦法告訴大家「臺灣原住民的祖先就是現在這些說南島語的玻里尼西亞人的祖先」（基本上這是人類遺傳研究能做到的事）。

以我們自己為例，很多人都會煮咖哩飯、上海菜，啊你家祖宗三代真的有印度或上海祖先嗎？部落間的交流，包含戰爭、殖民、與文化交換，都會讓語言跟文化傳播。所以很可能說著南島語的人間不一定有血緣關係。當然，說南島語的人跟血緣定義的南島民族會有一定的重疊（在幾千年前CCR還沒那麼盛行的時代……），可是沒有辦法確定重疊多少。如果說講南島語的人就是南島民族，或是做出有關民族擴散的推論，我覺得容易有民族主義方面的聯想，也誤解了文章中所要表示的意義。

在研究中，另一個重要假設是，構樹在島嶼東南亞及大洋洲無法天然傳播。如果構樹可以藉由人以外的動物在這些地方四處傳播，我們後續的推論就無法建立。除了前面提到構樹在大洋洲無法有性繁殖傳播種子之外，其他支持構樹在當地無法順利傳播的證據包含生態跟物候觀察。Peter Matthews在1996年，曾經討論菲律賓沒有構樹的問題，他認為構樹不適應熱帶氣候。而團隊在外地採集時也觀察到類似的情況，在一年三季（乾季、雨季、熱季）的地區，除非人為照顧，否則構樹根本無法存活。我們曾連絡過不少東南亞的標本館，他們也找不到天然傳播的構樹，所以這項推論的可能性很高。

source：wikimedia

在討論中，也有朋友問到定年的問題。理論上，我們可以用分析時使用的DNA分子標記（molecular marker）的突變跟其突變率來討論這些演化事件發生的年代，就是所謂「分子定年」（molecular dating）的概念。這在一般的演化生物學或族群遺傳研究是相當常見的手段。那為什麼我們沒有這樣做呢? 鍾老師當時提出一個重點，「就算我們定出關鍵突變出現的時間，那也不能代表構樹被帶出臺灣的年代」，而且分子定年測定在演化時間在相對長的物種上比較有參考價值，用在這種只推斷數千年範圍的研究，誤差會很大，所以為了避免誤導讀者，我們最後就沒有把相關的分析結果放上去。

科學研究不是為了得出結論

會覺得我這樣講聽起來讓研究超沒說服力的嗎？科學研究很多時候帶給我們的本來就不是結論，而是我們設計的實驗與觀察能否支持或反駁前人建立的假說。隨著時間過去，工具進步，同樣的實驗設計也可能會出現更加細緻的結果，當然也可能有人提出推翻目前推論的新解釋。

source：Georgie Sharp

我常覺得，某種程度上科學研究大多時候就像盲人根據前人給的線索走迷宮，我們不一定是真得走出去的那個人，我們要做的工作就是把得到的線索（也許是錯的，因為是盲人嘛！）交給下一個盲人，並希望他能走出去（但是出了一個迷宮，後面還會有另外一個迷宮）。與其感到這是臺灣之光的研究，我反而更希望各位有機會試著享受科學研究中邏輯推理的過程（我自己也還在學習），並將這些思考邏輯應用在日常生活上。老實說，我真的覺得，雖然這篇文章登上PNAS很值得整個團隊高興，但是努力工作的科學研究團隊絕對不只我們，我們只是碰巧找到一個吸引人的結果，所以有機會登上世界一流的期刊罷了。

PNAS文章的結論支持「大洋洲南島文化的起源是臺灣」，但有沒有人想過，我們這些高喊「臺灣之光好棒棒」的人，幾乎都不是南島文化或南島語的攜帶者。在臺灣，南島文化是個很弱勢的文化。所以不管是什麼都好，請多記點南島語單字、思考原住民自治運動的主張、有機會到台東去去國立史前博物館、甚至是多多介紹原住民文化給外國人（別再高山青了拜託），既然說是臺灣之光，就一起加油讓這個文化活下去。

延伸閱讀：民俗植物訴說的「出臺灣說」？台灣是太平洋構樹的原鄉

感謝鍾國芳老師、張至善、李宜軒的協助。

原始論文：

Chi-Shan Chang, Hsiao-Lei Liu, Ximena Moncada, Andrea Seelenfreund, Daniela Seelenfreund, and Kuo-Fang Chung, A holistic picture of Austronesian migrations revealed by phylogeography of Pacific paper mulberry, Published online before printOctober 5, 2015, doi:10.1073/pnas.1503205112
PNAS October 5, 2015.

延伸閱讀：民俗植物訴說的「出臺灣說」？台灣是太平洋構樹的原鄉

The post 你有想過構樹如何證明出臺灣說嗎？ appeared first on PanSci 泛科學.

source：Greg Pye

民以食為天，在注重「吃」的台灣人眼中，一起和朋友吃個飯，喝個小酒，絕對是人生一大樂事。在氣候變遷造成小麥更容易感染疾病、氣候變遷導致大黃蜂棲息範圍銳減？等文章中，都提到全球氣候變遷已對許多農作物收穫、或是生態環境造成影響。而另一篇文章紅酒與熊貓的兩難，亦明確指出由於降雨、氣溫與濕度的微幅改變，目前許多著名的紅酒產地，未來可能會因為氣候的改變，而在世界葡萄酒版圖中逐漸消失。

面對看似難以挽回的情況，也許有人會問：「若是施以灌溉等方法，我們還是可以繼續在餐桌上大啖美味的葡萄酒啊！」

大王，你把葡萄酒想簡單了。（英雄語氣）

（中肯貌）大王，酒可是比你想得複雜多了呢！
Credit: 英雄

How It’s made——葡萄酒的製程

首先，要從葡萄酒的製程談起。以紅葡萄酒為例，在葡萄達到適當的熟度之後，酒農需經過採收、壓榨、發酵、與陳放等手續，才能真的成為市面上販售的葡萄酒。

葡萄酒製作過程
（注意：這只是個簡表！請千萬不要以為酒可以這樣簡簡單單就做出來，會難喝死人的。）

隨著氣候環境改變，葡萄的品質與葡萄酒的釀製過程也受到了很大的影響，然而這些層面是從釀酒葡萄棲地的遷移看不出來的。

葡萄甜了，酒商的臉就綠了——談果實本身的改變

氣候變遷對紅酒製程所產生的第一個影響是葡萄生長加快。在環境氣溫提高到25-30℃之間時，葡萄的新陳代謝與其代謝產物累積都會增加。換言之，果實成熟時間變早了，而且糖度增加。在高於30℃的溫度，雖會因為葉綠體的結構改變，造成新陳代謝與其產物累積中止，但高溫造成的蒸散作用會讓果實的糖分濃度增高，酸性物質減少而pH值上升，酸度降低。

聽起來還不錯啊! 糖度的上升代表後續釀造成品的酒精濃度提高，未來的酒好像會更香濃。但是科學家告訴我們，會變濃是真的，但是香則未必。因為隨著酒精濃度上升，人類對香氣感知的受器也會變遲鈍，此外，由於氣溫的上升、果實成熟時間變早，酒農必須提早採收，提早採收會讓葡萄酒中的氣味與顏色分子（如多酚、單萜、花青素）組成也會隨之改變，部份我們喜愛的香氣，像是花香或香料味，會變弱或消失，酒的顏色也會變得淺淡。同時，酒中酸度的下降，代表了葡萄酒抵抗微生物的能力變低了，這會讓後續的發酵過程中，雜菌出現的機會增加。

非戰之罪––果實品質改變造成的製酒問題

葡萄採收之後，酒農接下來面對的是釀製過程。由於溫度與環境的改變，葡萄的糖度、酸度、與採收條件都有所變化，那這些因素又會對製酒造成什麼結果呢？

酒的製程真的沒有那麼浪漫，大部分的時候都是髒兮兮的工作。
Credit: Termarina rossa

一般來說，為了達成品質的穩定，大部分的葡萄酒發酵都是藉由人工添加酵母菌來穩定品質。不過，隨著製酒環境的溫度升高，以及前文提到的pH值上升，酒槽中適合酵母菌繁殖的環境改變，也讓其他雜菌的繁殖加快。釀造過程中，雜菌與酵母相互競爭養分的結果，往往會導致發酵遲緩，甚至發酵中止。更重要的是，雜菌的增加也會造成飲用者的健康風險，例如葡萄酒中可能會產生致癌物——真菌毒素（mycotoxins），雖然在政府食品管理法規的管理與監督之下，能對產品的成分加以分析管理，所以我們不會喝到「黑心致癌酒」。然而可以確定的是，真菌毒素的出現確實跟氣溫上升有關。

對努力釀酒的酵母菌大軍造成進一步損害的還有糖分。雖然糖分是酵母菌的主要食物，但是葡萄汁中過高的含糖量會讓酵母菌「被糖醃」，讓發酵中產生的副產物改變，從而改變酒質。

另外，酒精發酵中高糖分造成的高酒精濃度，也會對另一部分的發酵過程，也就是乳酸發酵造成影響。葡萄酒中的蘋果酸在乳酸發酵的過程中會進一步減少，被細菌轉化為口味較柔和的乳酸。乳酸發酵是葡萄酒中烤麵包、奶油、焦糖等香氣的來源之一。一般來說，酒精發酵之後葡萄汁被轉化成酒，造成的酒槽環境條件改變，應該會讓進行乳酸發酵自行發生。但是因氣溫升高讓葡萄汁的糖分與酒精增加，會讓進行乳酸發酵的細菌細胞膜受損，抑制乳酸發酵結果。

和縱連橫——氣候改變與病蟲害間關係

另一個因氣候變遷而凸顯的議題是病蟲害，以及病媒棲地改變造成的疾病傳播。舉例來說，像昰皮爾斯病（Pierce’s Disease）。皮爾斯病是由一種原產於美國東南部的昆蟲—褐透翅尖頭葉蟬（Homalodisca vitripennis）所傳播。當釀酒葡萄被感染，木質部導管會因為大量繁殖細菌影響水分輸送。受感染葡萄葉片會變成黃棕色，最後乾枯掉落。芽也會受影響而死亡。根據研究顯示，褐透翅尖頭葉蟬的族群會因為較高的冬季溫度而增加，從而影響這種昆蟲（以及疾病）的北向傳播。

但是溫度改變造成的病蟲害傳播也不一定只會帶來不良的影響。像是葡萄酒中的一個很重要的類別—貴腐酒，就仰賴特定葡萄貴腐黴菌（Botrytis cinerea）的寄生，讓果實中的水分被微生物吸乾，以釀造出世界知名的高價位甜葡萄酒，某些研究指出，環境溫度的上升會讓葡萄果實得受損變嚴重，得以增加貴腐黴菌的進入葡萄果實，並吸收多餘水分的機會。所以從這個方向來講，病蟲害的擴散對葡萄酒產業的影響還有待更深入的討論。

隨著葡萄果實的水分被貴腐霉抽取出來，釀出來的酒也會越變越甜
Credit: Château Doisy-Védrines, Barsac, Sauternes

結語

在日本知名的漫畫「百姓貴族」中，描繪出現代農業工作者隨時必須面對的環境與經營課題。酒類的釀造不但展現每個區域的社會、文化歷程（詳見人類祖先在一千萬年前就開始飲酒了？！），也呈現農人們面對當地環境所做的努力。而要如何在環境變遷、農業生產、消費者需求間取得平衡，做出大家喜歡的酒，就要仰賴農夫、消費者、與科學家的共同努力了。

致謝：本文為作者參與歐盟居禮夫人人才培育計畫創新訓練網絡（Innovative Training Networks, Marie Curie Actions）之子計畫 MicroWine 所撰寫。

參考資料：

De Orduna, Ramon Mira. Climate change associated effects on grape and wine quality and productionFood Research International 7 (2010): 1844-1855.
Malolactic fermentation
葉緣焦枯病菌

The post 沒有葡萄酒可以喝？釀酒師的新挑戰：氣候變遷 appeared first on PanSci 泛科學.

文 / 劉雨橙（科宅系教育馴獸師）

唐代詩人韋應物有首詩句寫到：「空山松子落，幽人應未眠。」我想，今日若是把場景搬到澳洲東北部的話，未眠的理由恐怕是因為擔心而睡不著吧！XD

到底，是什麼樣的松子落會讓人這麼的戰戰兢兢誠惶誠恐呢？

Source: conifersociety

就是他，大葉南洋杉（Araucaria bidwillii），俗名為Bunya pine，雖然pine翻成中文是”松”，但是就像鯨魚不是魚；咬人貓不是貓（？）；南天竹不是竹〈註1〉；窗外那些霧茫茫非雲非霧是PM2.5，他不是松卻是老老實實的被歸類在南洋杉屬裡的一員呢！（為目前南洋杉屬Bunya節（Section）〈註2〉裡碩果僅存的一種，出現於侏儸紀；與他同節的毬果型態相似種在中生代已經滅絕囉，其化石在南美洲及歐洲被找到～）

Source: conifersociety

與我們國中小校園中常見的肯氏南洋杉不一樣，大葉南洋杉可以長到30-45公尺那麼的高大，樹冠呈現完美如圓頂般的半圓弧度，而最讓人驚呆的地方呢～就是他的雌毬果，外觀如松樹的毬果般有著鱗片的構造，但是，他們的尺寸可是差了十萬八千里不誇張！能想像掛在門口的聖誕花圈上的松果放大數十倍嗎？大約是一顆西瓜或是保齡球的大小！（或許更大）

重量方面若跟一般松果比的話一則輕如鴻毛，那大葉南洋杉的毬果則是重如泰山！（曾經有一顆毬果10公斤重的紀錄噢天啊），在澳洲是個令人聞風喪膽聞之色變的樹種，毬果掉落的重力加速度下甚至可以砸死人呢！（塊陶阿~）所以當地人有時會直接稱他為”殺人松”。或許我們該慶幸的是，當初牛頓沒有坐在大葉南洋杉下思考萬物間的道理呢 XD

Source: conifersociety

那麼，或許我們該來看看大葉南洋杉他的神奇毬果是怎麼樣的令人大呼世界真奇妙。

前面提到巨大無比的是圓胖型的雌毬果，雄毬果則是高瘦型的窄小很多（約20公分長），為主要分布在澳洲昆士蘭的雌雄同株裸子植物，毬果的成熟期約冬末到初春時節，不過並不會每年都形成毬果（一般三年一次），所以成熟季來臨時，澳洲的人們都會在樹下擺上警告標語拉起封鎖線深怕毬果落下鑄成大禍。

Source: conifersociety

不過，你會不會對這種巨大又笨重的種子如何傳播感到好奇？

其實大葉南洋杉的毬果成功發芽的條件之一，就是潮濕的環境（分布地區包含熱帶雨林），也就是說從樹上落下後有機會可以咕嚕撲通地滾入河水中，種皮泡軟後使芽容易萌發。但是在一個有限的範圍中，此物種的有效散佈還缺乏一個可能的解釋，科學家們推測他奇特的分散機制，似乎暗示著應該有某種動物幫忙運送的結果，所以科學家在地面上自然落下的毬果旁架設了攝影機，發現會有動物來取食毬果並且收集攜帶，是一種叫做短耳帚尾袋貂（short-eared possum，Trichosurus caninus）的有袋類雙門齒目動物。

Source: Project Noah

除此之外，人類也算是幫忙傳播的幫手之一，縱使巨大毬果曾經惡名昭彰。澳洲土著會食用雌毬果內的種子，或生吃或烤成灰燼或磨成粉，到現在澳洲的人們仍會食用一種由堅果製成的叫做” bushfood”的傳統食物，其堅果營養豐富澱粉滿分，據說嚐起來像是獨特風味的馬鈴薯。（若是有機會好想吃看看阿XD）

註1：鯨魚為哺乳類動物而非魚類，咬人貓為蕁麻屬的植物而非哺乳類貓咪（應該不會有人誤會XD），南天竹為雙子葉小檗科而非單子葉禾本科。
註2：「節」（Section），位於屬（Genus）之下種（Species）之上的階層，常用於植物的分類。文中的大葉南洋杉為南洋杉屬（Araucaria）邦亞節（Bunya）大葉南洋杉種（A. bidwillii）。

想看大葉南洋杉堅果美味食譜看這裡！

參考資料：

Australian Native Plants Society. “Araucaria bidwillii“.
Gymnosperm Database. “Araucaria bidwillii“.

