全球暖化改變植物的雌雄比例

墨西哥纈草。圖片來源:wiki
墨西哥纈草。圖片來源:wiki

撰文|葉綠舒

纈草(valerian)是多年生植物,雌雄異株。纈草屬下有許多不同種類,其中的 Valeriana officinalis有鎮靜與抗焦慮的藥效。而墨西哥纈草(Valeriana edulis)原生於北美,從海拔1,600公尺到3,500公尺都可以看到它的蹤跡。

分佈的如此之廣的植物,當然會面對不同的氣候囉!畢竟海拔每上昇100公尺,夏季時會下降攝氏0.6度,冬季時會下降攝氏0.36度;也就是說,墨西哥纈草面對的氣候可以相差到攝氏十一度,同時雨量會增加,也會使得土壤的濕度上昇。根據洛磯山脈(Rocky Mountains)的氣候資料,每上昇100公尺,融雪的天數也會延後4.1天。也就是說,長在越高的山上的墨西哥纈草,面對的是更短的生長季節。

縮短的生長季節,對植物會有什麼影響呢?過去的研究發現,長在高海拔與中高海拔區域的墨西哥纈草的雌雄比例不大一樣。過去的研究發現,每上昇100公尺,雄株的比例就減少0.88%;從最低分佈區域的雌雄各半到最高分佈區域,雌雄比例已經來到大約3:1了(雄株比例為22.7%)。也就是說,或許溫度對纈草的雌雄比例會有影響喔!

●全球暖化對植物的影響

近年來,全球暖化已經影響到許多動植物的生存,對於墨西哥纈草,既然溫度變化可以影響到雌雄比例,暖化是否也會對它們造成影響呢?

美國的研究團隊發現,在科羅拉多的洛磯山脈區域,從1978到2014年,氣溫平均每十年上昇攝氏0.21度。溫度的上昇帶動了雨量、土壤濕度以及融雪日期的改變,造成雨量每十年減少1.91 mm、土壤的濕度則每十年減少 1.5%、融雪日則每十年提前2.9天。

這樣的變化,不可能對墨西哥纈草沒有影響。研究團隊仔細觀察四大群的纈草,首先發現,過去四十年來,纈草開花的日期每十年提早了3.1日。接著他們發現高海拔區雄株的比例上昇了,而且是隨著暖化的程度,以每10年增加 1.28%的速度上昇。這使得高海拔區的雌雄比例由四十年前的 3.4下降到2.85(雄株比例由22.7%上昇到26%)。

雌雄比例改變,是否會影響植物的授粉率呢?由於墨西哥纈草雌株的花粉來源有90%來自附近十公尺內的雄株,雌雄比例改變影響到授粉的成功率,是很合理的。研究團隊觀察發現,在過去,最高區授粉成功率只有76%,而最低區的則有95%。以目前有的數據推算,若暖化的速率不變,到公元2100年時,在最高區的墨西哥纈草授粉成功率會提高11.2%,但位於最低區的,因為雌株已經是「花粉飽和」狀態,所以也不會再提高了。

授粉成功率上昇,造成的立即影響就是高海拔區的纈草群落會增加。由於高海拔區氣溫較低、生長季較短(也就是說資源較少),更多的種子意味著會有更多的纈草要來競爭有限的資源,是否會造成過度競爭以致於全部都長得不好呢?除此之外,研究團隊也發現,同樣是墨西哥纈草,雌株上面的昆蟲比雄株要多,而且有些昆蟲是只能依靠墨西哥纈草為生的,當高山上的雌株比例因為暖化而降低,是否也會造成這些昆蟲的食物減少呢?萬一這些纈草因為過度競爭都長得不好,是否會更進一步影響到這些昆蟲的生計呢?只能說人類活動造成了全球暖化,卻要全世界所有的生物一起來承受,要說是共業,對無辜受難的動植物們,實在太也沈重了一些吧!

參考文獻:William K. Petry et. al. Sex-specific responses to climate change in plants alter population sex ratio and performance. Science 01 Jul 2016: Vol. 353, Issue 6294, pp. 69-71 DOI: 10.1126/science.aaf2588

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作者:葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授,科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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