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高山植物 哪裡來?怎麼走?

2007年05月21日
作者:陳志雄(自然科學博物館植物學組助理研究員)、王震哲(台灣師範大學生命科學系教授)

在低冷的溫度、稀薄的空氣中,高山植物展現它們旺盛的生命力。圖為玉山佛甲草(照片來源:褚侯森)台灣島面積約36,000平方公里,島嶼寬度雖僅約150公里,卻有將近4,000公尺的海拔高度落差,而伴隨著海拔高度的陡升,氣候類型從熱帶到亞寒帶皆有,也因此植群類型歧異度高、變化大。在台灣原生的4,000多種種維管束植物中,有1/4左右(約1000種)是特有種(endemic),而隨著海拔升高,特有種比例也跟著升高,台灣的高山地區,有超過半數的維管束植物是特有種,這些僅分布於台灣的種類,顯然與台灣的自然演化歷史有不可分割的關係。

不僅台灣植群類型歧異度高、變化大,高山上的植物(註)開出極美麗的花朵,藍、黃、紅、紫,更為青山增添了點點繽紛,這是因為高山上的植物常受到強烈紫外線照射,植物體因而產生了「類胡蘿蔔素」和「花青素」等代謝物物質來吸收紫外線、保護自己,也使得花朵的顏色特別豔麗。

高山植物的代表──龍膽科植物

其中龍膽科植物是典型高山植物的代表之一,也是具有指標性的物種。雖然它們並不是台灣種類最多的類群,但其不平凡之處,在於幾乎全是只分布於臺灣的特有物種,特有率80%以上,為台灣原生植物之冠,與其它的開花植物相比,實在是異常地高。

在植物親緣關係的研究中,分子遺傳的訊息或標記,提供了大量的演化訊息,不僅可提供分子系統分類研究,亦可作為演化親緣之依據,並進一步說明植物的起源問題。因此,在重建龍膽屬植物的親緣關係分子親緣樹之後,發現從樹形圖上看到很重要的訊息,綜合地理分布的資料後,獲知台灣大部分的龍膽是源自於華南,而非直接由中國西南直接跳到台灣。

高山植物哪裡來?

然而在台灣的這些龍膽屬植物,又是沿著怎樣的路徑擴散與種化?從龍膽的分子親緣研究和傳播遷移的事件,將其解釋為和最近曾發生的冰河事件有關,雖然目前台灣看來像個孤島,但在最近幾十萬年間曾發生數次冰河事件,在冰河事件使得海平面上升與下降的過程中,台灣和大陸、琉球在陸地上曾相連。而適合在寒冷環境生存的植物,也因為氣溫降低而向下擴散到低海拔地區、甚至經由陸地的連接進行了遠距離的傳播。等到非冰河期的現在(稱為間冰期),又因為大地氣溫升高、海平面上升,使得這些適合在低溫環境生長的植物被限制在台灣,並被趕到高山地區演化繁衍,形成了如今部分的台灣高山植物。

高山植物怎麼走?

從探討龍膽屬植物的來龍去脈與生存狀態來看高山植物面臨的生存壓力,可看出其中在棲地零碎化與生存環境的溫度逐漸升高的情況下,生長在臺灣的高山植物,面臨的環境威脅可謂不小。

台灣高海拔山區植被屬於南北走向的狹長形分布,中海拔山區的植被則緊鄰環繞高海拔山區植被,亦為南北狹長形分布,容易因為棲地局部的破壞而切斷其完整性,造成棲地零碎化(habitat fragmentation)的現象。

而由全島尺度來看,高山特有的龍膽屬植物,也可說是經由氣溫升高的過程被限制隔離在少數幾個山頭,有的在雪山山脈(如伊澤山龍膽),有的在玉山山脈頂峰附近(高山龍膽),有的則只在中央山脈南段的百岳上(高雄龍膽);其實這些一年生的種類,如果大地氣溫升高,大概也沒有更高的棲息地可以適合生存。在沒有其它緩衝環境的條件下,其實可以預見族群數量受限,加上高山生育地大多屬於變動型的崩塌地形,小族群容易因環境意外而消失滅絕,目前約有近一成比例的維管束植物被列為稀有或瀕危,不論這些物種的潛在生存危機是否因為人類活動所造成,至少說明台灣的某些原生植物,有一定程度的滅絕危機存在,而高山植物更是令人擔憂。

註:所謂的高山植物,就是分布於「森林界限」以上區域的植物;這森林界限指的是在自然狀況下,森林分布的最高限。例如合歡山區公路附近,可看到綿延數公里的「森林界限」,由冷杉林和玉山箭竹灌叢所形成。

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