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孰勝孰敗?『自然』期刊解答植物們共存的秘密!
發佈日期 : 2017-10-12
熱帶易受聖嬰現象等氣候震盪影響,部分物種僅在某些特殊的年份盛產種子與小苗

熱帶易受聖嬰現象等氣候震盪影響,部分物種僅在某些特殊的年份盛產種子與小苗

東華大學環境學院孫義方教授、陳毓昀副教授及博士後研究員張楊家豪博士參與之跨國研究成果『Temporal coexistence mechanisms contribute to the latitudinal gradient in forest diversity』,已發表刊登在今年10月份國際頂尖期刊『自然』(Nature)上。此篇文章探討從熱帶到寒帶的各種森林裡,樹種多樣性越近赤道越高之重要影響原因。此研究網羅的資料跨越北緯0-65度,囊括美洲及亞洲的十座森林,其中三個亞洲森林的監測資料來自臺灣學者的貢獻(臺灣的福山森林保護區、墾丁高位珊瑚礁保護區及馬來西亞帕索森林保護區)。這些長期監測資料(6-23年不等)經過作者們仔細分析,提出證據說明環境變化會造成植物繁殖成功及競爭優勢的改變,進而造成不同種類『彼消我長』,促進物種的共存。

熱帶雨林的物種多樣性遠高於溫帶或寒帶森林是眾所週知的事,但到底是什麼原因讓熱帶雨林的物種多樣性這麼高,卻眾說紛紜,也是生態學家想要找到的答案。其中一個假說認為熱帶雨林的氣候比溫帶森林溫和,植物的生長或繁殖期都很長。較長的繁殖期可以讓不同物種在不同時間繁殖,進而因為繁殖『時間差』而降低了競爭強度。也就是說,如果各種樹木可以在不同的時間生產種子,接下來小苗所面臨的競爭就會減弱。如此一來,即使是競爭力較差的物種,也有機會繁殖,保存族群,使得不同物種可以共存一地。

初生的小苗在成長過程中面臨許多困境,如果發芽時間與其他種類有所區隔,或許能有個好的開始,未來更有可能在森林裡佔有一席之地。(攝影:陳毓昀)

初生的小苗在成長過程中面臨許多困境,如果發芽時間與其他種類有所區隔,或許能有個好的開始,未來更有可能在森林裡佔有一席之地。
(攝影:陳毓昀)

此假說雖贏得許多掌聲,卻因為長期且大規模資料取得不易,鮮有明確證據支持或反對。這個研究利用來自全球十個森林,超過一千種植物的種子雨及小苗資料,建構植物競爭模型,清楚說明熱帶地區的森林繁殖期長、環境變動的不可預測性高,造成物種間的繁殖成功及競爭力不同,進而促進物種的共存。文章中發現全年皆夏的熱帶地區內,各物種生產種子時間較不一致,並且物種受環境變化影響,在各年之間豐欠現象變化大,符合前述的『消長互見』假說。熱帶地區的環境劇變可能肇因於聖嬰(El Niño)或聖女(La Niña)現象。當氣候大幅震盪時,熱帶地區的乾濕季驟變,致使部分物種繁殖力改變。反觀溫帶地區,不但生長季時較少受到強烈氣候震盪的影響,且因為冬季低溫期長,每年生長季短,因此多數物種能產生種子的時間較為接近,提高了各物種間的苗木競爭。

東華大學環境學院的兩位老師及其團隊在臺灣林務局、科技部(前國科會)、林試所及美國史密森熱帶森林研究院支持下,長期研究臺灣及馬來西亞的森林,監測森林樣區內植物的物候、小苗、樹木生長存活及氣候變遷對森林動態之影響。兩位老師的團隊這幾年與國際學者合作,已在國際頂尖期刊,如Science, Nature, P.N.A.S., Ecology Letters, Ecology, Journal of Ecology等發表了十多篇論文。本篇文章再一次說明了長期監測工作及國際合作的重要性,對於長期投身於山林野外的工作團隊亦是一大鼓勵,也期盼未來能有更多的生態尖兵們加入相關研究,以解自然之謎。


最後更新 : 2017-10-12
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