The post 親愛的，我把聖誕花圈上的毬果變大了！ appeared first on PanSci 泛科學.

【科科愛看書】「啊，有小強！」一想到蟑螂，就讓人咬牙切齒，恨不得抄起拖鞋除之而後快。不過，這樣的方法真的有效嗎？為了面對這邪惡、強大又無所不在的傢伙，我們當然必須知己知彼，才能百戰百勝啊！與其討厭牠們，不如來學學牠們生存的不敗法則吧！一切祕笈盡在：《當蟑螂不再是敵人：從科學、歷史與文化，解讀演化常勝軍的生存策略》

人類 vs. 小強：生存大戰，你賭誰勝？

「人類與蟑螂對戰，我賭蟑螂獲勝。」費里許曼說。

他的答案不足為奇。多年來隨機採樣的德國蟑螂中，有些蟑螂幾乎對每一種殺蟲劑都有抗藥性，包括除蟲菊精、有機磷，甚至包括一九五○年代被寄予厚望的 DDT，不過 DDT 最終因為會對動物與人類造成危害而禁用。實驗也證明蟑螂的抗藥性可以傳給下一代；蟑螂一旦產生抗藥性，就會被編碼在基因裡，隨著世代繁衍。當蟑螂代謝殺蟲劑毒藥的能力變強，達到擊倒與死亡效果的劑量也必須隨之提高；類似情況曾發生在某個德國蟑螂的品系，這群德國蟑螂增加了一種酵素的分泌，使牠們可以代謝掉更多陶斯松，因而產生了抗藥性。

除了與生俱來的防禦力，蟑螂也能快速學會遠離噴過殺蟲劑的地方，這種行為被稱為殺蟲劑的「趨避性」。儘管蟑螂生來就討厭亮處，但一個陰暗（通常蟑螂喜歡）、噴過殺蟲劑的地方，跟一個明亮、沒有殺蟲劑的地方，牠們很快就學會得選擇後者；這屬於聯結學習。德國昆蟲學家梅茲格曾說，「以無脊椎動物而言，這是一種相當先進的學習方式。」人類不太可能徹底消滅擁有這種能力的蟑螂。

回想初見的第一眼，就注定了我們的孽緣

我們無法得知人類第一次在居處發現蟑螂時有何反應，但可能跟現代人差不多。數世紀以來，人類為了殺蟑，試過各式各樣的方法與工具，從手邊的石頭到現今的膠劑。有些雖然稱得上成功，但是還沒有一種方式能徹底消滅牠們，而這樣的方式可能永遠不會出現。時間已證明蟑螂有能力改變身體與行為去適應人類的各種攻勢，如果必須改變基因才能繼續與人類共存，牠們不需要經過太多個世代就能完成必要的調整。每當有效的毒藥開始被廣泛使用，無論是噴劑、膠劑或粉劑，蟑螂幾乎隨即開始培養自身的抗藥性；而且效果最好的藥劑對蟑螂造成的傷害，總是不及對人類健康造成的傷害。

雖然嘗試了這麼久還是無法消滅蟑螂，人類依然認為，既然在無數的生物之中存在像蟑螂這麼噁心的動物，必然也有一種可以殺死牠的東西。以殺蟑為目的而誕生的產品不計其數，有些效果有限，有些完全無效。硼酸是從十九世紀中就開始使用的殺蟑藥，把硼酸粉灑在踢腳板附近的效果頗佳。硼酸不同於強力殺蟲劑，無法驅蟑，蟑螂也從未學會避開硼酸。儘管使用硼酸的歷史悠久，但殺死蟑螂的機制仍屬未知，有可能是破壞前腸。無論是在清潔身體時吃到硼酸，或是體外接觸到硼酸，蟑螂都會死亡。實驗證明硼酸可以穿透蟑螂的外骨骼，即使美洲蟑螂與德國蟑螂的口器上都有一層蠟，但接觸到硼酸粉還是會死亡。

能有效殺蟑的硼酸為白色粉末或透明結晶，可溶於水。圖／Public Domain, wikimedia commons

還有一種粉劑的效果跟硼酸類似，就是在二十世紀上半葉幾乎要取代硼酸的氟化鈉，後來證實其毒性對人類的影響更加劇烈。至今氟化鈉已完全消失，但硼酸仍持續販售與使用。硼酸最大的缺點是沒有立即的擊倒效果，大概十天之後才會顯現其對蟑螂聚落的影響，因此除蟲公司無法用硼酸來滿足客戶，但只要在正確的地方施藥並保持乾燥，硼酸是有效的殺蟑藥。跟許多殺蟲劑相比，硼酸對人類的毒性較低，但它依然是毒藥；每年美國各地的毒物中心都會收到許多硼酸中毒的報告，嬰幼兒在探索周遭環境時尤其容易接觸到硼酸，甚至因此喪命。

市面上有不少殺蟑產品對人類完全無毒，可惜的是，它們通常也不具殺蟑效果。例如電磁裝置，此類產品宣稱可以改變蟑螂周圍的磁場，進而阻撓其進食與交配過程；還有利用微小震動達到上述效果的電子震動器。針對這些產品所做的實驗，一再證明它們毫無效果。另一種無用的殺蟑法是超音波，這類產品出現於一九七○年代早期，時至今日仍在有名的雜誌上刊登廣告，宣稱可以發出超越人類聽力頻率，蟑螂會因為受不了那種聲音而離開或死去。超音波產品的吸引力顯而易見：只要插上電源就會自動發揮效用，不會發出討人厭的氣味或聲音。過去二十五年來，有很多消費者花錢購買這種裝置，但是在科學家做過的無數實驗中，沒有一個能證明超音波裝置具有驅蟑效果。

桑橙（Osage orange）是另一種驅蟑方法，可取代除蟲菊精與陶斯松等化學物質，在美國南方被稱為「偽橙」（mock orange）。據稱把桑橙放在廚房跟浴室的角落，就可以驅除蟑螂。除蟲菊粉也是選項之一，如同其他除蟲菊精類的藥劑，都是以取自除蟲菊的化學物質為主要配方。

嘎吱嘎吱，壁虎為你斬草除根！

此外還有「生物性」殺蟑法，例如紐約市流行養壁虎，到寵物店買一隻約二十美元。壁虎非常愛吃蟑螂，很多人都說，把壁虎帶回蟑螂肆虐的公寓之後，不出幾個月就得開始替壁虎買飼料，因為蟑螂已被壁虎吃光。壁虎跟蟑螂都是夜行動物，白天壁虎會躲在看不見的地方休息，晚上才出來覓食。養壁虎幾乎沒有缺點，頂多是牠們啃蟑螂的聲音有點吵；但家中蟑螂問題嚴重的人說，他們很快就愛上這種聲音，或許就像捕蚊燈電死蚊子時發出的滋滋聲一樣，很多人都說聽起來很療癒。

壁虎非常愛吃蟑螂，很多人都說，把壁虎帶回蟑螂肆虐的公寓之後，不出幾個月就得開始替壁虎買飼料，因為蟑螂已被壁虎吃光。圖／arkblk75 @ Flickr

其他蟑螂的天敵也曾被招募加入殺蟑大戰。十八世紀的旅人說，牙買加人在家裡養蜘蛛，這樣就不會有蟑螂；而據說十九世紀的英格蘭人會在家裡養刺蝟殺蟑。比較近代的作法是養寄生黃蜂，有好幾種寄生黃蜂會產卵在蟑螂的卵鞘裡，黃蜂幼蟲孵化之後的第一餐就是蟑螂卵，而且會把卵吃光後才離開空空的卵鞘；在蟑螂出沒地點較分散的情況下，確實可利用黃蜂殺蟑。根據新聞報導，一九九八年夏天，美國科羅拉多大學的校園裡有幾棟建築底下的蒸汽管與管路空間爬滿蟑螂。校方花費一萬一千美元向俄亥俄州的貝利．保森（Barry Pawson）購買一萬兩千隻雌黃蜂。保森是目前全美唯一的蜚卵嚙小蜂賣家，因為這種黃蜂很小、不會傷人且壽命很短，因此適用於某些情況。校方事後表示很滿意。

還有一種很有趣的非化學殺蟑法：施加壓力。

蟑螂在充滿壓力的情況下會製造一種自體毒素，只要施壓的時間夠長，自體毒素就會癱瘓蟑螂，就算再移除壓力蟑螂也無法復原，不久後就會死去；這種現象最初是在實驗室裡讓蟑螂接觸 DDT 時發現的。後來也測試了其他不會致命的壓力源，例如把蟑螂放在不停旋轉的玻璃罐裡兩個小時，牠們會繼續自己「打滾」，接著超過半數的蟑螂無法正常使用肢體，陷入癱瘓。用棉線綑綁蟑螂使其動彈不得，幾個小時後牠也會癱瘓，就算鬆開棉線，蟑螂依然無法行動。

圖／ GIPHY

一般人又要上班又要對抗廚房裡的蟑螂，這當然不是適用的立即殺蟑法。多數人不可能綑綁數量龐大的蟑螂，也不可能花兩個小時翻滾蟑螂。儘管如此，蟑螂會製造足以致死的自體毒素，是個有趣的研究方向。

有個方法倒是蠻有效的，那就是凍死牠們；人類穿厚毛衣就能承受的低溫，足以讓房子裡每隻蟑螂都不省人事。大多數害蟲都無法承受嚴寒，例如在攝氏零下九度，蟑螂死亡率是百分之百。遺憾的是，根據我本身的經驗，低溫也能有效殺死一群馬達加斯加蜚蠊。我在巴塞隆納住的公寓格局很常見：挑高天花板、通風良好、沒有中央暖氣，但平常可以把裝有輪子的暖氣機推到任何地方以免受凍。活動式暖氣機的燃料是裝在矮胖橘色桶子裡的丁烷；賣丁烷的都是非法移民，因為只有他們願意在沒有電梯的建築裡，扛著重達十三公斤的丁烷桶爬樓梯。由於我的書房晚上沒有暖氣，所以溫度很低，隨著冬季到來，我的蟑螂變得越來越遲鈍，最後一一死去。

如果想考慮「冷凍小強」這種物理除蟑法，不妨參考日本很夯的「蟑螂冷凍噴劑」。這種噴劑是由日本的 Fumakilla 福馬公司所研發推出，採用「汽化熱」機制，吸走氣體汽化時所接觸物體的熱量，最低溫能夠到達 -75℃，將蟑螂瞬間結凍。這結凍的時間，讓我們有機會可以移走蟑螂，而根據網友的實驗影片（慎入！），即便經過解凍，小強也不會復活的喔！

讓小強通通結凍吧！圖／IMDb

本文摘自《當蟑螂不再是敵人：從科學、歷史與文化，解讀演化常勝軍的生存策略》，紅樹林出版。

The post 驗明殺蟑產品，才能除好除滿！──《當蟑螂不再是敵人》 appeared first on PanSci 泛科學.

人口爆炸、氣候變遷、經濟發展等人為因素，對地球生態造成前所未有的巨大壓力。這是大家耳熟能詳的，但究竟實際狀況有多嚴重呢？

生物多樣性正急速降低，物種滅絕速率遽增百倍以上；許多物種在生物學家還未有機會認識之前，就已遭遇滅絕的命運。生態系統環環相扣，失序的自然將直接威脅人類的健康和經濟。

高等教育的專門化和務實化，讓博物學家（naturalists）成為稀有學者，有能力認識地球各種生物的生物學家愈來愈少。面對前所未有的艱難保育挑戰，我們必須在傳統的高等教育課程中另闢蹊徑，整合跨領域的知識、教育及研究，讓學生有機會接觸更多元的資源，從博物館、動植物園、種源庫、課堂及田野實習，瞭解地球生物的多樣性、物種間的互動、動植物的照護、保育議題的多面向，培養紮實的研究能力基礎。

為此，國立清華大學生命科學院─生物資源保種研究中心、辜嚴倬雲植物保種中心、國立自然科學博物館、國立中興大學和《科學人》雜誌，規劃了「未來地球生態學程」，共同培育拯救未來地球的保育人才。

從 2016 年開始招募各大專院校的大學生參加，第一屆報名人數達近兩百人，經過篩選面談將近一半報名者，最後挑選出 25 位來自台大、台師大、海大、清大、興大、東海、東華、成大及明道等台灣各地的優秀學子，以及六位在NGO 和學術單位工作的社會人士，加上兩位新加坡國立大學以及兩位來自中國雲南的學生，一同在科博館、保種中心、清大上了第一個暑假紮實的生態保育課程。

課程除了學有專精的教授、研究員講授動植物及生態演化的課程，在科博館和保種中心早上上課，下午學員們在標本館和溫室中實際研究觀看不對外開放的標本和活體，在科博館不僅看到動物標本，也包括地質收藏，讓學員上知天文下知地理。在李家維教授及辜成允前董事長成立的辜嚴倬雲植物保種中心，學員不僅學習辨識植物，也學到換盆、修剪、噴藥、澆水等植物的照料，保種中心也提供若干名額供學員八月的實習。今年第二屆的課程內容和講師群同去年一樣堅實和精彩可期。

圖／未來地球生態學程提供

第一屆清大的室內課邀了生態保育工作的學者講述了公民科學、疾病生態學、植物親緣地理學、馴養動物保種、野生動物貿易以及寄生蟲生態和基因體，給予學員們生態保育的紮實學術背景介紹。第二屆的課程將著重在 NGO 的保育工作，探討在進行生態保育工作時，實際上會面對的挑戰。

除了室內課，還安排了參訪農試所作物種原組、台北市立動物園和基隆的國立海洋科學館。農試所作物種原組是台灣舉足輕重的作物種原保存地點，隨著氣候變遷、生物多樣性下降，我們的糧食作物也面對病蟲害的危險，作物種原保存的精密技術和嚴謹管理對未來的糧食安全無比重要。台北市立動物園的參訪，會到遊客止步之處瞭解園方如何依不同動物的食性調配牠們的食物，以及討論野放和棲地破碎化等各種保育議題。在基隆海科館認識在地保育工作的實際面，瞭解海科館如何和當地居民溝通尋求居民皆認同的方案，還有讓潛水員、船長直接與民眾接觸以推廣海洋保育議題，以及讓藝術家發揮創意等。

學生學員在科博館、保種中心和清大上了近一個月的課之後，就一塊參加了溪頭吳大猷科學營〈氣候變遷－地球的未來和人類的命運〉，討論的議題涵蓋領域很廣，大師們從自然科學談到社會科學、自然到人為、學術到科技都有；第二屆學員也會有保障名額參加新竹北埔麻布山林吳大猷科學營〈人類的未來發展：從生命科學的觀點談起〉。除了聽不完的各種課程，學程也要求學員們在八月份到各大學和研究機構的實驗室裡實習，研究範圍可以是生態、保育、演化、分類、仿生、生物多樣性等等任一項領域。

圖／未來地球生態學程提供

寒假過春節前，學生們都不得閒，回到清大上了台大漁科所和生科系柯佳吟老師規劃的生態大數據分析的系列課程，最具挑戰性之處是學生們需要提出分組的研究題目，利用一個學期的時間，把所學到的學識用在專題研究中，探討一個重要且有趣的科學問題，在接下來的暑假中完成在下學年開學前進行成果的口頭報告。屆時第二屆的學弟妹也會在現場耹聽觀看，期待來年能超越學長姐們的成就！

寒假課程期間，學程也邀請了美國威斯康辛大學的演化生態學家李恩美教授給學員一場精彩的演講，探討生物的生理改變如何應對氣候變遷。她對學員積極的發問留下深刻印象，並表示未來學員要申請美國生態演化相關的研究所，將給予協助。為了充實學習，學程也贊助學員參加國立中山大學舉辦的 2017 年動物行為及生態研討會。下一屆 2018 年動物行為及生態研討會將由清大生科院主辦，屆時兩屆學員都有機會接觸台灣一流的動物行為及生態學研究。

我們現代人大多生活在城市水泥森林當中，可是真正生物多樣性之處是在深山密林之中，所以學程也安排了中部低海拔森林寶庫—南投林業試驗所蓮花池研究中心的三天參訪，認識台灣的森林資源及經濟，以及林中的動植物和壤等。寒假結束前再回到清大繼續參加國立東華大學環境學院自然資源與環境學系孫義方教授、陳毓昀副教授指導的熱帶生態學，同學分組收集資料並進行口頭報告，為暑假馬來西亞的田野實習打下紮實的學理基礎。

