【六月民俗植物曆 】 千百萬年演替的珍寶:紅檜 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

【六月民俗植物曆 】 千百萬年演替的珍寶:紅檜

2015年06月02日
作者:王升陽(中興大學森林學系特聘教授、中研院農業生物技術研究中心合聘研究員)

※編按:台灣樹木的生長的週期大概是3、4月起到9月底止,6、7月則到達高峰期,因此在6月的民俗植物曆,我們將介紹森林中的巨人──紅檜,你知道原本台灣阿里山上一棵樹齡達到3000餘年的神木,也是紅檜嗎?那它又有什麼價值是你所不知道的呢?又如何用聞的區別紅檜和扁柏?讓我們一探究竟吧。

前幾天台灣大學森林環境暨資源學系關秉宗教授傳了個mail給我。關老師說:「什麼是林業?林業是發展、照護及培育森林的藝術與科學。為什麼會有林業這門行業與學問?因為人類關心森林。」

我們為什麼關心森林

「因為我們需要許多由森林所提供的有形無與形資源與服務。 我們人類由樹上下來,走出森林,但我們從未遠離森林,因為我們的生存需要森林 。」

挺拔的紅檜,圖片攝影:王升陽。
挺拔的紅檜,圖片攝影:王升陽。

關老師說得真好,事實上,森林資源在人類文明史上扮演了極重要的角色,舉凡食、衣、住、行, 無一不與其緊密的結合。台灣得天獨厚的氣候與地理環境,蘊育了豐富且多樣化的森林資源,無論就利用的角度或資源保育的角度而言,這個美麗的島嶼上生長著許多的珍貴樹種,如︰台灣扁柏(Chamaecyparis obtusa var. formosana)、紅檜(Chameacyparis formosensis Matasumura)、台灣杉(Taiwania cryptomerioides Hayata)、台灣紅豆杉(Taxus celebica Li)等。

這些樹種不但見證了這塊土地千萬年的歷史、生態的演化外,更由於這些樹種優良的木材性質,使其具有極高的經濟價值,於天然資源缺乏、百廢待舉的二次大戰結束初期,木材的生產曾為台灣重要之經濟支柱。其中,檜木即為台灣優良木材之代表,在此所泛稱之檜木係指柏科(Cupressaceae),柏木亞科(Cupressaceae),扁柏屬(Chamaecyparis)之台灣扁柏(Hinoki)和紅檜(Meniki)。

就分類學的角度而言,台灣扁柏與原產日本之日本扁柏非常接近,二者不同之處僅為日本扁柏之毬果及鱗葉較大,因此將台灣扁柏視為日本扁柏之變種,則為目前分類學家之共識;而將紅檜視為單一的台灣特有樹種,則被植物分類學家所普遍接受。同時,台灣紅檜亦為第1個被以福爾摩沙之拉丁文為命名之植物,並曾被樹木學巨擘金平亮三(Ryoso Kanehira)譽為東亞第一大針葉樹(事實上台灣杉才是東亞最高的針葉樹)。

全球公認最佳材種

全球扁柏屬樹木所生產的木材是優良的家具、建築用材,台灣所生產的兩種檜木更是其中被公認最佳的材種。Falsecypress是檜木常用的英文名詞,如紅檜的英文名為Taiwan red falsecypress,台灣扁柏則稱為Taiwan hinoki falsecypress,當然有些人還是直接用Hinoki cypress來稱呼這兩種樹種。嚴格說來cypress是指柏木屬(Cupressus)的樹木,在神話傳說中有名的Cypress tree指的是地中海柏(Mediterranean cypress;Cupressus sempervirens),也有人直接稱其為絲柏。

你知道原住民同胞怎麼稱紅檜的嗎?泰雅族人叫紅檜與扁柏都是「ka-ba-ron」。有很多登山界的朋友相信,第一批登上玉山(其實是登上最難攻頂的玉山東峰)的日本人是日本造林學之父本多靜六(Seiroku Honda,1866~1952)一行人,1896年10月本多靜六擔任東京帝大林學助教授時曾來台3個月做調查,並於1899年發表《台灣森林帶こ就テ(關於台灣的森林帶)》(Bot. Mag. Tokyo, 植物學雜誌,13:229-237),論文中記載了台灣特有的植物,包括在苗栗汶水採集的台灣假糙蘇、台灣野茉莉,在玉山所採得的紅檜、台灣冷杉、台灣黃杉。

