全球暖化改變植物的雌雄比例

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。