圖／未來地球生態學程提供

某些長輩愛批評年輕人太愛出國遊玩，其實出國也可以是很有教育意義的。暑期大部分學員將赴馬來西亞森美蘭州Pasoh 森林保留區，進行為期兩週的野外實習課程。馬來西亞研究人員將介紹 Pasoh 樣區的背景和各項跨領域合作之研究作為開場，以啟發參與學生的國際觀。孫義方教授、陳毓昀副教授將帶領學生逐步熟悉 Pasoh 雨林，並利用樣區內外的自然步道等進行各項觀察和課程活動；另一部分學員將由植物學家科博館楊宗愈研究員及一位昆蟲學家帶領在蘭嶼進行田野實習。

圖／未來地球生態學程提供

馬來西亞的實習活動，分成個人活動與團體研究計畫兩個部份。個人活動的部分為自然觀察和科學方法演練。這個練習要求學生們在森林中進行獨立的自然觀察，確認並找出自然的各種規律及變動。團體研究部分則是先經由老師上課說明主題、相關背景知識、及初步的實驗設計。各個主題均以小組合作的方式，進入森林進行調查、測量或採樣工作，或於實驗室完成樣品的測量。

除了在熱帶雨林中進行各樣實驗之外，實習中也穿插兩次戶外參訪，包括木板廠、藤廠與橡膠工廠的參觀。這些工廠的材料取自原始森林，或是材料來源正在大量取代原始森林。藉由這些戶外參訪，不只能學習到馬來西亞森林生態方面的知識，還體驗了東南亞的重要的經濟活動、民情與生活方式。

學程課程極具特色，從學期中的資料收集、報告到田野中的實習，均強調主動學習、深度思考及團隊合作。田野研究站的簡陋設備及基本生活方式與田野近距離的接觸，都讓學生體會到自然簡樸的生活，進而反省自己在台灣的生活方式對地球環境帶來的壓力。這些課程增長知識、培養科學態度、促進台灣和東南亞國家的交流及拓展國際觀。

學程課程的團體活動和集體住宿，讓學員們有機會有更多時間認識，讓有共同興趣與志向的年輕朋友齊聚一堂，未來將成為保育工作上不可或缺的好伙伴！

有志一同的年輕朋友，請趕快在 4/20（四）到報名網站報名吧！

精選第一屆學員推薦

台灣大學生化科技學系簡元琦

隨科技進步，先進的分析儀器讓我們能一路往生命的最基層研究探討，以微觀的角度解析生命，固然能讓我們了解各種生命運作的機制，但是總覺得缺少了些什麼，那些令我著迷的、五彩繽紛的、驚奇綺麗的生態似乎只在我的腦海中想像，沒辦法親眼觀察、實地研究。這個學程讓我們多識蟲魚鳥獸，透過科博館各專家的介紹，我們可以一瞥驚豔的生物多樣性；透過保種中心的實習，我們能一窺熱帶植物豐富的型態特徵；這個寒假，我們初識生態與大數據的關聯，計畫與組員合力完成一份與生態相關的專題研究；而在今年暑假，我們將帶著一個屬於自己的研究題目前往馬來西亞熱帶雨林，體會「放眼望去，看不到任一相同物種」的驚嘆。透過這些活動，我再次將眼睛望向近乎被忽略的生態系，還有好多好多直得探索的事情呢！

清華大學生命科學系林育輝

參加未來地球生態學程，是我所做過最正確、最有價值的選擇。在課堂上學習到了從未接觸過的知識，從老師們所分享的經驗中也讓我對於生態研究與未來發展有更多的想法。親自參與研究實習的過程中體驗到了辛苦，卻更堅信自己對於生態領域投入的決心。與來自各地的人們接觸更大大拓展了我的視野，同時也明白自己的不足，有很多需要學習的事。對我而言最重要的收穫是，我在這裡結識到了一群充滿熱情共同努力的夥伴們。真的非常慶幸自己能夠來參加未來地球生態學程！

海洋大學養殖系黃姿樺

這真的是很難得的機會！能和其他學校的同學交流、能與不同領域的老師對話、能有個與眾不同的經驗、能一次又一次地沉浸於生態學的博大精深，這何嘗不是最為奢侈的際遇？即便安排的課程相較於本科系的學科陌生許多，仍有不少疑問、仍會遇到不少挫折，並時常發現自己的所學是如此的不足，但只要懷抱著熱忱及追根究柢的精神，這些挑戰必能一一克服。很高興能夠參加未來地球生態學程，讓我重新認識自己、認識台灣以及結識一群同為生態付出、關心環境議題的夥伴。

東華大學自然資源與環境學系許筑茵

「這個社會不缺乏口號和布條，缺的是捲起袖子行動的人。」這是李家維老師在某次交流中所說的一句話，我深深地記在心裏。謝謝未來地球生態學程，在過程中結交了一群好朋友，不同的年齡層、不同的背景，互相學習以及對話；多元的課程內容給予不同的刺激，每個人從中獲取各自所需的養份。

中國醫藥大學公衛系吳晴瑋

能夠在畢業之際，銜接未來地球生態學程，真的是一件非常幸運的事，公衛的宗旨為促進人們的健康，然而沒有一個健全而完整的生態系，人類的生活只會越來越難過。學程完整的課程規劃讓我有機會深入了解生態領域，而即將到來的馬來西亞熱帶雨林實習，更是令人期待，這些豐富的課程讓我更加堅定要在自然生態上貢獻一己之力！

中興大學生命科學系謝佩君

不敢相信自己值得這麼多的投資，因而懷著不安焦躁的心，學程期間每一節課都無比珍惜，用全心去學習、不倦怠地思考，但漸漸地膽怯與孤獨在一同切磋討論、觀察分享、相互挑戰的夥伴陪伴之下，好像有了自信迎接排山倒海而來的挑戰，不論是全球性的、生態上的、與人密切相關的，儘管我們來自不同學校、學系與年齡層，只因為我們有幸共同度過最獨特且豐富的日子。

東海大學生命科學系陳冠豪

未來地球生態學程的課程非常緊湊，再加上是在寒暑假的期間上課，所以我們幾乎整個放假的時間都投入到了這個課程，但如果是對生態非常有興趣的同學，應該可以在這個課程中有許多的收穫。不只是生物相關的知識、觀念，更能夠訓練自己用更廣的角度去看待事情，而對我來說最大的收穫，就是在課程中接觸到許多生態領域的老師，也因此讓我有機會能夠學習課程以外的知識及技術。

圖／未來地球生態學程提供

The post 想成為未來的保育戰士？就從「未來地球生態學程」開始吧！ appeared first on PanSci 泛科學.

西元一八六二年一月，陽光灑落在橡木桌的一角，一只包裹安靜無聲的被放置在桌上，標籤上寫著：「達爾文先生收」。一雙略帶皺紋的手，小心翼翼的將包裹打開。這只包裹，寄自貝曼先生，裡頭裝著他從世界各地採集來的珍奇蘭花，讓達爾文在「蘭花授粉」這個研究主題上獲取更多紀錄與佐證。

當五十多歲的達爾文陸陸續續從箱子裡拿出不同蘭花，並在紙上詳實記錄下這些蘭花的特徵與相對應的傳粉媒介時，箱子裡一朵潔白無瑕的花朵吸引了達爾文的注意。不僅僅是因為花的顏色，它那略與手掌等大的花朵尺寸、蠟質厚實的花瓣，都是那麼的吸引人。其中最令達爾文震驚的是，在這花朵的後方，唇瓣向後延伸出一個細長的花距，而這花距竟不可思議的超過三十公分長。

大彗星風蘭（Angraecum sesquipedale）花被片後方有著長達三十公分的花距。

這種前所未見的花部構造著實困擾著達爾文，他不斷思考：為什麼會出現這麼特殊的花形？是什麼樣的力量造就了這一切？

包裹中的神祕星狀花朵

這朵有著超長花距的蘭花，是馬達加斯加島嶼上特有的植物，因為它的花期通常在十二月到一月之間，加上花形如夜空中的星芒般，所以有著聖誕星蘭（Christmas star orchid）的稱號。在聖經的記載中，聖誕之星就是耶穌降生時天上那顆特殊的伯利恆之星，目前普遍認知那可能是顆彗星，也因此讓這種蘭花有了大彗星風蘭的俗稱。

風蘭屬（Angraecum）的植物幾乎都有著這樣的長距，但一般而言，長度多半在十公分左右，科學家也觀察到它們幾乎都是以蛾類當作傳粉的媒介。但眼前這朵花距長達三十公分的大彗星風蘭也是如此嗎？達爾文不禁陷入深深的沉思之中。

為了一探究竟，達爾文趕緊從抽屜裡拿出一支細長的探棒，小心翼翼的將探棒深入花距中。結果發現，在花距的上端幾乎沒有花蜜，所有花蜜都集中在花距的最末端，這似乎代表如果有生物想要獲得這裡頭的花蜜，勢必要有一個非常長的口器才能接觸得到。此外，達爾文在用探棒檢查花距裡的花蜜時，在某些特殊的角度下，探針能夠順利移除蕊柱上的藥帽，並沾附到大彗星風蘭的花粉塊。更令達爾文確定的是，當他再將沾有花粉塊的探針重新深入花距內，花粉塊竟然也能非常巧合的黏附到柱頭上。因此，達爾文在他的著作中寫下：「在馬達加斯加的島嶼上，一定有一種能夠傳粉的昆蟲。可能是某種巨大的蛾類，牠的口器可以伸長超過三十公分，而這種蛾類在吸蜜的過程中，能夠協助花粉傳遞，替大彗星風蘭完成傳粉的動作。」

查爾斯．達爾文（Charles Darwin）肖像畫。圖/Wikimedia

這番爭議性的言論，在當時的學界投下了一顆震撼彈，很多人都想著，怎麼可能會有口器長達三十公分的巨蛾存在？但達爾文非常確信大彗星風蘭和這種巨蛾之間的關係。他認為有著短口器的蛾類因為沒辦法碰到花蜜，所以這種授粉的關係並無法維持，加上口器太短，所以在深入花距時的角度也不對，導致無法順利帶走蕊柱上的花粉塊。因此，達爾文認為巨蛾和大彗星風蘭之間有著相依相存的關係，唯有長口器的巨蛾能夠讓大彗星風蘭成功授粉，並且進一步發育產生種子，如此後代的蘭花就能不斷的保持這樣長距的特色。所以如果馬達加斯加島上這種巨蛾已經滅絕，那麼大彗星風蘭應該也會跟著消失在演化的歷史上，但是我們仍然能夠在自然的環境中找到大彗星風蘭，這就代表，這種有著長口器的巨蛾一定存在於馬達加斯加島上的某個地方。

這樣的信念，直到達爾文辭世的那天還是沒有被證實。雖然之後科學家陸陸續續在非洲、巴西等地觀察到口器將近二十公分長的天蛾，但那個在預言中口器超過三十公分長的天蛾卻始終不見蹤影。四十年過去了，馬達加斯加島上的巨蛾仍然像是一則傳說。

預測之物現身！

到了一九○三年，有科學家在馬達加斯加島上發現一種天蛾。當他們小心翼翼的將天蛾的口器展開的那一瞬間，空氣彷彿凝結了，時光像是倒退回四十年前那一天，就是達爾文站在書桌旁端詳那朵大彗星風蘭的那個時刻。顯示在量尺上的刻度數字讓人不可置信，這隻天蛾的口器長達三十公分，翼展更是超過十五公分！四十年前的預言，在這一刻終於得到了證實，這種天蛾（Xanthopan morgani praedicta），其實與之前在東非觀察到口器長達二十公分的天蛾非常類似，是牠的一個亞種，因此，為了紀念這個如同神話般的故事，這隻天蛾的亞種名被命為 praedicta，也就是預測之物的意思。目前馬達加斯加島上的亞種已和分布於非洲大陸的種類合併，確認為同一類群。

雖然預測之物終於被世人發現，但因為這種天蛾的數量非常稀少，而且都在深夜活動，所以牠與大彗星風蘭之間的關係其實還是不為人知。不過在科學家長期的野外監測下，終於在一九九二年首次記錄到這種天蛾拜訪大彗星風蘭協助傳粉的現象。

在那個晚上，原本已經死心、不抱任何希望的科學家正準備闔上雙眼，此時突來一陣雙翅拍振的高速頻率，扎扎實實將科學家的瞌睡蟲一掃而空。在那完全不敢呼吸的時刻，只見這隻長喙天蛾伸長了口器，直接瞄準大彗星風蘭蕊柱基部通往長距的開口，毫不猶豫的往長距裡不斷深入，直到頭部碰觸到蕊柱的頂端。

此時長喙天蛾終於獲得長距最末端的甜蜜報酬，在吃飽喝足後，長喙天蛾向上準備離開的瞬間，細長口器拉扯到蕊柱頂端的藥帽，隨著藥帽脫落，花粉塊也順勢向外掉出，花粉塊基部的黏質盤就這樣不偏不倚的黏附在長喙天蛾口器與頭部的相連接處。

大彗星風蘭的花粉塊就這樣順利完成傳遞，留下的只有雙翅的振動聲響及看得入神的科學家，整個故事也終於在這天勾勒出完整的輪廓。回頭一望，竟已揮灑了一百三十年的光陰。

風蘭授粉方式示意圖，請按此觀賞全圖。

風蘭與天蛾的演化之舞

這段歷史雖然已成過去，但除了大彗星風蘭外，綜觀整個分布於非洲及馬達加斯加島上的廣義非洲風蘭，包含了船型風蘭亞族（Aerangidinae）及非洲風蘭亞族（Angraecinae）。這些蘭花都和大彗星風蘭一樣，在與天蛾共同演化的歷程中，皆形成了長距、淡色花朵、帶有香氣這些共同的特徵，但是在花距的長度、角度與形狀上產生不同的變化，以因應不同的天蛾種類，以及區別不同花粉塊的附著位置。

除了與天蛾共同演化外，透過科學家的觀察研究發現，少數風蘭屬植物已經轉變為藉由鳥類傳粉，因此花距長度變得比較短，寬度也變寬，以符合鳥喙的外型。

除了天蛾及鳥類外，是否還有別種生物也在風蘭的生殖上扮演重要的角色呢？舉例來說，科學家在馬達加斯加這座神祕的島嶼上，其實還發現了另一種風蘭屬的長距風蘭（Angraecumeburneum var. longicalcar），其花距比大彗星風蘭還要長，幾乎達四十公分。因此，馬達加斯加島上或是世界其他的角落還會不會出現我們意想不到的謎樣之物，目前無法肯定，唯一可以確信的是，演化的力量還是持續在進行中。

本文摘自《蘭的 10 個誘惑：透視蘭花的性吸引力與演化奧祕》，遠流出版。

The post 天作之合的一吻：大彗星風蘭與它驚奇的30cm之謎——《蘭的 10 個誘惑》 appeared first on PanSci 泛科學.