紅檜葉,圖片攝影:王升陽。
紅檜葉,圖片攝影:王升陽。

但紅檜新種的發表則是由東京帝國大學理學部植物學教室教授,也是東京帝國大學附屬小石川植物園第一任園長松村任三(Ninzo Matsumura,1856~1928)於1901年發表在論文題目「On coniferae of Loochoo and Formosa(琉球和台灣的針葉樹,Bot. Mag. Tokyo, 植物學雜誌,15: 137-141)」中。

嗅覺如何分辨扁柏與紅檜

紅檜所含有多樣性的萜類化合物,除具有令人愉悅的芳香氣味外,更具有特殊的生物活性,極具開發利用的潛力。萜類化合物為植物2次代謝產物中骨架種類最為繁多且數量最為龐大的一群化合物,目前已從自然界中鑑定出超過36,000種以上。

萜類化合物基本由5個碳的異戊二烯(Isoprene)為結構單位組合而成的,進而形成各種的萜類化合物。一般而言,具揮發性的萜類化合物之碳數大多低於15個碳,即10個碳的單萜類化合物及15個碳的倍半萜類化合物。

從木材與人類文明發展的歷史來看,木材與人類文明之關係是密不可分的,特別是於室內裝潢或家具。高級材料的定義除取決於木材的耐久性質外,具令人愉悅的芬芳木材常為受歡迎的家具及內裝用材,進而成為高貴的木材。

我們的分析結果顯示,扁柏具有多樣化的揮發性成分組成,其中含量較豐的成分,則包括β-欖香烯(β-Elemene,15.8%),γ-杜松烯(γ-Cadinene,12.1%),α-松烯(α-Pinene,11.1%)和檸檬烷(Limonene,10.8%);而紅檜之香味成分則與扁柏差異甚大,主要的香味成分則為桃金孃烯醇(Myrtenol,27.0%)、桃金孃烯醛(Myrtenyl,19.2%)和γ-杜松烯(11.4%)。

現場經驗是可以直接利用嗅覺分辨扁柏與紅檜的氣味,經由精密之分析儀器鑑定,我們認為紅檜中較甜的味道應該是桃金孃烯醇及桃金孃烯醛所貢獻;而扁柏的辛辣味,則應是大量的單萜類,如α-松烯,檸檬烷,α-異松油烯(α-terpinolene),α-松油烯(α-Terpineol)所共同形成。也由於紅檜與扁柏所含的揮發性成分不同,對人體也造成了不同的影響。

檜木與扁柏的精油測試 

今年(2015年)我們研究室博士候選人陳啟榮先生以18~24歲的成年人為試驗對象,分別讓受測者吸入一定濃度紅檜與扁柏精油的精油,並以儀器量測受測者之血壓、心跳與正、副交感神經之活性,並計算自律神經總活性。

結果發現,成年人在吸收兩種檜木精油5分鐘後,對兩種檜木氣味呈現了不同的反應,無論男女在吸收紅檜精油後表現出收縮壓下降、舒張壓上升以及心跳下降;交感神經活性下降、副交感神經活性上升,而在自律神經總活性方面則提升。但在吸收扁柏精油後,無論收縮壓、舒張壓與心跳均下降;但在交感神經活性上升,副交感神經活性下降;且自律神經總活性方面則提升。

一般而言當感受壓力、危險時,身體就會啟動相關必要的機能,例如:心跳及血壓上升、呼吸變快、體溫增高,讓人體保持警覺、提高專注力,達到可以積極應變的狀態,此時則是交感神經起動。而副交感神經是抑制性的,負責讓人體鬆弛休息、保存體力、促進消化、睡眠啟動等。

