超過1000週的種子雨收集解密氣候變遷下的福山森林

【物候系列】

2022年06月24日

文：張楊家豪（國立中山大學生物科學系助理教授）

編按：聯合國環境規劃署於今（2022）年3月發布《2022年前沿：噪音、火災和物候不匹配》報告警告：因氣候暖化導致的物候紊亂，已成為日益緊迫的環境問題。氣候變遷不僅衝擊生物的關鍵生命週期，過快的暖化速度，更讓許多動植物來不及演化適應，影響其生存的同時，更對人類糧食生產帶來影響。本「物候系列專欄」特邀各領域專家學者，介紹與說明台灣當前面臨的物候變化。

每到冬季，台灣東北角一帶的天氣總是又濕又冷，像是今年1、2月，基隆、宜蘭、台北幾乎天天下雨，直至2月底雨勢才稍作停歇。

北台灣冬季豐沛降雨主要與東北季風有關。地球最大的海洋與陸地板塊──太平洋與歐亞大陸，兩者因季節性溫度差異，形塑了東亞季風。隨東北季風南下帶來的海上水氣遇上了北部山脈，便在北台灣落下。東北季風每年的強度並非一成不變。當東北季風較強時，那年冬天天氣濕冷；反之，若季風較弱，天氣則相較晴朗。

過去有研究指出，東亞地區的季風強度與南方震盪-聖嬰現象，也就是太平洋表面水溫類週期性的變化現象有所關聯：南方震盪-聖嬰現象改變了太平洋與歐亞大陸在不同年間的溫差變化，進而牽動季風強度。當冬季發生聖嬰現象時，東北季風強度減弱；而若發生反聖嬰現象，東北季風強度則增強。

自然環境中的動植物正與這些氣候變化密不可分，像是植物展新葉、開花與結果，動物繁殖與遷徙等，都會受到氣候的影響。

收集超過1000週的種子雨記錄福山森林的氣候變遷

為瞭解氣候環境改變對森林植物的影響，台灣有一群生態研究者，在林務局與林業試驗所的支持下，從2002年的暑假開始，於新北、宜蘭交界的福山亞熱帶雨林，長期監測植物開花、結果的動態變化。

研究人員在福山森林架設106個面積0.5平方公尺、高約80公分的收集網，用以量化植物開花與結果量。自2002年9月開始，每週收集、分類掉落在網中的花、果實與種子並統計數量，至今已持續超過1000週。

一座森林乍看之下變化不大，但穿梭在其中，每週檢視收集得來的樣本，會發現氣候變化對森林植物有著很明顯的影響。每一季、每一年，植物開花、結果的情況都不同。

福山樣區種子雨，不僅收集花、果實、種子，也記錄了氣候變遷。圖片來源：張楊家豪提供

季節更迭變換著福山森林四季開花結果之景

在福山森林中，一年四季都有不同的植物開花、結果，而大部分的植物在春、夏兩季開花。台灣低海拔具相當優勢的樟科、殼斗科樹木大多是如此，不過兩者果實發育所需時間卻差異甚大。

樟科的紅楠、香楠，3、4月開完花後，大概在5到6月間果實就會成熟；而殼斗科的長尾栲、烏來柯，雖然在差不多的時間點開花，但樹上的果實卻得要等待兩個夏天，到隔年秋冬才會成熟。

在大多數植物果實成熟的秋冬季，也是有植物比較「邊緣」，例如：木蘭科的烏心石、毛茛科的厚葉鐵線蓮。它們潔白的花瓣總在冬季時撒落一地，為冬季濕冷的野外調查工作，帶來一絲的雀躍。

聖嬰現象下的豐歉年改變溫度、日照與開花結果量

福山森林植物的開花、結果除了受季節變化影響之外，不同年間也有明顯的豐、歉年區別；而豐、歉年何時發生，則與南方震盪-聖嬰現象有密切關聯。

當聖嬰現象發生時，該年冬季的東北季風通常較弱，少了來自北方的濕冷空氣，福山冬季相較溫暖、降雨較少。充足的日照量為正在發育的花芽充飽能量，讓許多植物在接下來的春季有較高的開花量。

同樣的，較高的溫度與日照輻射量，也讓福山許多植物有較高的結果量。反之，當反聖嬰現象發生時，東北季風增強，綿綿不絕的冬雨則讓福山地區許多植物的開花、結果表現不理想。因此經常導致整個冬天與隔年都收不太到植物的花、果實與種子。

極端天氣事件嚴重衝擊植物開花結果

近年來，氣候變遷讓台灣除了夏季愈來愈炎熱、冬季愈來愈不冷之外，極端天氣事件出現的頻率也愈來愈高，像是冬季常有突如其來的強烈冷氣團南下，讓氣溫直線下滑。

2016年1月的霸王級寒流，更讓陽明山地區降下瑞雪，那時福山也同樣被白雪覆蓋。這場台灣低海拔森林罕見的降雪，讓該年度福山許多植物開花、結果直接「歸零」，並且對森林中的藤本植物有著十分長遠的影響：在接下來的幾年中，藤本植物的開花、結果表現都很差。像是福山地區常見的長果藤，一直到2021年才開始零星收到它們的花朵，但和2016年前的開花量還是有不小的差距。

類似的極端天氣事件在過去20年並不只發生一次，2005年3月同樣有過一場讓台灣低海拔降雪的寒流來襲，那時福山雖然並未下雪，但短暫幾小時的結霜造成當時正展新葉、抽花芽的植物們嚴重受損。接下來幾年，許多植物的結果量都在谷底徘徊，好幾年後才恢復。