地花蜂。圖 / Wikimedia

地花蜂（Andrena），飛翔於南歐草地上，與平常我們熟知的蜜蜂不一樣，雖然也喜歡在花朵間來回穿梭、採集花粉，卻少了群聚的生活方式。此外，牠們的巢穴也與其他蜜蜂不同，是築在砂質土壤上。

故事的開始源自於兩隻在草地上相遇、相戀的地花蜂。在交尾儀式後，雌蜂在砂質土壤間找尋適合築巢的好洞穴，挖掘一番後，將花粉、花蜜、唾液與土壤混合並搓揉成球狀，在其中產下一顆卵。這顆卵在土壤中靜靜發育成幼蟲，最後形成蛹，直到度過嚴冬，溫暖的氣候喚醒了蛹中的地花蜂。一陣騷動後，這隻初生的地花蜂咬破了自己的蛹殼，不斷的往巢穴洞口鑽，似乎想要趕緊見證這個光明的世界。鑽出洞口的牠，除了找尋花粉、花蜜果腹之外，更重要的是，牠想要像父母親那樣在草地上找到自己生命中的另一半，但沒想到，愛情這條路，對牠而言竟是如此坎坷。

地花蜂的初戀

這隻未經世事的雄地花蜂低飛於草地上，遠方似乎飄散出一陣又一陣、那股專屬於雌蜂的費洛蒙氣味，於是，雄地花蜂毫不猶豫的循著氣味線索向前追尋。隨著距離越來越近，那股令人蠢蠢欲動的氣味就越濃。雄地花蜂發了狂似的在空中找尋雌蜂身影，此時，眼角餘光看到了一個極為性感的雌蜂腹部，雄地花蜂二話不說往前趴伏在上，前肢感受到那股毛絨的觸感，這讓牠更加確信這是牠的真命天女。

正準備進行交尾儀式時，奇怪的事發生了。雄地花蜂腹部的交尾器始終找不到另一半的交尾器。屢屢無法與另一半結合的牠，開始焦躁不安，腹部與頭部不斷在這疑似雌蜂的另一半身上竄動。

就在這時，雄地花蜂一個抬頭，不曉得碰觸到什麼，一個鮮黃物質不偏不倚的黏附在牠的兩觸角間。疑惑？憤怒？受挫？搞不清楚發生什麼事的雄地花蜂飛離了牠的初戀，也離開了蜂蘭設下的誘人陷阱。

分布於南歐、北非、中東的蜂蘭屬（Ophrys）植物，生長於乾草原上，拇指般大的花朵小巧精緻，仔細觀察，唇瓣的形狀像極了雌地花蜂的腹部。不僅是外型相似，連唇瓣上的特殊斑塊與顏色線條，甚至是上頭密生的絨毛都模擬得維妙維肖。

蜂蘭（Ophrys apifera var. aurita）唇瓣密布絨毛，模擬雌地花蜂腹部的形態。

此外，科學家透過氣味分析研究，發現蜂蘭屬植物所散發出的氣味，與雌地花蜂費洛蒙中的化學組成有著極高的相似度。正因如此，雄地花蜂便在這股山寨氣味中迷失了自己，一步步被導引到蜂蘭的唇瓣上。在視覺及觸覺的雙重感官刺激下，雄地花蜂才會不疑有他，與蜂蘭的唇瓣進行交尾。這也就是生殖生物學中非常經典的假交配現象（Pseudocopulation）。

蜂蘭透過嗅覺、視覺、觸覺三方面的模擬，徹底欺騙雄地花蜂，讓牠在假交配的行為中不小心誤觸蕊柱上的藥帽，於是鮮黃的花粉塊便直接黏附在牠的頭部正中央。搞不清楚狀況的雄蜂只好帶著花粉塊喪氣的離開，蜂蘭也藉此取得第一階段的成功。

蜂蘭的高超騙術

離開初戀的雄蜂雖然有些喪氣，但因為還沒有達成繁殖後代的重要使命，還是不放棄的在草原找尋下一位適合的伴侶。飛著飛著，那股誘人的氣味再次傳來，熟悉的腹部又出現在眼前。

雄蜂對自己說：「再試一次吧！」當牠趴伏在雌蜂腹部上準備交尾，事實恐怕讓牠心碎，因為，牠又一次的掉入蜂蘭的陷阱。牠在模擬雌蜂的唇瓣上竄動，過程中，先前黏附在頭部的花粉塊也不偏不倚再次擠壓到蕊柱基部的柱頭上，成功達成蜂蘭第二階段的工作，完成授粉。由於遲遲無法在蜂蘭的唇瓣上獲得滿足，雄地花蜂只好不斷尋找新對象，也因此成為蜂蘭的最佳信使與授粉專員。

蜂蘭授粉方式示意圖，此圖為第一種授粉方式。請按此觀賞全圖。

蜂蘭授粉方式示意圖，此圖為第二種授粉方式。請按此觀賞全圖。

不過，就像放羊的孩子一般，若是蜂蘭欺騙地花蜂的次數過多，也會使得雄地花蜂不再相信，也因此不願意嘗試，這樣反而會造成蜂蘭在生殖上的一大障礙。於是蜂蘭開花的密度與欺騙的次數，就在相互需求間達到平衡。

或許有人會問：那真正的雌地花蜂在哪裡？演化給的答案總是讓人驚歎。

如果蜂蘭和正牌雌地花蜂同時擺在雄蜂眼前，正牌的雌地花蜂當然還是比較具有優勢，這樣會使蜂蘭的生殖成功率大幅下降。因此，蜂蘭在長時間的演化適應下，花期大多集中於雌地花蜂大量鑽出土壤前的一個月內，而未經世事的雄地花蜂只好不斷的在蜂蘭的唇瓣間尋找、試探，卻絲毫不知道自己的真命天女還在土壤中尚未醒來。

等到牠最後終於明白時，蜂蘭已經結出一個又一個飽滿的果實，孕育著無數個後代，延續著這令人歎為觀止的欺騙伎倆。

欺騙雄性地花蜂的蜂蘭。

本文摘自《蘭的 10 個誘惑：透視蘭花的性吸引力與演化奧祕》，遠流出版。

The post 欺騙處男的蘭花，露水姻緣都是假——《蘭的 10 個誘惑》 appeared first on PanSci 泛科學.

譯者／黃宣霈｜清華大學理學院學士班

約翰．英納斯研究中心（John Innes Centre, JIC）的科學家，藉由深入了解一個奇妙又艷麗的植物構造－－「花青素液胞包含體（anthocyanic vacuolar inclusions, AVIs）」，來揭開一個存在已久的謎團……

花瓣多彩的三色堇。圖/pixabay

秋天的紅色楓葉、多彩的三色堇花瓣以及餐桌上的紫色藍莓，它們的色彩有個共通點：無論是紫色、藍色或橘紅色，都是由名為「花青素」的色素分子累積形成的。

花青素除了使植物能擁有五顏六色，它形成的樣式及明暗還能引導傳粉者上門拜訪，或吸引動物享用果實、幫助種子散播。此外，花青素還可以保護植物對抗光氧化（photo-oxidative）的破壞性傷害，例如高強度的紫外線。

AVIs：不尋常的花青素分布

在過去，花青素曾有一段時間被認為是以水溶性分子的形式，均勻分佈在植物細胞的液胞（vacuole）內。不過，也有過去的研究注意到：在某些植物的例子中，它們液胞裡的花青素會沉積出顯而易見的深色團簇，科學家給了這種小團簇一個名字，叫做「花青素液胞包含體」（後文使用縮寫 AVIs）。

洋桔梗（Prarie Gentian, lisianthus）的花瓣中心呈現較深的紫色。圖/Pixabay

洋桔梗（lisianthus）花瓣基部深色區域的上表皮（adaxial epidermis），可見到紫色大液胞中紫色更深的AVIs。圖片擷自原研究。

直至今日，關於這種特別的構造是如何形成的，科學家尚未有確切的答案，更遑論是它為何存在。直到 JIC 的凱西．馬汀（Cathie Martin）教授將他們的團隊研究發表在 Current Biology 期刊，為AVIs形成的分子機制提出了新的見解。這項研究除了 JIC 的研究者，也有來自中國、紐西蘭、挪威的研究員參與。

AVIs的多少，關鍵在酸鹼和化學

菸草（Nicotiana tabacum）是一種植物研究中常用的模式生物¹，一般而言它不會大量製造花青素。但是藉由基因改造，可以使菸草細胞內表達出一些原本在洋紅色金魚草中的蛋白質，進而讓菸草體內的花青素含量增高。根據研究團隊的觀察，這些花青素是可以在液胞內溶解的。再進行後續 AVIs 的相關實驗。

此研究的第一作者，JIC 的卡亞尼．卡蘭（Kalyani Kallam）博士說道：「透過將能夠大量表現可溶性花青素的基改煙草與有能力修飾花青素的菸草植株兩者雜交，我們就能夠製造出可以形成 AVIs 的菸草後代。在實驗中，我們針對不同的基因和改變環境因子²，推論出形成 AVIs 的化學步驟。此外，我們更進一步推測：AVIs 並不是被膜包覆的構造，而是花青素在經過一些特定的化學修飾³後，在液胞內沉澱的結果，這樣的情形會根據 pH 值有所不同。」

兩圖分別為不同菸草植株經雜交後的子代之根毛細胞；左圖呈現出高含量的水溶性花青素；右圖除了也呈現出高含量的水溶性花青素外，較深色的團塊即為 AVIs。圖片擷取自原文研究。

馬汀教授說道：「在許多植物中，AVIs的形成多半是特定種類的花青素在某些狀況下無可避免的化學現象。但是在另一些植物中，例如洋桔梗（Prarie Gentian, lisianthus），它的花瓣中心的顏色非常深，AVIs 可能透過使花瓣增加色素的密度，藉此吸引授粉者或是幫助種子散佈的動物。」

註釋：

模式生物（model organism）指廣泛用於研究的物種，通常具有基因組小、生命週期短、容易繁殖後代等特性。
在實驗中所使用的不同環境因子，有改變溶液離子濃度、改變 pH 值、改變花青素濃度等等。
化學修飾（chemical modification）指在一個分子上發生共價鍵的變化，通常是某種基團的加入或移除。發生化學修飾後，可能會改變原本的分子活性。

參考資料

New plant research solves a colourful mystery

原文研究

Kallam, K., Appelhagen, I., Luo, J., Albert, N., Zhang, H., Deroles, S., …Martin, C. (2017). Aromatic Decoration Determines the Formation of Anthocyanic Vacuolar Inclusions. Current Biology, 27(7), 945–957.

The post 同一片花瓣的顏色為何有深有淺？揭開花青素分佈之謎 appeared first on PanSci 泛科學.

為什麼研究藥用植物？

相傳神農氏為辨別草藥，而以肉身嚐試，最終不幸殞命。明代《本草綱目》集過往大成，奠定東方醫學基礎。到現代，科學家有了科技利器，能將民俗草藥、中醫藥裡有效成分找出，提供科學證據，協助草藥現代化；或將有效成分發展出藥物，以便對症下藥。

中研院農業生物科技研究中心楊文欽團隊，於咸豐草裡找到可治療糖尿病的成分，給予盛行率高的糖尿病一絲治癒曙光。圖／張語辰攝

長期以來，科學家透過藥用植物中「二次代謝物」的發現、萃取純化，進而發展出保健食品、藥物。日前，楊文欽實驗室團隊發現了「咸豐草」中的「聚多炔糖苷（cytopiloyne）」有治療糖尿病的潛能，此發現所衍生中研院專利與技術也成功技轉給國內生技公司，冀望所研發產品可以嘉惠更多糖尿病患。

自民國 96 年起，此咸豐草研究成果以抗糖尿病的保健食品授權給國內生技公司上市，從植物中天然的成分開始，為現今醫學帶來另一條途徑，而這其實需要化學、生物、免疫學背景做為奠基，雖耗時費力，但若能解除病人的生理痛苦與經濟負擔，對楊文欽而言是心中最為感動的一刻，也十分值得。

神農不是一個人，是一群人嘗試、吃了草藥，然後觀察與紀錄使用結果。現代科學家在研究草藥的過程，也發揮「神農嚐百草」的精神，只是我們比較幸運，有很多工具與更先進的設備。

研：咸豐草是怎麼被發現可以治療糖尿病的？

楊：聯合國農糧組織（FAO）把咸豐草當做可食用植物，因咸豐草易生長，可長在不毛之地，因此在非洲大量推廣農民栽種，作為可食用的來源。

民間所使用的青草茶、便利商店就有賣的青草茶，其中一個成分就有咸豐草。無獨而有偶，我們發現歐、亞、非都有人使用咸豐草治療糖尿病的例子。一般糖尿病患使用西藥通常只能改善症狀、沒有辦法治癒，文獻上宣稱咸豐草可以治療糖尿病，我們初步在糖尿病鼠證實民俗草藥的療效，下一步希望在人體證實。

我們獲得許多文獻上、民俗上的相關訊息與知識支持，所以越做越有信心。

研：咸豐草是外來種嗎？我們能怎麼去應用？

楊：咸豐草本身不太生病、很會開花，一年四季都可以生長，是很好的蜜源植物，對蜂農很重要，所以被引入台灣廣為栽種。全世界約有 240 種，台灣常見的有 3 種：黃花、小花、大花咸豐草。

可是本土的黃花、小花競爭不過外來的大花咸豐草，原生種的棲息地也被破壞或受到入侵，所以現在的優勢種是大花咸豐草，而且它有自交不親和性，意即不會自體交配，不易純種化，要以雜交的方式繁衍，這樣一來，它有更多機會透過雜交優勢傳播，所以現在路邊所看到的都是大花咸豐草，這也是生物界的奧妙。

當我們使用藥用植物時，我們也要兼顧生態，不能因為人類使用讓植物滅絕，咸豐草沒有這個顧慮。

蜜蜂在大花咸豐草採蜜，除了蜂農樂見，大花咸豐草也獲得雜交保存優良基因的機會。圖／久弘劉 @ Flickr

植物製藥上，我們會去做優良農業操作與採集規範（Good agricultural and collection practices, GACP）。過去常聽到的是良好農業規範（Guidelines for good agricultural practice, GAP），歐洲自 2015 年開始推廣 GACP 中 “Collection" 的重要，植物蒐集來的貯藏狀態會影響到品質，若貯存不當會導致長霉，有害消費者健康。

我們認為不只要種得好，收集保存也要好，才能生產好的保健品與藥物。

研：如何發現咸豐草的 cytopiloyne 可以治療第二型糖尿病？

楊：我們透過生物跟化學的平台，用活性為導向的純化鑑定策略，根據反應找出是哪一個化合物對這個生物平台有反應，然後去評估反應活性，像讀心術一樣，平台看到植物就會指出哪群植物化合物可能是有效的，一直往下追，直到找到有效成分為止。

透過化學分析(氣相層析質譜儀)以及統計分析，找出不同咸豐草中的化學成分與分類。圖／楊文欽提供

我們使用的生物平台主要會使用分子、細胞與動物。我們使用免疫細胞、胰島細胞、脂肪細胞，主要是第一型與第二型糖尿病相關細胞。動物試驗會去找擬人化的糖尿病模式鼠。

植物化學上，我們都使用化學家所使用的設備，包括液相層析法、質譜、核磁共振，透過物理化學分析把化合物掃過一遍，目的是鑑定出化學成分。為了探索與 cytopiloyne 作用分子機制，我們使用化學生物學找出作用蛋白質，並以分生、生化、螢光、電顯技術等技術，瞭解為什麼吃了咸豐草與其有效成分會有療效。

生物活性為導向的純化與鑑定 : (A) 植物化合物純化到鑑定的流程圖。 (B) 免疫細胞生物平台。(C) 運用生物與化學平台，鑑定出有效成分結構，以利後續研究。圖／楊文欽提供

第一型跟第二型糖尿病基本上都是發炎疾病，只是發炎的方式不太一樣。特別是第二型糖尿病症狀是吃得多、喝得多、尿得多，吃進澱粉變成糖，因為胰島細胞受損、無法代謝糖，糖無處去，像身體泡在糖水裡面，每天都在發炎。

身體泡在這麼多的糖裡，身體會想要排掉，尿就會非常多；由於水隨尿排出，因此會口渴；細胞每天沒有吃到糖、都在餓，所以會想吃；最後就會出現三多症狀。

糖尿病是多器官的疾病，身體血糖失控，不僅胰島細胞死亡，一些重要的維生器官會病變，產生併發症，包含眼睛、腎臟、腦神經、心臟血管，與四肢。因為末端血管病變、容易導致四肢壞死截肢，所以糖尿病人一旦受傷都會非常危險。

cytopiloyne 可以保護胰島細胞不會死，幫助分泌胰島素，細胞收到胰島素出來的訊號，就會吸收糖。身體中血糖正常，就不會發炎。

咸豐草 (BP) 與所萃取出的「聚炔類化合物」(CP)，可以經過控制胰島細胞的鈣離子與鉀離子通道，來增加細胞中胰島素分泌，以及保護胰島細胞。圖／楊文欽提供

研：「植物藥」跟「化學藥」相比，有什麼優勢或劣勢？

楊：植物藥第一優勢是：具有人類沒有辦法合成的化合物。

現在能合成的西藥，構造都非常簡單，複雜的基本上都很難合成，都是來自植物，像紫杉醇就是人工半合成的。第二優勢是有人類使用的經驗。這些經驗可能有錯有對，就要去驗證，透過科學方法驗證前人使用經驗的智慧，其實是植物藥利基之所在。

迄今，我們都還不知道一種植物可以產生多少具有功效的化合物。有人推估是跟人的基因一樣，有兩萬多個。我們利用藥用植物（如咸豐草）有人體使用經驗，利用科學技術與方法，將有效的化合物找出來。植物藥有了人的使用經驗後，可能會比化學藥容易通過臨床試驗，因為化學藥在動物的毒性試驗可能就會有問題。

