我們眼中的草,別人心中的寶——台灣的芒草 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

我們眼中的草,別人心中的寶——台灣的芒草

2007年11月26日
作者:周昌弘、黃生、蔣鎮宇、許再文、江友中

芒草為泛亞洲到太平洋分布的禾本科植物,以生長快速著稱,在破壞地中會快速地佔領棲地,發育成優勢植物。由於其生長快速,注重環境保護的歐盟國家也因而注意到它豐富的生產量,將之列入重點開發的能源作物,尤其是1997年12月在日本京都,由「聯合國氣候變化框架公約參加國三次會議」制定的「京都議定書」(BOX 1),將目標定在「將大氣中的溫室氣體含量穩定在一個適當的水平,進而防止劇烈的氣候改變對人類造成傷害」。

其中二氧化碳的排放量更是最重要的一環,因此,歐洲科學家加速進行芒草的改良,將中國芒(Miscanthus sinensis)和蔗芒(Miscanthus sacchariflorus)雜交,形成三倍體的巨芒(M. x giganteus),其快速生長的特性,使之成為一種新興農作物,生物量高達每英畝14噸,可作為纖維、火力發電廠燃料,並達成二氧化碳固定的目的。然而,此類植物的原生地區,包括亞洲到太平洋島嶼,對於此類植物至今仍不重視,甚至認定其為雜草,殊不知這類植物早已成為歐美科學家眼中的「寶」了。

台灣的芒草

在台灣,芒草佔據了破壞地、荒地、惡地和高山,形成優勢草原,如陽明山小油坑地區(圖一A)和高山地區(圖一B),其生育地複雜多樣,造就了台灣芒屬植物的複雜性。依據分類學者的觀點,可將中國芒複合群區分為4個變種。而在4個變種中,有3個變種為台灣所特有。八丈芒主要特徵為在葉片下方有瘤狀乳突;台灣芒主要特徵為葉鞘表面具有軟毛;白背芒小穗具有短柄,外穎具有三出脈;高山芒小穗柄長,外穎具有五出脈。

圖一A、白背芒形成的低海拔草原。圖片來源:基因生萬物  圖一B、高山芒形成的高山草原。圖片來源:基因生萬物

由於台灣的地質複雜、海拔變化大,分布於不同生育地的芒草外形變異極大,導致分類上的鑑定難度很高。更因為分類時使用的特徵依據不同,而出現不同的區分方式,顯示此類型的植物在台灣地區的遺傳變異相當大,因此,針對現今對於「京都議定書」之約束的因應,能源作物的發展勢在必行,台灣芒草植物的遺傳變異,將成為未來的種原寶庫。

台灣的地質歷史造就芒草的多樣性

台灣為一大陸型的島嶼,不論在地質歷史、動物、植物相上,都與亞洲大陸有密不可分的關係。台灣原為亞洲陸塊的邊緣,由於地質的變動,使得台灣海峽逐漸陷落而分離,但因冰河擴張導致海平面下降,台灣、大陸與琉球群島之間可藉由陸橋連結,因此,生物物種可經由這樣的路徑遷移、導致族群的交流現象。直至最後一次冰河撤退(大約距今二萬年前),全球氣溫顯著回升,海洋水位上升、造成島嶼各自獨立,位於島嶼上的生物族群因遷移路徑的斷裂而隔離分化,因此造成台灣與鄰近太平洋島弧各島嶼具有極高的物種歧異度及特有種比例。

台灣的芒草與大陸地區的芒草相似而不完全相同,應為冰河退卻導致海平面上升、陸橋消失,擴散至台灣的芒草祖先族群和大陸地區族群基因交流中斷,使得族群呈現孤立化的現象;而芒草為了適應台灣不同海拔高度環境的差異,產生了基因漂變,再加上適應當地環境的天擇作用,形成了各族群分化的現象,因而使得台灣的中國芒出現高度的形態變異情形。

結語

台灣芒草分布廣闊,能適應不同的生態棲地,如農地、鹽分地、乾旱地,甚至重金屬污染地,分布範圍更是從平原到山坡地、低海拔到高海拔地區均有之。如此廣大的分布區域,造成芒草對棲地的適應能力強。經物種演化的過程,芒草已由一原種經由遺傳變異的累積,形成目前台灣芒草的高度變異情形。

然而,在我們眼中會割人的「雜草」,卻因為生長快速、生物量累積能力強大、可供作纖維、火力發電燃料和二氧化碳固定等等特性,成為注重環境保育的歐美科學家眼中的「寶」;而台灣芒草具有高度遺傳變異,更是科學家眼中尋找可用的遺傳變異作為作物馴化的基礎來源,台灣有著這方面豐富的生物遺傳資源,如何將之轉為可持續利用的能源,是國家即刻要投入的研究。

京都議定書

◎本文節錄自《基因生萬物》,不適用網站CC授權,如需轉載請洽林務局

◎本文與農委會林務局合作刊登