由上述之結果顯示,經吸入紅檜精油5分鐘後,可使壓力解除。而扁柏可讓人交感神經活性上升、副交感神經活性下降,換言之可使人精神集中,提高專注力。

同時陳啟榮並利用盤斯心情量表(Profile of Mood Stat, POMS)來評估成人吸收林木揮發性成分後的情緒反應,分析結果發現,當人體接受了紅檜或是扁柏的精油,於緊張、沮喪、憤怒、疲卷與困惑等構面,使用精油後緊張感顯著下降。

檜木中各類化合物 展現抗腐活性

紅檜木材除了特有的芳香氣味深受國人喜愛之外,優異的耐久性亦是使其成為高貴木材的重要原因之一。究竟又是那些成分使得紅檜木材具有抵抗如腐朽菌等生物因子的危害呢?我們利用水蒸餾法製備了心材的精油(心材精油收率為1.6%),續經氣相層析質譜儀結合標準品之分析鑑定,共鑑定出32個萜類化合物,包括有 α-Eudesmol (18.06%)、β-Guaiene (8.0%)、(–)-β-Cadinene (7.89%)等。

於精油的成分中,以倍半萜化合物為主要成分,共有26個;依其骨架可歸納為12種骨架,分別為Copaene、Elemane、Aromadendrane、Guaiane、 Germacrane、Humulane、Eremophilane、Eudesmane、Cadinane、Longifolane、Acorane和 Aristolane骨架。又經由抗腐朽菌試驗,我們證實紅檜精油的確具有極強的抗腐朽菌活性。

值得一提的是,紅檜木材中特有的炔類化合物Chamaecynone(亦是天然界中第1個分離鑑定出具有炔類官能基特性之萜類化合物),為抗腐朽菌的活性成分;我的學生郭佩旻博士也證實紅檜成分可以毒殺衣魚和抑制病媒蚊幼蟲生長。

另外,我另一個學生謝瑀心博士在她小時候也曾以生物活性研究為導向的分離策略,以脂多醣(Lipopolysaccharides,LPS)誘導巨噬細胞產生自由基的活性篩選平台,自紅檜甲醇抽出物中具有抑制一氧化氮自由基生成的分離部分離出6個化合物,並證明其中3個化合物可抑制一氧化氮生成酵素(iNOS)之基因表現以及其在細胞內的蛋白表現,此成果顯示紅檜具有不錯的抗發炎活性。

著重永續利用 平衡與人生活的關係

紅檜,圖片攝影:王升陽。
紅檜,圖片攝影:王升陽。

台灣林學研究人員已針對紅檜之相關主題,包括分佈、造林撫育、組織培養、木材性質與利用等,累積了相當豐碩的成果。關於紅檜代謝物研究方面,已有超過百種的化合物被分離報導。雖然目前已有一些研究利用分子標記的策略來探討紅檜之種源、遺傳變異及親源關係,但就紅檜木材形成機制及其抽出成分之生合成機制的研究仍在初始階段,研究成果相當不錯。

我們也不斷地盡心盡力探索森林資源可能的應用潛力,並嚴謹地尋找自然資源保育與永續利用的平衡點。我常說「森林保育之真義是積極保護並善用森林資源」,也就是說要負責任並具前瞻性的森林經營是對於森林資源的保護、培育、開發、利用和發揮環境保護等多功能效益的經營與生產的活動。

因此,對於森林資源的利用不應僅限於營林生產,還應包括下游民生工業的所需產品之製造與綜合利用;並且也不應該是侷限於木材產品的經營,而應該涵蓋如林區利用度較低之土地和其他動、植物生物資源的多目標經營;這樣的森林資源保育的目標不僅僅是以獲得有形之產品為經營目的,還要擔負起改善生態環境,同時為國人提供良好的生產和生活環境。

既然無法不用森林資源,那就應該正面地計畫,善盡地球公民的責任,保護自然資源、善用自然資源,讓我們的後代子孫能健康地永續生活在此越來越好的土地上。像紅檜如此優質的木材,我們應該在適合做經濟生產的林地上造林(請注意,種樹和造林是不一樣的),為我們後代的子孫留下可用的優良木材。以紅檜、扁柏這樣的樹種,它們的輪伐期是80年,也就是說我們這一代所造的檜木林是要給三、四代後子孫用的,這樣一代傳過一代,我們將可以永續不絕的享用如此在地球上獨一無二的優質天然資源。