植物藥的研究都是費時費工，會比純化學合成的慢，劣勢就是耗時費力。而化學藥研究人員很聰明，會採用植物藥的優勢，找有用的植物化合物去化學修改，降低毒性與增加活性。藥物研發過程就需考慮如何取長補短的策略。

研：「中藥」給人較不科學的印象，研究時如何突破瓶頸？

楊：現代人其實滿幸福的，科學家也是，工具很多，如果我們採取當代的器材或技術，就容易成功。我們接受科學教育，使用西方的方式展現中草藥給西方人看，這樣他們就無法質疑你的數據，也會不得不相信中草藥的療效。

神農不是一個人，是一群人嘗試吃了天然的物質，然後觀察、紀錄與歸類成中醫藥理論。現在科學家在研究草藥的過程，也的確有像是「神農嚐百草」的精神，只是我們比較幸運，有很多工具、更先進的設備。

現在比以前困難的就是藥用植物研究非常競爭、文獻一大堆，每天出來的報告，數不勝數，這就很辛苦。如果要研發出有用的東西，可能需要花很大的力氣與時間。還有在技術轉移時，會需要打專利戰，有時別人做了，你不知道，就要花很多力氣處理。

研：在台灣進行藥用植物的研究時，有什麼樣的心得？

楊：其實，我本來沒有做藥用植物，後來做了、學了，會覺得當初的選擇是滿幸運的。我滿享受這樣的植物研究，在有我們利基的地方做出貢獻，比較不用跟在歐洲、美國屁股後面跑，我們在這邊做出自己的一套。

我們有一個很獨特的地方，所以從沒有放棄研究的初衷，就是希望有機會「治癒」糖尿病。

現在我們研究的利基就是利用 cytopiloyne 可以保護胰島細胞及促進胰島細胞功能。雖然這種治療方法需要病人保有一定數量的胰島細胞，臨床上有一定限制。但是，這種方法至少有機會讓糖尿病初期病患有被治癒的可能。

當代，全球罹患糖尿病患者達 4 億人。因為是它是慢性病，長期醫療花費對個人與國家都是很大的財務負擔。所以我覺得做研究就像在做功德，也得到非常多病友的回饋，很有成就感，覺得自己真的可以幫助到人。

夜晚是愛侶、白天成敵人

德國馬克斯．普朗克研究院（Max Planck Institute）生態化學研究所的科學家發現 NaTPS38基因，會在漸狹葉菸草（Nicotiana attenuata）的花與葉子表現，而這個基因可能負責調控某種倍半萜（sesquiterpene）[註 1] 分子的合成—－ (E)-α-香檸檬烯（ (E)-α-bergamotene）的合成。

本篇研究的第一作者周文武博士指出，漸狹葉菸草是一種在夜晚開花的植物，在開花時會在花冠筒（corolla tube）釋放 (E)-α-香檸檬烯，引誘菸草天蛾成為授粉者。這種化合物可以讓天蛾的口器在花中停留更久，使得授粉成功的機率增加；然而在白天時，被天蛾幼蟲攻擊的葉子受到刺激，會經由信息傳遞路徑釋放同一種香檸檬烯，吸引菸草天蛾幼蟲的天敵前來捕食，藉此達到間接防禦的效果。透過這種在特定組織釋放某種化合物的方式，菸草能以最具優勢的模式與菸草天蛾互動。

在夜晚期間，菸草天蛾以其口器從漸狹葉菸草的花吸食花蜜。位於口器尖端的感覺神經元接收到由花分泌的 (E)-α-香檸檬烯刺激後會產生反應。圖／Bergamotene ̶ alluring and lethal for Manduca sexta

在白天，一隻巨眼長椿象（Geocoris spp.）正在攻擊剛孵化的菸草天蛾幼蟲。當菸草的葉子遭受幼蟲攻擊時，葉子也會產生 (E)-α-香檸檬烯吸引幼蟲的天敵。圖／Bergamotene ̶ alluring and lethal for Manduca sexta

該研究由馬克斯．普朗克研究院的四個不同單位的研究者們一同參與：一開始，周文武博士與分子生態學研究所的徐樹青博士想要研究在菸草在被取食後釋放 (E)-α-香檸檬烯的遺傳學基礎。他們發現，當菸草被昆蟲攻擊後，菸草體內的一種萜類合成酶基因 NaTPS38 會被活化。

隨後，生物化學研究所的科學家確認 NaTPS38 確實參與了該種香檸檬烯的生合成。當研究團隊調查菸草植株不同組織的 NaTPS38 表現量時驚訝地發現，該基因亦大量地在花的部分表現。然而，花朵釋放 (E)-α-香檸檬烯在生態學上所扮演的角色在當時尚不清楚。由於觀察到花朵釋放該種香檸檬烯的時間主要在夜間，科學家提出其花朵會藉由該化合物與夜行性授粉者（尤其是菸草天蛾）互動的假說。

由神經行為學研究所進行的更多分析顯示，經過純化後的 (E)-α-香檸檬烯能夠活化位於菸草天蛾口器尖端的神經受體。此外，分子生態研究所的研究者們將菸草與天蛾置放於在帳篷內的隔離研究證實：當花朵釋放大量的 (E)-α-香檸檬烯時，授粉成功的機率會增加。＊＊＊請作者在此下一個小結論。

老狗也能變出新把戲

雖然 NaTPS38 基因與單萜合成酶（monoterpene synthase）基因家族的序列相似，卻參與了 (E)-α-香檸檬烯這種倍半萜的合成。通常，倍半萜這類分子是由倍半萜合成酶（sesquiterpene synthase）家族的基因來調控合成，但NaTPS38 卻似乎是個例外。

藉由分析 NaTPS38 的分子演化，科學家發現該基因可能是起源自單萜合成酶的基因重複（duplication），之後才演化出製造 (E)-α-香檸檬烯這種倍半萜分子的功能。而且，這個獨特的演化事件似乎在菸草所屬的茄科（Solanaceae）的物種出現分歧之前就發生了。

這種藉由在特定組織調控合成 (E)-α-香檸檬烯的單一基因同時調節授粉與防禦機轉的現象，是生態多效性（Ecological pleiotropy）（註 2）的一個實例。徐樹青博士解釋道：「越來越多的證據顯示生態多效性的現象廣泛存在於植物間。我們的研究闡述了不同環境因子間的交互作用，例如食草昆蟲與授粉者，對於植物演化具有重要性。然而，我們對於這些交互作用如何影響植物適應環境能力還所知甚少。」這些科學家正開始發展一套新的研究方案，嘗試以系統性的方式來回答這個問題。

漸狹葉菸草的同一種氣味，夜間吸引天蛾拜訪，白天是召來殺手攻擊天蛾幼蟲的號令。圖片為氣味示意圖。

註 1：倍半萜，是由三個異戊二烯單元所合成的萜類分子。萜類分子廣泛存在於生物（尤其植物）體內，且許多萜類常具有重要的生理活性。

註 2：生態多效性，指一個性狀在生態中具有兩種以上不同的功能。

參考資料

Max Planck Institute for Chemical Ecology. Bergamotene ̶ alluring and lethal for Manduca sexta. Apr. 20, 2017.

原文研究

Zhou et al., Current Biology 27, 1-6, Tissue-Specific Emission of (E)-α-Bergamotene Helps Resolve the Dilemma When Pollinators Are Also Herbivores, May 8, 2017

本文已徵求到期刊論文原作者徐樹青博士與Max-Planck新聞宣傳部門同意許可編譯。

The post 調控香檸檬烯，讓菸草與天蛾夜裡是愛侶、白天成敵人 appeared first on PanSci 泛科學.

嘿，你有聽過竹篙鬼的故事嗎？

當夜裡走在山間小徑，看見一株攔路的竹子，那便是竹篙鬼的把戲。你千萬、千萬不能跨過，你得謹慎繞過，或者對它破口大罵，直到彎腰的竹子重新立起。否則，在你跨過的那一瞬間，竹子會忽然彈起，輕者將人打得騰空飛起，落下受傷，重者則被勾去魂魄，死在竹林之間──

圖／Anson Chappell@Flickr

這是老一輩的人們流傳的竹篙鬼傳說：所謂「竹篙鬼」，指的並不只是攔路的竹子，而是故意把竹子彎下，好取人性命的妖怪。有人說，竹篙鬼這麼做是為了「抓交替」──和水邊的水鬼一樣，取人性命，好去投胎；也有人說，這只是單純地作惡。

無論如何，「千萬不要跨過攔路竹」是這些故事唯一的宗旨。不過這樣的「攔路竹」現象，真的只是單純的妖怪作祟嗎？

讓我們從傳說開始看起

「竹篙鬼」最早有紀錄的文獻，可追溯至明治 43 年 5 月 1 日的漢文版臺灣日日新報，一篇以「照身鏡」為題的報導，提到竹篙鬼「頭大身長」──不過後來目擊者發現自己看到的不過是竹竿上掛著的一只燈籠罷了。

在片岡巖的《台灣風俗誌》中，竹篙鬼的記載僅僅只有一句話：「竹篙鬼是身軀很長的一種鬼。」在《民俗臺灣》中的介紹就詳細多了，說是臺北市的川端大橋有竹鬼出沒，會在人經過時彎下竹竿擋住路，又會在人停下來時瞬間擺直。

而在國民政府時期的《花蓮縣民間文學集》，將傳說講得最清楚：

客家人傳說，以前鄉下地方都種很多竹子，許多竹竿鬼就藏身在竹林裡，黃昏時如果突然起了一陣微風，就是竹竿鬼出來活動的時刻，它專門攔夜行人的路。

竹竿鬼出現時，竹叢裡一支原本直挺挺的竹子會突然抖動起來，慢慢地彎下來倒在路中間等待有人經過，八字輕的人就會碰上這種鬼，不知情的人一腳跨過去，竹竿鬼會突然彈起將人抓住，人的魂魄就被它抓去了。如果它不讓路就罵粗話，最後它會識相的退開讓人過。

所以在客家的風俗中，如果看到路中倒著一棵竹子，大家都不敢從上面跨過，寧可從旁邊繞過去。

在這裡我們可以發現，竹篙鬼的稱呼似乎不只一種：「竹竿鬼」、「竹鬼」、「竹子鬼」……各種「竹」和「鬼」排列組合都有，這使得有另一種妖怪和竹篙鬼撞了名。

那是澎湖望安鄉一帶的傳說，該妖怪被稱為「竹竿鬼」，身材瘦長，高約三丈，會攻擊人的腦袋。當你看見竹竿鬼，牠會搖搖晃晃跨大步朝你走來，要破解祂作祟的方法，一是筆直蹲下不可低頭，撿起地上的草一截截折斷；另一種是不斷對祂說「我長你短、我長你短……」之後竹竿鬼便會越變越矮，然後消失。（註一）這裡所謂的「竹竿」，似乎和竹子無關，僅僅是形容竹竿鬼身材的說法。

這樣看來，其實「竹篙鬼」和「竹竿鬼」根本是兩種完全不同的妖怪，只是因為名字相似而被混為一談。那麼，《台灣風俗誌》記載的或許不是「竹篙鬼」，而是「竹竿鬼」也說不定。

竹篙鬼的傳說直到現在還有流傳，若讀者有興趣，不妨到 PTT 的 Marvel 板，上面有許多人分享撞鬼經驗，其中便有不少竹篙鬼的故事。這在臺灣妖怪幾乎鮮為人知的今天實屬特殊，可以說竹篙鬼和魔神仔一樣，是仍存在人們生活中的妖怪。也因為如此，根據林美容老師的《魔神仔的人類學想像》一書，似乎也有魔神仔才是造成「攔路竹」現象的說法。

竹篙鬼的故事沒有地域性，只要有竹子生長的地區，都流傳過類似的傳說。連撒奇萊雅族都有與竹篙鬼相似的傳說，說是一種名為「嘎利亞」的惡魔，會把竹子做成拱型的陷阱，走過可能會受傷、死亡。這樣的普遍性，正是讓筆者懷疑「攔路竹」現象的發生，或許不是妖怪作祟，而是某種難得一見的自然現象的主因。

推理要在認識竹子生活史後

要了解竹子，不能單看地上的部分。

一片竹林看似分株獨立，實際上卻是同一個個體，在看不見的地底下，由被稱為「竹鞭」的地下莖相連。就像生長在麵包裡的菌絲，竹鞭在地下蔓生到一定程度之後，才會長出竹筍、生成竹林。竹鞭的節上生根，稱為「鞭根」，節上有芽點，有的發育成竹筍，有的則發育成新的竹鞭。

表面上竹子看似ㄧ根根獨立，但地面下都是連在一起的喔。圖／Andrew Chen @ Flickr

依照竹鞭的生長狀態，我們可以把竹子大致分成「單軸散生」、「合軸叢生」、「複軸混生」三種類型。簡單來說，就是發出來的竹子，會是單株單株地散生、一叢叢地擠在一起，或者有的散生有的叢生。在臺灣，較為人所知的散生竹有桂竹、孟宗竹（毛竹）；叢生竹有刺竹、長枝竹、麻竹、綠竹；複軸混生竹則較不常見。

其實人類現今對於竹子的分類並不透徹，主要便是因為竹子的生長週期相當長。一片竹林一生能存活 40 年到 120 年，依品種不同和環境變異而有所變化，一旦土壤產生變異或是生命到了盡頭，便會開花、結實，最後枯萎。竹子開花後的一到兩年，不論新竹、舊竹，整片竹林都會一同枯死，因此「竹樹開花」雖是百年難得一遇的現象，卻成為不祥的徵兆。在中國，人們說「竹樹開花，必有大災」；在印度，則有「竹樹開花，饑荒發生」的說法。

除此之外，竹子的另一個特殊之處，便是生長速度極快。一般樹木大概要數十年才會生長 1 公分，竹子卻遠遠快過這個速度。以臺灣常見的竹子來排名，最快的桂竹平均一天可以長 24.5 公分，其次是孟宗竹 21.93 公分，第三是麻竹 13.3 公分（註二）。若不看平均值，依照個體和環境不同，也曾有每日生長 50 公分至 1 公尺這樣的紀錄。

雖說竹子生長如此快速，卻不會無止盡地長下去。不同種類竹子的最高高度不同，大約介在 12 到 25 公尺之間，從發筍到生長到最高為止，只需要兩到三個月就能長到最大高度，且一旦達到最大高度後便不再生長。

為什麼竹子能夠以這麼快的速度抽高呢？原來在竹子還是竹筍時，小小的竹筍內部就藏著許多「節」，若你曾仔細觀察過竹筍內部的格狀構造，一格間隔便是後來竹子的一節。在生長期間，竹筍的每個節都在生長、抽高，使它能夠以最快的速度到達最高點。

早在竹子還是筍子的時候，就已經預備好要長高的配備了～圖／Shihmei Barger 舒詩玫
 @Flickr

光是用數字或許還難以體會竹子生長的快速：曾經有筍農分享採筍的經驗，說早上若看到筍子發的尖卻不挖掘，到了下午竹筍就已經拔高了、也老了。也有人說，當你在夜晚身處竹林，能夠清楚聽到竹子生長的聲音。甚至在春秋時期，鄭國人還發明了一種「竹刑」：將犯人綁在雨後快速生長的竹筍上，沒多久竹筍便會刺穿犯人的身體，折磨至死。

而這樣異常的生長速度，便是破解竹篙鬼是否可能是自然現象的重要關鍵。

竹筍歪曲假說

在此，筆者要提出一個可能造成「攔路竹」現象的假說：

發尖後的竹筍，若是受到人類壓過、動物踩過、落石壓住等等外力，使得嫩竹的頂端插進土裡。此時，竹子內的節點開始生長，一方面受到土地的阻擋，一方面仍以極快的速度長長，竹子便會像彈簧那般，儲存越來越多的張力。接著，一個沒聽過禁忌的人跨過攔路的竹子，土壤受到震動而鬆動，致使竹子彈起，使人受傷或死亡，完成竹篙鬼的傳說。

這樣的解釋如何呢？雖然需要相當的天時地利人合，但會讓人有欄路竹的想像似乎也不無可能。

當然，這個說法有許多值得討論之處；比如，被插進土裡的竹子難道不會因為向光性重新破土而出嗎？又是哪一種竹子有可能出現這樣的現象，叢生竹還是散生竹呢？根據傳說，竹篙鬼會在黃昏出現，夜裡以竹子攔路，這是否正代表攔路竹只可能在晚上出現？也許這便是竹子為何不受到向光性影響的原因也說不定？

假說即是沒有證據和實驗的猜想，期望感興趣的人能夠對此進行更深入的研究。

是誰讓竹子長歪？

竹篙鬼的傳說是老一輩人們的智慧之談，讓人們得以趨吉避凶。可以說，這便是妖怪傳說的「作用」。然而，我們用一整篇文章分析竹篙鬼的成因，目的並不是要否定祂的存在。

妖怪的本質是敬畏和恐懼。即使有再多的解釋，科學始終無法填滿意義的空洞，妖怪永遠能趁隙而入，佔據人心。我們滿足於「竹筍歪曲假說」，然而實際上要成功達成這個條件的機率有多高？比起單純的巧合，難道不是有人惡意為之更為合理？那麼又會有誰如此居心叵測，在夜晚將嫩竹插入土中，意欲害人呢？或者，那並非人類所為？

也許，這便是竹篙鬼真正的樣貌吧。

註釋

楊海彥／小波

畢業於台灣大學生化科技學系，而後就讀實踐大學工業設計所，沒念完就跑出來開工作室。目前專注於把台灣文史和民俗元素轉化為故事，設計實境遊戲、桌遊和小說。
嗜讀奇幻文學，喜愛電影，比起咖啡更喜歡茶，卻養一隻以咖啡為名的貓。

The post 竹篙鬼、攔路竹的傳說，跟自然現象有關嗎？ appeared first on PanSci 泛科學.

作者／羅妙禎｜園藝暨景觀學系畢業，對大自然懷抱敬畏與好奇的心，喜歡探索新鮮事物，在意人們與這片土地之間的連結，想記錄一筆筆動人的故事。

蘭花，一直是園藝界的寵兒，像是蝴蝶蘭就是歷久不衰的明星，花色選擇多、花期長又好照顧，無論送禮或自家種植都適合！家人、朋友不僅愛從花市買蘭花回來，陽台或家中一隅只要擺上幾盆蘭花，整個空間氣質大大提升。但買回家之後問題就來了：「蘭花要怎麼澆水呀？」「好幾天才澆一次真的可以嗎？」，花店老闆大部分會說，2-3 天或更久澆一次就好。究竟為什麼姿態嬌貴的蘭花，可以不用常常澆水呢？

森林中的附生蘭之一，台灣松蘭。圖／陳兆倫

在沒有人為干擾的大自然裡，野生的蘭花們主要棲息在森林中，依據其棲息地的差異可以區分成附生蘭（如蝴蝶蘭、文心蘭、石斛蘭等）和地生蘭（如國蘭、仙履蘭等）兩大類，其中附生蘭就佔了蘭科植物的 70%。附生蘭會和其他的附生植物例如蕨類、積水鳳梨等一同附著於樹幹、岩石或其他植物上，將它們當成支撐物以便爭取到更大量的陽光。這些附生植物在森林的高處蓬勃生長，豐富了樹冠層的生態。

然而附生蘭和附生植物不像其他同類生長在土壤上，除了要面對營養鹽缺少、只能從雨水淋洗中少量且間歇地補充的困境，還有水分供給不穩定的劣勢，基本上就是依靠在別人身上還要靠天吃飯。面對這樣水分、養分供給不足的環境附生蘭該如何因應？

附生蘭經常被種植在木板、蛇木板等介質上。圖／作者提供

聽說海綿城市很夯，但蘭花早就知道了

附生蘭花能夠懸在樹上、耐受少量水分的秘訣，就隱藏在根部的組織結構裡。

根部是植物獲得水分與營養重要的來源，大部分的植物在根的表皮上有無數的根毛，負責吸收水分的重責大任。但是蘭科植物中的根部最外層，卻是由稱為根被（velamen）的表皮特化組織所構成。成熟後的根被為一層層經歷木栓化（suberinization）的死細胞，它的作用與結構就像一層薄薄覆蓋在根上的海綿，遇到水分時可快速吸收水分且暫時貯存，並防止水分向外散失。根據解剖研究顯示，蝴蝶蘭平均具有 2-3 層的根被組織，流蘇石斛甚至具高達 10-11 層的根被呢！

以蝴蝶蘭的氣生根為例，根部外層具有一層白白肉眼可見的是根被（velamen）細胞，成熟後細胞壁木栓化成網格狀的死細胞。圖／作者提供

除了緊緊鎖住水分，根被組織對附生蘭吸收礦物質的需求也很重要。德國研究學者 Gerhard Zotz 等人解剖了 18 種附生蘭花的根部，發現不同種蘭花之間其根被層數多寡差異極大，根被占根部面積比例介於 11%-97%，而根被細胞裡的果膠物質具有保留帶電離子（如磷、鉀等植物生長必須元素）的功能，根被面積越大，吸收與保留住的營養離子就越多。

細胞之牆層層守護，避免水分流失

如果說根被是護城河，那麼再往內的根部組織－－內皮層（endodermis）和外皮層（exodermis）－－就是兩道長長的堡壘。當水分從根被進入後，則來到由薄壁細胞組成的倉庫－－皮層（cortex），含有葉綠體，具有儲存養分、水分的功能。

在皮層的內、外分別有一圈高度特化的細胞層，稱為內皮層和外皮層，能夠避免存放在倉庫裡的水及營養離子流失。這兩層組織上，大部分的細胞具有木栓化的次生細胞壁，成熟後為死細胞，功能有如厚厚的銅牆鐵壁，是水分進出的阻礙，使水分無法順利地穿越進出，降低了水分流失的機率。

附生蘭的橫切面解剖構造，由外向內分別有根被、外皮層、皮層、內皮層、維管束。圖／Carl von Ossietzky Universität Oldenburg

而內皮層和外皮層在細胞壁加厚形式上，還演化出不同的類型，透過橫切根部觀察，呈現 U 型（開口朝內）和 O 型 2 種加厚現象，在前述解剖的 18 種附生蘭，內皮層都是呈現 O 型加厚，外皮層則依不同蘭花有 O 型（如石斛蘭、文心蘭等）或 U 型（如蝴蝶蘭）加厚。不過，學者目前尚無法推定背後演化的機制與原因。

那被堡壘狀的構造擋住的水分，該從哪兒進出呢？位在內皮層或外皮層上的通過細胞（passage cell）形體較小，而且沒有經過木栓化、具有活性細胞膜，扮演氣體流通及水分、養分橫向運輸的角色。內皮層上的通過細胞，分布位置就在木質部（xylem）的對面，正對著早成木質部（protoxylem），被認為具有降低水分運輸阻力、縮短路徑、幫助營養離子更快速地主動運輸進入木質部的功用。

以蝴蝶蘭根部為例，具有內皮層 O 型加厚（左圖）和外皮層具 U 型加厚缺口向內（右圖）的木質化細胞，而水分及養分會經由通過細胞向木質部運送。圖／作者提供

無論是具加厚現象的細胞或是通過細胞，皆在附生蘭皮層裡外各自堅守要職，一方面避免水分流失、蒸散，一方面控制水分與養分能最有效率地運輸至植物的維管束、供給地上部的需求，顯現出附生蘭根部細胞高度演化的特點。

光是分析解剖構造，或許你還是會懷疑：蘭花的吸水功能真的有解剖學家說的那麼神嗎？科學家透過實際上的吸水試驗，發現 10 種以上的附生蘭氣生根（懸在空氣中的不定根）在短短 15 秒內即能快速吸水、達到飽和的狀態，水分流失的速度的速度非常慢，吸收 50% 水分的效率比流失 50% 水分足足快了 200 倍，充分展示了生長在樹上的附生蘭對於水分利用的驚人效率。

附生蘭的保水秘訣，還不只這些

綜合以上，無論是根被組織，或是內皮層及外皮層上的木質化細胞、通過細胞，在長期演化下已與環境及自身生理機制配合得天衣無縫。水分從接觸根被組織即快速被吸收，然後一層層被木質化的細胞壁困住，防堵蒸散流失，並保留住帶電離子，將水分及養分有效率地往內部運輸，讓附生蘭在貧瘠的環境裡順利地生存下來。

其實，蘭花面對水分逆境的機制還不只這些，有些蘭花還有肥厚的葉片、假球莖等構造可以儲存水分，或是有些附生性植物具有毛茸（trichome）、葉杯等特殊構造。植物雖然不會動，但仍從自身結構演化出特殊的機制去適應環境，讓自己在相對惡劣的環境下不僅生存下來而綻放出美麗的花。

人家常說「澆水學問大」，植物吸收水分、養分的機制，仍有具有許多有趣的現象等著我們去發掘呢！

參考資料

The post 美麗蘭花的保水秘訣，從「根」做起 appeared first on PanSci 泛科學.

作者/ 青悠
大學與研究所時候園藝與奇幻雙修，畢業後轉了個彎成為臺北地方異聞工作室成員，在妖怪中打滾的同時偶爾充當真人植物圖鑑。《唯妖論：臺灣神怪本事》和《尋妖誌》的共同作者。

臺中烏日區有一棵老茄苳樹下有一座小廟，某日透過乩童扶乩宣稱：一直以來被尊稱「茄苳公」的自己，其實是「茄苳娘」！

先別說茄苳樹王公還有分性別了，你會認茄苳樹嗎？你知道茄苳樹跟~~其實不曾來過台灣的~~嘉慶君是好朋友嗎？

台中的老茄苳樹與茄苳王公廟。圖／YJWang@Taiwan@Flickr

樹木常被人們膜拜，民間各地許多「大樹公」、「老樹公」、「樹王公」都是聚落的信仰中心，樹身圍著紅布條，樹下放著香爐，或是建起小廟，標誌著人們對其奉若神明虔敬依賴。

樹神百百款，每株樹王公被祭祀的理由也不盡相同。除了單純認為樹大有靈，多半也因為有不可思議的傳說與事跡流傳。榕樹、樟樹、茄苳這幾種臺灣低海拔常見的原生樹種最常被當作神體，其中茄苳樹王公的數量也許略遜於大夥熟悉的榕樹，但與茄苳相關的故事卻很可能讓其他樹種都望塵莫及。

茄苳樹與嘉慶君：走過、路過，就是不會錯過

就拿台灣民間故事《嘉慶君遊臺灣》來說好了，雖然根據正史嘉慶根本沒來過臺灣，但民間卻繪聲繪影流傳著許多故事，而茄苳樹不知為何特別容易受到嘉慶的垂青，屢屢被官方封為「樹王公」。

像是彰化市茄苳里的茄苳王公：傳說嘉慶是由鹿港登陸臺灣的，因為渡海過於勞累，走到溪邊便走不動了，只好坐在這株茄苳樹的樹蔭下休息。想不到只休息了一下子，嘉慶就覺得整個人神清氣爽、疲勞全消，覺得這茄苳一定是株神樹，於是在他旅途結束回朝後馬上將其冊封為「茄苳王公」。另外雲林斗六長安里的一株茄苳樹公也流傳著嘉慶君於樹下休憩的傳說，當地的「萬年」地名據說便是由「皇帝萬歲」發想而來。

涼傘樹王公：台中市大里區的茄苳樹。圖／WikipediaCommons

而跟嘉慶有關的茄苳樹，還有另一株臺中大里的「涼傘樹王公」，每回提到樹王公都非得要說一遍這個戲劇性的民間傳說才行。

相傳嘉慶行到臺中時又跑到大茄苳樹下休息去了，卻在樹下被當地盜匪圍困，不知如何是好。正當情況危急之際，一名紅衣武士突然從樹上跳了下來，擺開架式向一幫盜匪大喝！盜匪被武士這一喝嚇得一愣、心生怯意，紅衣武士趁勢追擊盜匪，盜匪們便紛紛丟掉武器逃之夭夭了。

這一切發生得太快，嘉慶一行人還驚魂未定，紅衣武士就又翻身上樹，往樹葉濃密處一鑽，也不見了蹤影。眾人想謝謝救命恩人，等了半天竟然等不到人下樹，這才了解紅衣武士是樹靈的化身。於是乎為了報恩這棵茄苳樹，也被冊封為樹王公了······呃，應該吧。

在民間傳說中，這株茄苳樹的命運有兩種版本。一是救駕神樹被冊封為王，從此以後受居民恭敬奉祀，香火鼎盛、契子無數。另一個版本卻令人感到哀傷－－有人說嘉慶君回朝後，的確將救命恩樹冊封為樹王公，但來臺辦公的官員搞不清楚是哪株樹，竟然把樹王公的頭銜錯封給了另外一棵茄苳樹。當初救駕的樹氣不過，不久後就抑鬱枯死了，而被錯封為樹王的那一株茄苳樹只好扛起護國祐民的重責大任。

與常民生活息息相關的茄苳樹

除了與嘉慶君的互動之外，茄苳樹當然也有親民的形象。

相較於榕樹在民間信仰中被認為容易聚陰，民間對茄苳樹的印象多半比較正面，還有「重陽木」這樣吉祥的別名。許多地方的茄苳王公都是小朋友的「契父」，長輩會向樹王公求葉片、平安符給體弱難養的小孩戴上，保佑孩子平安長大，而保佑鄉里為人治病的神蹟更是不會少－－臺南東山的茄苳樹王據說就能療病，要求取葉片、樹皮的話還須擲爻經過樹神恩准。

除了在宗教信仰中佔有一席之地，茄苳也和常民的生活脫不了關係。細數起來茄苳樹的葉子能入菜、泡茶，「茄苳蒜頭雞」這道佳餚就算沒親自吃過，也該聽過沿街的廣播叫賣；果實醃漬後可食用，口味可鹹可甜；樹皮劃開流出的紅色汁液，能用做染料；而木材雖不是頂級，也還堪用來做家具。

茄苳的葉可以入菜，果實醃漬後也可食用。圖／WikipediaCommons

或許就是因為如此貼近日常，茄苳樹才會這麼容易成為民間故事或鄉野傳奇的材料。只可惜在水泥叢林中，人與樹木的關係難以像古早那樣親近了，雖然城市裡頭的行道樹或公園綠地也常種植茄苳樹，但行色匆匆的都市人多半沒有空閒留意，就算留意了也可能因為對樹木不熟悉，看著濃密的樹冠卻不知其名，更不用說想起茄苳蒜頭雞、嘉慶君或是樹王公的故事了。

故事說完了，但你知道茄苳樹怎麼認嗎？

某次工作室聊到茄苳樹的傳說時有朋友就突然問起：

「所以到底什麼是茄苳樹啊？」

「茄苳樹就是茄苳樹啊！」另一個朋友這樣吐槽。

「什麼是茄苳樹？」這種彷彿哲學問題的大哉問實在難以回答，我只能附和朋友的話：茄苳樹就是茄苳樹，無須定義也無須證明。不過這邊姑且提供一些茄苳樹的特徵，當有朝一日真的遇上它的時候，或許你就能認得出來。

茄苳樹學名 Bischofia javanica，是大戟科重陽木屬的喬木。樹皮帶紅褐色，看上去斑斑駁駁、深深淺淺的，質地像是油漆龜裂剝落，樹幹上則常有瘤狀的突起物，外觀十分奇特。

茄苳的葉片油油亮亮的，摸起來厚，且有點蠟質。巴掌大的卵圓形小葉邊緣有鈍鈍的鋸齒，三枚小葉由短短的小葉柄連接在較長的葉柄上，如此一組才是完整的一片葉子－－這種形態有個專有名詞，叫做「三岀複葉」。

茄苳的葉子形態，是三片小葉為一組的三出複葉。圖／WikimediaCommons

茄苳樹也會開花，只是花朵小小的沒有觀賞價值，也比較難以當作辨識的特點。不過談到了茄苳的花朵，還有一件事值得一提：茄苳樹其實是雌雄異株。

說是樹王公，但其實有雄有雌！

和一般印象中一朵花同時具備雄蕊與雌蕊（兩性花）、或是一棵樹上同時開著雄花與雌花（雌雄同株）的開花植物不同，茄苳樹像是人一樣，有生理上的「男」、「女」分別。

雄樹只會開出一串串淡綠色且細小的雄花，將花粉撒散在空氣之中；而雌樹則是只開雌花，成串地掛在樹梢頭，作為果實前身的子房上端伸出三枚略長的柱頭，在風中撈接雄花釋出的花粉，成功授粉之後就會結出如葡萄似的小串黃褐色漿果。

圖/作者提供。

因此，要是在路旁見到結實累累的茄苳樹，那它必然是一棵雌樹；而要是一株茄苳樹怎樣都不曾結果，則很可能就是雄樹，或可能只是一棵附近沒有雄樹能讓她授粉的雌性茄冬樹。

看到這裡，你是否在心裡忖度起「樹王公」這個詞，並開始覺得事有蹊蹺了呢？

茄苳的雄雌若是分得清楚，倒也沒什麼疑慮，譬如南投民間鄉的二株濁水茄苳神木，一雄一雌兩樹位置相距不遠，分別以「茄苳公」、「茄苳嬤」尊稱。雄樹「茄苳公」旁建有小廟奉祀，居民也認其作契父，會向樹公求取平安符；而雌樹「茄苳嬤」只有小香爐供人插香，祭祀的盛況似乎不若茄苳公，但每年果期總結實累累也令人難以忽視。

然而許多時候，老樹無論性別都一概被通稱為「樹公」。若是雌雄同株的樹種尚不會有問題，但遇到茄苳這種雌雄異株的樹便會衍生奇妙的狀況來。老樹信眾「王公」、「王公」地呼喚著，習慣成自然，多半不會在意茄苳樹神究竟是雄是雌，不過要是深究下去，許多地方的「茄苳公」恐怕都得改叫做「茄苳嬤」。例如雲林斗六長安里的茄苳公，秋季時果實掛滿樹頭、吸引眾鳥啄食，毫無疑問是一株雌樹。另外，屏東里港鄉土庫村的一株茄苳王公，樹體同樣也是雌樹。

不過，這裡有個更奇妙的地方逸聞：臺中烏日區有一棵老茄苳，樹下有一座小廟，某日透過乩童扶乩宣稱：一直以來被尊稱「茄苳公」的自己，其實是「茄苳娘」！然而，雖然樹神起乩要求大家改口，但這棵老茄苳卻是貨真價實的雄樹，而不是會結果的雌樹！

這下該怎麼辦才好呢？看來有關性別認同的嚴肅問題，就連樹神都不能倖免於煩惱啊！

台中的老茄苳樹與茄苳王公廟。圖／YJWang@Taiwan@Flickr

The post 民間信仰的茄苳樹王公，也會有性別認同的煩惱？ appeared first on PanSci 泛科學.

南島的最西端，班圖的最東方

馬達加斯加是個超大型島嶼，面積約 59.3 萬平方公里（沒有概念？台灣的面積是 3.6 萬），世界島嶼面積排名第四（前三名分別是格陵蘭、新幾內亞島、婆羅洲）。它位於非洲旁邊，距離非洲東岸大概 400 公里，居民稱作馬拉加斯人（Malagasy），其語言馬拉加斯語卻屬於南島語系。

多數台灣人聽到馬達加斯加時，第一時間的印象或許是……《馬達加斯加》。圖／IMDb

語言屬於南島語系的族群，定義上都可以叫作南島語族（Austronesian-speaking peoples），因此，馬拉加斯人算是在地理上，分佈最西端的南島語族。儘管屬於南島語族，不過馬拉加斯人不論遺傳、語言或文化，在南島之外，都明顯還有來自非洲東部的班圖成分。

延伸閱讀：航向太平洋的DNA之旅：南島語族與拉匹達關係解密

班圖語族（Bantu-speaking peoples）是人口龐大的農夫族群，起源自非洲內陸，分佈於撒哈拉以南的非洲各地；而南島語族，從台灣出發以後，縱橫於印度洋與太平洋的島嶼 [1]。馬達加斯加是世界級的兩大語族，擴張到最遠時的交會之處；島上兩群人融合形成馬拉加斯人，不過，他們都不是最早抵達島上的人。

馬達加斯加上的馬拉加斯人，是分佈最西端的南島語族。圖／取自賈德．戴蒙經典小短文〈Linguistics: Taiwan’s gift to the world〉

各方勢力究竟何時抵達馬達加斯加，至今仍爭議連連，能肯定的是，島上至少 1300 年前已經出現村落。考古記錄顯示，馬達加斯加最早的人類活動跡象，距今已有 4000 多年之久。[2]

馬達加斯加最初的居民沒有農業，是依賴森林與海岸資源過活的採集狩獵族群，總人口很少，也沒有引發島上動物大批滅絕。或許因為存在感很低，所以長期遭到忽視，直到最近考古學家才比較確定，島上更早以前就有人存在；然而他們的命運如何，仍沒有人知道。

最後的採集狩獵者：Mikea 族

南島和班圖語族都是農業族群，相當程度依賴馴化植物、動物維生。近代有記錄以來，馬達加斯加島上的採集狩獵者，只剩下西南部森林中的一群 Mikea 族。有關他們的來歷眾說紛紜，早期記錄者覺得，他們是古早採集狩獵族群的後裔；卻也有人認為 Mikea 人的血緣，和其他馬拉加斯人並無不同，之所以生活方式不同，是後來轉型所致。

Mikea 男生與狐猴。圖／取自 ancientpath.com

為了研究馬達加斯加最後的採集狩獵者，遺傳學家取得了 21 位 Mikea 人的基因組，以及島上另外兩個族群，24 位斐索人（Vezo）和 24 位 Temoro 人作為比較。若是 Mikea 人遺傳上和其他馬拉加斯人差異很大，支持 Mikea 人源自古早的採集狩獵者；假如沒什麼差異，表示他們是後來才由移民到島上的農夫，轉變為純採集狩獵族群。[3]

將 3 個馬達加斯加族群，以及一大堆非洲、亞洲族群擺在一起比較親戚關係，結果相當明顯，不論跟誰比較，Mikea、斐索、Temoro 三群人，彼此在遺傳上都沒多少差別。

遺傳學結果表示，Mikea 人和島上早期的採集狩獵者無關，他們的祖先本來也和其他馬拉加斯人一樣是農夫，後來才進入森林討生活，轉型為採集狩獵的生產方式。這也是目前已知的「非洲族群」中，唯一由農牧式生活，又轉型為採集狩獵的。

和其他地方族群比較，馬達加斯加的 Mikea、斐索、Temoro 三群人（上下兩列都在左二、左三、左四），遺傳組成彼此間都沒多少差異。圖／取自 ref 3

馬拉加斯人是由南島與班圖兩大主軸組成，由 DNA 看來一目瞭然。三個馬達加斯加族群的基因組中，平均有 60% 多祖源（ancestry）源自東非的班圖語族，剩下 30% 多則可以追溯到南島語族，特別是西印尼一帶的南島族群，這也和語言關係的結果一致。綜合看來，馬達加斯加人是東非的班圖語族，以及西印尼的南島語族，各自移民到島上以後，融合而成的全新族群。

另外特別提醒，用「農夫」指稱南島、班圖，和 Mikea 族之外的馬達加斯加人，只是為了方便描述。馬拉加斯農夫與台灣人一般印象中，那種種稻、麥、玉米的農夫很不一樣。

斐索人會划船出海捕魚，不過歸類上，他們還是屬於「農夫」。圖／取自 wiki

以生產方式看，只要是大部分定居，相當程度依靠馴化生物的人，都可以視為農夫。例如論文中用於研究的樣本來源，斐索人，顯然就十分不像台灣的漢人傳統農夫。

延伸閱讀： 為什麼翻譯一本書？《依海之人》譯者後記（芭樂版）

族群史：兩性有別

source：wikimedia

馬達加斯加島上有很多族群，Mikea、斐索、Temoro 三群人有其代表性，不過還不夠全面。2017 年發表的論文，大手筆搜集了全島內外，一共 257 個地點、2704 位男男女女的遺傳樣本，包括 2691 個粒線體、1554 個 Y 染色體，以及 700 個基因組，深入分析全島族群的遺傳史。[4]

粒線體是母系遺傳、Y 染色體是父系遺傳，靠著上頭 DNA 特定位置的變異，定義出的單倍群（haplogroup），以及更細分的單倍型（haplotype），各自能夠代表母系與父系的部分歷史。

馬達加斯加全島族群的粒線體型號中，約有 50.1% 源自南島、42.4% 來自班圖； Y 染色體則是班圖約 70.7%、南島約 20.7%（剩下應該是別的地方來的，如中東）。顯而易見，馬達加斯加人源自班圖與南島，但兩性比例並不一致，班圖比南島貢獻過更多的男性血緣。

馬達加斯加各地族群的遺傳分佈，愈深色代表比例愈高。上半部是源自亞洲的祖源，下半部是源自非洲的祖源；由左至右分別是基因組、粒線體、Y 染色體各自分佈的狀況。圖／取自 ref 4

經歷至少幾百年混血後，如今全島馬拉加斯人皆為兩支血脈的後裔。在基因組方面，總平均大約有 36.6% 能追溯到南島，59.4% 班圖；不過各地族群，源自南島或班圖的比例不一樣。大致上，南島祖源在島中央的高地區域比例較高，班圖祖源則以周圍靠海區域較多。

亞洲與非洲，在馬達加斯加交會

除了計算祖源比例之外，這篇今年發表的論文，還做了非常多十分詳盡的分析，方法令人歎為觀止。對於人類族群遺傳有興趣的讀者，可以自行深入鑽研。

有了全島詳細的 DNA 資訊，加上更進步的統計方法，可以得到比 2014 年只有三個族群時，更明確的估計。結果是，馬達加斯加人的南島祖源最接近婆羅洲南部的族群，在約 2000 到 3000 年前分家；班圖祖源方面，最接近的族群位於東南非，大概分開 1500 年左右。

遺傳學視野下的馬達加斯加族群遺傳史。圖／取自 ref 4

然而，遺傳上分家過了多久，不能直接等同於移民抵達島上的年代。島上居民與其他地方假如遺傳上分開 1500 年，也有可能是島民的祖先，先與其他人中斷遺傳交流後，又過了一段時間才抵達島上。光靠 DNA 證據，並不足以了解馬達加斯加遺傳史的全貌。

想釐清遺傳史，永遠要考慮考古證據。馬達加斯加的文化，可以區分為亞洲與非洲兩種來歷，假如能得知南島與班圖風格的文化，各自出現在島上的年代，不就能解答問題嗎？

然而，根據目前考古挖掘的判斷，狀況似乎沒那麼單純。南島與班圖都是農夫族群，有自己的農作物。遺址中若是辨識出屬於非洲的生物，應該無疑來自班圖；要是源於亞洲，卻不一定與南島語族有關。亞洲很大，馬達加斯加又是中世紀時，印度洋海上貿易網的一員，與中東、南亞、東南亞都有交流。

向非洲方向航行，南島語族曾划的更遠？

去年發表的論文，比較東非沿岸（現在的肯亞、坦尚尼亞、莫三比克）、馬達加斯加，以及一系列位於其間的小型島嶼，介於西元 300 到 1200 年的遺址中，殘留農作物的種類。費了一番功夫辨別來歷後，只能看出馬達加斯加島上來自亞洲，確定屬於南島風格的農作物－稻和綠豆，最早出現的年代是 10 世紀左右。[5]

遺址位置，遺留農作物的種類。圖／取自 ref 5

延伸閱讀：短篇南島語族進入馬達加斯加，始於一千多年前

不過該論文中，馬達加斯加島上的遺址很少，而且有些南島語族的農作物，像是芋頭，根本不會留下記錄。因此這些結果只能佐證，南島語族在 10 世紀時已經抵達島上，卻無法排除更早的可能性。

東非沿岸與其他小島在那段時間，主要出土屬於非洲的馴化植物，例如御穀（pearl millet）、穇子（finger millet）等等。令人驚訝的是，比馬達加斯加更接近非洲大陸的島嶼葛摩（Comores），南島農作物至少在 8 世紀時已經現蹤，年代比馬達加斯加更早。

非洲東岸、馬達加斯加、葛摩，以及其他小島遺址中，農作物種類的簡化示意圖。圖／取自〈Ancient crop remains record epic migration to Madagascar〉

葛摩目前的語言屬於班圖語系，居民的 DNA 也接近班圖族群。南島語族一開始向非洲方向移民時，抵達葛摩比登陸馬達加斯加更早嗎？他們曾在葛摩建立殖民地，只是後來失敗了嗎？依現有資訊仍無法釐清。我們現在只知道，在南島與班圖兩大語族擴張、交會的邊陲地帶，人口變遷史相當複雜。

馬達加斯加，不只是夢工廠 3 集動畫電影，還是世界上兩大古老語族，交織著複雜歷史的真實國度。

參考文獻：

憑什麼小小臺灣是世界四億南島語族的發源地！只是這「南島語族」可能跟你想像的不一樣……
Dewar, R. E., Radimilahy, C., Wright, H. T., Jacobs, Z., Kelly, G. O., & Berna, F. (2013). Stone tools and foraging in northern Madagascar challenge Holocene extinction models. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(31), 12583-12588.
Pierron, D., Razafindrazaka, H., Pagani, L., Ricaut, F. X., Antao, T., Capredon, M., … & Letellier, T. (2014). Genome-wide evidence of Austronesian–Bantu admixture and cultural reversion in a hunter-gatherer group of Madagascar. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(3), 936-941.
Pierron, D., Heiske, M., Razafindrazaka, H., Rakoto, I., Rabetokotany, N., Ravololomanga, B., … & Raharijesy, M. A. (2017). Genomic landscape of human diversity across Madagascar. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201704906.
Crowther, A., Lucas, L., Helm, R., Horton, M., Shipton, C., Wright, H. T., … & Picornell-Gelabert, L. (2016). Ancient crops provide first archaeological signature of the westward Austronesian expansion. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(24), 6635-6640.

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。

The post 最西的南島語族：非洲與亞洲在「馬達加斯加」交會 appeared first on PanSci 泛科學.

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

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。

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？

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。

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：

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。

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。

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

世界爺（加州紅木）
【世界之最】世界最高的樹種：美國紅杉
Shigo, A. L. (1985). How tree branches are attached to trunks. Canadian Journal of Botany, 63(8), 1391-1401.
Thomas, P. 2000. Trees: their natural history. Cambridge: Cambridge University Press.
Shigo, A. L. 1998. A new tree biology and dictionary. Shigo and Trees, Associates LLC. USA.
堀大才，2010，枝と幹の構造と剪定の理論，樹の生命第8号。
Prof. Dr. Claus Mattheck
Claus Mattheck
Mattheck, C. (1995). Biomechanical optimum in woody stems. Plant stems: physiology and functional morphology, 27-90.
Mattheck, C., Bethge, K., & Weber, K. (2015). The body language of trees: encyclopedia of visual tree assessment. Karlsruhe Inst. of Technology-Campus North.
Smiley, E. T. (2003). Does Included Bark Reduce the Strength of Codominat Stems?. Journal of Arboriculture, 29(2), 104-106.
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。
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.

總是發生在荔枝成熟時？

圖／Pixabay

根據這個研究，病童的照護者或家長表示，在荔枝收成期間，白天孩子大部份時候都待在附近的果園裡吃荔枝，直到晚上才回家。孩子因為吃荔枝吃飽了所以對晚餐沒興趣，通常直接跳過晚餐，上床睡覺。

不吃晚餐而上床睡覺，很可能會造成夜間低血糖（night-time hypoglycemia）的現象，尤其容易在肝醣儲存不足的孩童身上發生。低血糖的狀況讓身體想要分解脂肪酸以獲得足夠的葡萄糖供身體利用。然而，hypoglycin A 及 MCPG 的毒性會讓脂肪酸的代謝產生問題，既無法產生足夠的葡萄糖，造成嚴重低血糖，更可能因為脂肪酸及有機酸的堆積，造成腦部病變。

這個研究結果詳細地呈現毒素 hypoglycin A 和 MCPG 在穆扎夫法爾普爾（Muzaffarpur）爆發的急性腦病變的相關性。為了預防為了預防疾病的發生及降低死亡率，專家們提出幾點建議：

孩童照護者應確認孩童吃過晚餐並限制荔枝攝取。
醫療照護者應對於疑似病例，進行快速血糖矯正。

圖／Pixabay

後來呢？根據一篇 New York Times 的報導 [2]，自 2015 年來，當地衛生組織根據此研究結果持續衛教父母及醫護人員。近兩個荔枝產季，穆扎夫法爾普爾（Muzaffarpur）當地急性腦病變的病例數大減，目前已從數百例降到少於少於 50 例。希望有一天，能夠不再有犧牲者。

太棒了，科學萬歲。

參考資料

Shrivastava A, Kumar A, Thomas JD, Laserson KF, Bhushan G, Carter MD, Chhabra M, Mittal V, Khare S, Sejvar JJ (2017) Association of acute toxic encephalopathy with litchi consumption in an outbreak in Muzaffarpur, India, 2014: a case-control study. The Lancet Global Health 5 (4):e458-e466
Dangerous Fruit: Mystery of Deadly Outbreaks in India Is Solved.

The post 【醫學辦案室】謎樣的季節性腦病變，總是發生在荔枝成熟時？ appeared first on PanSci 泛科學.

文／廖季薇
主修樹木綠化，技能到處點的園藝人，包含繪畫、攝影、烹飪、各種手工藝及DIY等。樂於嘗試新事物，對植物有難以言喻的深厚情感。

「快！我要告訴你一件不得了的消息……」雙方低頭私語，

「竟然有這種事？那我得趕快做好準備！」神情驚恐不已。

此時角落傳來暗暗的竊笑聲，得意的說：「嘻嘻嘻！這可是大情報啊！」

植物們在說些什麼悄悄話？圖／photoAC

讀到這段你可能會以為是哪個小說情節，但其實這是你窗外正在上演的橋段：而主角是綠油油、青翠翠的植物們。看著它們無聲地隨風搖擺，很難以想像它們能夠用著我們五官無法解讀的語言，焦慮地傳達訊息。

如果植物不像我們是透過聲音或肢體動作來表達，那它們又要如何溝通呢？

植物能夠解讀空氣中的化學訊息，藉以觀測周遭其他植物的狀態。圖／aororak

植物如何知道在旁邊的是好鄰居還是惡鄰纏身？

我們搬到新家，通常會跟鄰居打聲招呼，順便了解一下對方是不是能守望相助的好鄰友。那植物會怎麼跟它的鄰居打招呼，來確定對方是朋友或是競爭資源的對手呢？

source：Pxhere

瑞典農業大學作物生態學系副教授 Velemir Ninkovic 與他的研究團隊在 2003 年發表的論文中說明，兩個不同品種的大麥，能夠透過對方散發到空氣中的揮發性有機化合物（volatile organic compounds；VOCs）來確認對方是敵是友。

實驗裝置使兩種植物的土壤隔絕，避免地下物質交流。密閉空間只保留出風口，使單方向的空氣流動，確保實驗大麥品種 Kara（植物 B）僅受大麥品種 Alva（植物 A）的揮發性物質影響。
圖 A：實驗組；圖 B、圖 C：對照組。圖／Ninkovic, et al.

實驗中將大麥品種 Kara 與品種 Alva 隔絕於兩個獨立的箱體內，中間僅保留一個通風口，因此排除了土壤與根系接觸的可能性。當大麥品種 Kara 接收到來自大麥品種 Alva 的氣體後，品種 Kara 會將更多的養分送到根部，增加根部的生長，以佔據更大的地盤、提高對土壤礦物質與水分攝取的能力。

但若鄰房住的是相同的大麥品種，品種 Kara 則不會做出這麼大的反應。實驗結果可推測大麥品種 Kara 可以從氣體中辨識出鄰房住的是同鄉好親友或來搶糧的惡鄰居。同時也採取攻佔地盤的策略，大肆拓展根系範圍，以先發制人。

暴露於大麥品種 Alva 揮發空氣中的大麥品種 Kara 組（AK），相較於暴露於同一品種 Kara 組（KK）及暴露於一般空氣中的大麥品種 Kara 組（OK），AK 組的莖根比（S/R）最小，即其根部的生長量大於莖葉的生長量。圖／Ninkovic, et al.

在另一個實驗中，先讓大麥品種 Alva 生長於一個模擬森林下層的光源環境，即「紅光：遠紅光」比例較低（遠紅光比紅光多）。由於森林裡大部分的紅光會被上層植物攔截吸收，下層植物相對會接收到較多的遠紅光。當植物體內的光敏素吸收較多遠紅光，會從活化的 Pfr 型態轉變成不具活性的 Pr 型態（光敏素為植物體內的一種感光受器蛋白質，具有活化與鈍化兩種型態，即 Pfr 與 Pr 型態，能調控植物的生理與生長反應；吸收較多的紅光能活化光敏素，吸收較多的遠紅光則反之）。

此時，植物會傾向於將更多的養分供給到莖葉的生長，使自己長得更高大，能搶到更多的光源。這樣的生長現象，稱為遮蔭迴避效應（shade avoidance；或稱陰影遮蔽效應）。

森林下層的植物所能吸收的光線較少，為了爭取陽光，會努力使自己長得更高。這樣的生長現象，稱為遮蔭迴避效應（shade avoidance；或稱陰影遮蔽效應），由光敏素所調控。圖／ Chi Wei Liao

實驗結果顯示大麥品種 Alva 如期產生了遮蔭迴避效應，同時也改變了揮發性有機物質的組成比例。而神奇的是，當大麥品種 Kara 從空氣中接收到這揮發性物質後，也表現相同的遮蔭迴避效應生長，努力讓自己長得更高。

由此看來，大麥品種 Kara不僅可以從空氣中的揮發性有機物質「聽」出周圍的大麥是不是和自己操著同一種「鄉音」，也可以偷聽到競爭對手正要採取的生存策略。而且能即時做出相對應的行動，以避免落於人後。這樣的情報攻防戰，是不是像極了人們的諜對諜情節？

植物也能鳴奏無聲的號角警報

植物的揮發性物質不僅受到環境因素影響而產生變化，當植物遭受草食性動物（包含昆蟲）攻擊時，植物也會產生不同成分組合的揮發性物質（herbivore-induced plant volatiles；HIPVs；意指由食草行為所引導產生的揮發性物質）。

有些揮發性物質能直接驅趕草食性動物、或甚至造成毒害，例如：松樹（黃松 Pinus ponderosa Lawson、扭葉松 P. contorta Douglas var. latifolia Engelmann、白杉 Abies concolor Lindl. and Gordon等）所產生的單萜類物質（monoterpene；一種有機化合物）；有些揮發性物質則能吸引草食性動物的天敵前來逮捕這些吃霸王餐的食客，這樣的防禦方式被稱為「間接防禦（indirect defense）」，例如玉米、棉花、黃瓜及甘藍等能吸引害蟲的天敵寄生蜂，有效地減少鱗翅目幼蟲的危害，如斜紋夜盜蟲、小菜蛾、甜菜夜蛾等。

瓢蟲也是幫助植物消滅蟲害的好盟友。圖中為六條瓢蟲（Menochilus sexmaculatus），以取食蚜蟲為主。圖／Chi Wei Liao

這些因為草食性動物攻擊而引導植物產生的揮發性物質，也能告知周圍的同種植物：「大敵當前！快把槍矛弓弩火藥都備齊啊！」使尚未受害的植物們提前做好防禦敵害的準備，例如增加葉片中的單寧（tannin）含量等，會讓食客們覺得難以下嚥。

來自美國加利福尼亞大學戴維斯分校的學者 Richard Karban，長年研究植物的感知與訊息傳播模式，2015年出版專書 Plant Sensing and Communication（暫譯：植物的感知與通訊）。

Richard Karban 曾藉由修剪山艾樹（Artemisia tridentata）的葉片來模擬草食性動物啃食，成功引導山艾樹的傷口生成大量的揮發性物質──茉莉酸甲酯（methyl jasmonate）。經過三年的野外試驗發現，有修剪過山艾樹周圍的野生菸草（Nicotiana attenuata），相較於未經修剪山艾樹旁的菸草，所受到的蟲害明顯較低。

科學家推論，生長於山艾樹旁的野生菸草能解讀山艾樹傷口所發出的「情報」，使自己也進入備戰狀態，提早做好準備以抵禦害蟲侵食。

實驗地點：北美大盆地的山艾樹（Artemisia tridentata）族群。圖／K. Shiojiri

但從資源的競爭關係來看，山艾樹實在沒有理由將「防敵情報」傳達給鄰居的菸草。因此 Richard Karban 又做了一系列的實驗，結果發現山艾樹若要將「防敵情報」由受傷的枝條傳達到其他沒有受傷的枝條，並無法透過內部的輸導組織傳送。

「防敵情報」必須透過空氣中傳播揮發性訊息給其他沒有受傷的部位，才能使這些枝葉啟動抵禦蟲害的備戰模式。所以，住在附近的菸草鄰居其實是「偷聽」到了這個情報，才開始做對抗蟲害的準備。

由於植物產生的揮發性有機化合物之組合有遺傳上的差異，親緣關係越接近的植物之間，其「語言」也更為相近相通，對於訊號反應的敏感度更高。實驗中，當山艾樹與菸草兩者的距離超過15公分後，「防敵情報」的影響能力會降低；而山艾樹與同種山艾樹之間的溝通距離則可達到 60 公分。

如果我們能學會植物的「語言」、解讀植物的「情報」

科學家們在這數十年間前仆後繼，致力於解碼植物的揮發性有機化合物。未來我們不僅能解讀植物訊息，亦能使用植物的語言來與植物「溝通」。當這些有機化合物廣泛應用於保護農業作物，便能減少高毒性農藥的使用量。例如利用茉莉花酸（jasmonate acid, JA）誘導植物進入備戰狀態，抵禦外患，減少草食性動物帶來的損害。

如果我們能理解植物的語言，也許就能知道它們面臨著什麼問題、需求什麼資源，甚至告訴我們更多的秘密。當我們能和植物做朋友，那絕對是人類外交史上的一大邁進！

參考影片

植物能互相交流嗎？看起來當然不能。植物不像動物一樣有著複雜的感觸神經系統，他們看起來被動得多。儘管聽起來很玄乎，但是植物確實能相互交流，尤其是受到攻擊時。理查德．卡爾班解釋了其中的奧秘。

參考文獻

Ninkovic, V. (2003). Volatile communication between barley plants affects biomass allocation. Journal of Experimental Botany, 54(389), 1931-1939.
Litvak, M. E., & Monson, R. K. (1998). Patterns of induced and constitutive monoterpene production in conifer needles in relation to insect herbivory. Oecologia, 114(4), 531-540.
Karban, R., Baldwin, I. T., Baxter, K. J., Laue, G., & Felton, G. W. (2000). Communication between plants: induced resistance in wild tobacco plants following clipping of neighboring sagebrush. Oecologia, 125(1), 66-71.
Karban, R., Shiojiri, K., Huntzinger, M., & McCall, A. C. (2006). Damage‐induced resistance in sagebrush: volatiles are key to intra‐and interplant communication. Ecology, 87(4), 922-930.
Thaler, J. S., Stout, M. J., Karban, R., & Duffey, S. S. (1996). Exogenous jasmonates simulate insect wounding in tomato plants (Lycopersicon esculentum) in the laboratory and field. Journal of Chemical Ecology, 22(10), 1767-1781.

The post 植物的竊聽風暴：無聲的植物如何彼此溝通？ appeared first on PanSci 泛科學.

就是很想去碰碰含羞草。source：giphy

可別說你沒有在路邊看過它，是不是也曾心癢難耐的用手撥弄兩下，看著他緩緩收攏的模樣呢？你我都有經驗，含羞草（Mimosa pudica）的枝葉對機械碰觸非常敏感，甚至連當初林奈為他命名時，pudica 就是拉丁文中的害羞、瑟縮的意思。

但含羞草有趣的地方還多著呢，比如說他會氣噗噗地放屁。

含羞草（Mimosa pudica）。圖／by H. Zell. Mimosa pudica. wikipedia@wikipedia

許多植物在遭到取食者啃咬時會放出化合物來禦敵，不論是將自己變得難吃［註一］、具備毒性或刺激性、甚至是招來取食者的天敵，都是紀錄有數的例子。然而，這些案例大多數屬於被動防禦，也就是當植株組織受到破壞時才會啟動相關反應，原因很合理，畢竟沒事就拿把大刀揮舞嚷嚷是件挺累人、挺浪費能量的事。

過往科學家即發現，含羞草的根部會製造二硫化碳（carbon disulfide, CS2）來抑制某些真菌滋長，主動控制根際（rhizosphere）環境［1］［註二］。而在2015年，紐約阿伯尼大學（University at Albany）的拉比．穆沙（Rabi Musah）博士留意到這個主動釋放化學物質的現象，並進一步觀察到其在防禦用途的情況。

含羞草根部會主動製造二硫化碳來抑制某些真菌滋長，以利控制根際環境。。圖／by Terraprima@wikimedia

拉比的團隊經由質譜儀檢測發現，盡管含羞草平時便會主動釋放許多種有機硫化物，然而在受到機械型碰觸時，某些化合物的濃度會陡然升高，這些情況包含了人指直接碰觸、在土中拖動含羞草讓根部受到拉扯等等，其濃度甚至從原本無法被人體感知，提升到能以嗅覺察覺的程度。

更進一步的檢視發現，含羞草的機械敏感度（mechanosensitivity）竟然還具備選擇性。他們能辨別根部是遭受到了什麼類型的碰觸，因為當實驗者以玻璃、不鏽鋼等材質擾動根部時，相關的化合物濃度卻沒有顯著變化。不過目前尚未釐清含羞草這項辨識能力的相關機制。

那麼這些化合物是從何而來呢？有沒有可能是像洋蔥一樣，在組織破損受由細胞釋出？或者其實不是經由根部釋放，而是以根部感覺後經由葉子等其他組織釋放呢？抑或是與其共生的微生物製造所得？為了釐清這一點，團隊利用密閉環境、無菌培養以及洋菜膠分隔植株的根部與地上部（aerial parts），將環境、其他部位、微生物等因素排除，確認了這些有機硫化物的確是由根部主動釋放而出。

談到這裡就不禁令人好奇含羞草根部的結構了，團隊當然也透過顯微鏡檢視，發現在含羞草根部有許多微小的囊狀根瘤（sac-like root protuberances），且在釋放氣味前後有塌縮的情況，推論這些囊狀根瘤便是含羞草儲存、釋放硫化物的構造；生理分析也顯示，尚未碰觸前的囊狀根瘤含有較周圍組織高濃度的鉀、氯離子──恰恰是非常常見的生理調節成分，也不出所料，在碰觸反應後囊狀根瘤組織的鉀、氯離子濃度都顯著下降。

研究發現含羞草的根部含有許多囊狀根瘤（A），這些根瘤會在釋放氣味後塌縮（D）。圖／by Musah et al.,（ 2016）

而拉比副教授本人是這麼陳述這個氣味的：「老天，他聞起來就像是有人放屁！」（OH MY goodness! It smells like someone has broken wind.）

截至目前，團隊確認起碼還有另外六種含羞草（Mimosa sp.）也有相同情形。而目前團隊正磨刀霍霍地檢視含羞草的近親──金合歡屬（Acacia)，並猜測植物或許比我們所設想的還要廣泛採用類似機制作為防禦系統。不過用途可能也不若我們所猜測是用來防禦取食者，愛丁堡大學（University of Edinburgh）的安東尼．特維瓦斯（Anthony Trewavas）教授就想，這搞不好是為了與其他植物一爭地盤，而聞起來臭臭的只是湊巧呢。

拉比副教授的團隊目前正在檢視含羞草的近親──金合歡屬，猜測植物類似的防衛機制比我們設想的還要泛用。圖／by Mike@wikimedia

下次在路邊看到含羞草，不妨偷偷挽一小段聞聞看吧。

圖／by Hrushikesh@wikimedia

備註：
［註一］拙作介紹過番茄利用茉莉酸甲酯使得毛毛蟲自相殘殺的研究。
［註二］根際（rhizosphere），指圍繞根部表層受到該植物分泌物與相關微生物直接影響的土壤區域。

參考資料：

Feng, Z., Hartel, P. G., Roncadori, R. W., & Sung, S. J. (1998). Inhibition of fungal colonization on the rhizoplane of the CS2-producing plant, Mimosa pudica L. In Root Demographics and Their Efficiencies in Sustainable Agriculture, Grasslands and Forest Ecosystems (pp. 115-126). Springer Netherlands.
Musah, R. A., Lesiak, A. D., Maron, M. J., Cody, R. B., Edwards, D., Fowble, K. L., … & Long, M. C. (2015). Mechanosensitivity Below Ground: Touch-Sensitive Smell-Producing Roots in the" Shy Plant," Mimosa pudica L. Plant physiology, pp-01705.

The post 難怪要害羞？會氣噗噗放屁的含羞草 appeared first on PanSci 泛科學.