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夢幻台灣水韭 極度乾燥100天復活

水生植物不能耐旱? 水韭讓人類跌破眼鏡,烘乾到這種狀況仍可重生。(林試所提供)

水生植物不能耐旱? 水韭讓人類跌破眼鏡,烘乾到這種狀況仍可重生。(林試所提供)

2017/08/28 16:03

〔即時新聞/黃昭國報導〕水韭,是一群水生蕨類植物(現改稱石松類植物),起源於距今約2.5億年前的三疊紀早期,它那高大樹狀近緣植物類群,興盛於恐龍稱霸的白堊紀時代,但現均已滅絕,獨留低矮草狀的水韭至今,不論從分類演化或環境適應的研究,均具有相當重要之地位。

能耐超強 恐龍滅絕、台灣水韭健在

水韭這個謎樣的夢幻植物,目前經農委會林試所研究,已解析出部分生物奧秘,它堪稱「水陸兩棲植物」,既能扮演水中蛟龍角色,也能在極度乾燥的旱地一枝獨秀,更能在零下80℃超低溫環境、經一年以上的休眠後,仍能活跳跳﹝復活﹞,為此,這項研究已再度延伸至耐旱、耐熱、耐寒的機轉、關鍵,林試所與多個國內外學術機構合作,包括美國康乃爾大學,台灣大學生態學與生物演化學所,北市大應用物理暨化學系達成合作協議,企圖找出國寶植物台灣水韭的「能耐」,從DNA、生化反應到活力表現層面探索耐旱機制,若能突破將是一項重要的世界創舉;釐清水韭的耐旱機制,可讓我們推知在長遠的演化長河中,植物如何調整以適應變化中的環境,尤其是大眾所最關心的乾旱重大議題。

據記錄,全世界現存水韭約有90種,其中台灣水韭是民國60年 8月22日為徐國士先生及張惠珠女士首次發現,後經前台大植物系教授蕨類植物學的美籍教授隸慕華(Charles E.DeVol)博士依據其葉片、蓋膜、孢子囊構造及孢子的花紋等特徵而命名。為台灣的特有種。

到目前為止,臺灣水韭天然生育地只限於臺灣七星山的夢幻湖中,它不僅是臺灣國寶級珍稀稙物,也是世界級的保育類植物,因此,當地也已規劃為生態保護區。陽管處經試栽種於陽明山區其他池沼,僅冷水坑吊橋東側的廢礦廠復育池及二子坪水池有少數植株存活。

夢幻湖水韭 正港台灣原住民

台灣為什麼會有這種生長在北溫帶的蕨類植物呢?曾有一個推論是,生活在北溫帶的候鳥,在寒冬之前向南遷移,當時台灣水韭的祖先孢子囊破裂,孢子正好黏附在鳥類的身上,順道把它帶到了台灣。但新近的DNA分子證據並不支持此一論點,因為台灣水韭具有獨特的基因型,所以台灣水韭的起源歷史仍是個謎題。

0.3公頃小池塘 住1萬2000棵遠古植物

2004-2005年夢幻湖湖水流失情況嚴重﹝乾旱﹞,2006年初傳出台灣水韭族群甚至瀕臨消失?面臨野外滅絕威脅,經推測這與夢幻湖出現裂縫失去儲水能力,逐漸陸化,再加上生存空間受到陸生植物的大舉入侵佔據息息相關。陽管處曾請荒野保護協會出動志工除害,四天投入兩百人次,以徒手方式移除泥炭蘚等強勢水草,清出台灣水韭的生長空間,而工作同時的踩踏動作,也形成晶化泥土,抑制湖水可能的滲漏,解決嚴重陸化的問題。經過近半年的「復育」,估計夢幻湖生長的台灣水韭達1萬2000棵以上,荒野協會及陽明山國家園舉辦記者會,號稱之台灣水韭復育成功大事。

水生植物不能耐旱? 水韭讓人類跌破眼鏡

隨著全球氣候變遷加劇,未來將面臨更嚴苛且漫長的乾旱,便成為無法避免的噩夢,沒有充分的水源滋潤下,台灣水韭這種水生蕨類會不會就此走向滅絕之途?針對國人這項質疑,農委會林試所特別針對它的耐旱性深入研究,據研究員黃曜謀表示,大多數維管束植物當水份降至20-50%就死亡了,他的蕨類研究團隊與清華大學生科系李家維教授研究團隊,嘗試將台灣水韭晾乾,再把植株浸泡到水中,檢測植株是否還有活力,結果台灣水韭很爭氣竟然可以忍受超過90%水分喪失3個月以上(約100天)而仍能存活,若再加上4℃低溫或-80℃超低溫儲藏,維持活力超過一年以上都不是難事,這項重大發現提供了一種另類保護台灣水韭的新思維,也徹徹底底顛覆水生植物不能耐旱的刻版印象。

挺水又沉水 適應環境94狂

台灣水韭雖是古老植物,卻是好玩又令人困惑的生物,它會隨著夢幻湖水位的高低而呈現不同的生態特性。冬季豐水期滿天雲霧時是沉水植物,與生長在沙漠的仙人掌植物一樣,白天氣孔閉合,晚上才打開呼吸。夏季枯水期由於底部泥層仍保濕潤,變身為挺水植物,其光合作用模式則轉換成與大多數植物相同,白天氣孔開,晚上閉合。

至於台灣水韭如何適應這種極端環境變化,黃曜謀研究員語帶保留地說這是一個有趣的議題但還有一段很常的路要走。

水韭:葉子像韭菜的古老植物

●小檔案:台灣水韭是多年生的草本植物,葉子纖細翠綠從根部叢生,長度大約4~15公分,有點透明。葉子裡面有隔膜隔開的四條氣室,可以儲存氧氣及二氧化碳,以便行光合作用與呼吸作用。葉子的形態有點像韭菜,因而得名,但不會開花結果,採用孢子繁衍後代;根會出現多次二叉,是一個古老的形態特徵。

水生植物不能耐旱? 水韭讓人類跌破眼鏡。(林試所提供)

水生植物不能耐旱? 水韭讓人類跌破眼鏡。(林試所提供)

林試所研究台灣水韭的耐旱性,發現它也耐寒,已擴大與國內外學術機構研究深層的DNA、生化反應到活力表現。圖為孢子培養長出的台灣水韭小苗。(林試所提供)

林試所研究台灣水韭的耐旱性,發現它也耐寒,已擴大與國內外學術機構研究深層的DNA、生化反應到活力表現。圖為孢子培養長出的台灣水韭小苗。(林試所提供)

水生植物不能耐旱? 水韭讓人類跌破眼鏡,烘乾到這種狀況仍可重生。圖為孢子培養長出的台灣水韭小苗。(林試所提供)

水生植物不能耐旱? 水韭讓人類跌破眼鏡,烘乾到這種狀況仍可重生。圖為孢子培養長出的台灣水韭小苗。(林試所提供)

水韭這個謎樣的夢幻植物,目前經農委會林試所研究,已解析出部分生物奧秘。(記者黃昭國攝)

水韭這個謎樣的夢幻植物,目前經農委會林試所研究,已解析出部分生物奧秘。(記者黃昭國攝)

0.3公頃的夢幻湖,池內有1萬2000棵遠古植物台灣水韭。(記者黃昭國攝)

0.3公頃的夢幻湖,池內有1萬2000棵遠古植物台灣水韭。(記者黃昭國攝)

水韭這個謎樣的夢幻植物,目前經農委會林試所研究,已解析出部分生物奧秘。(記者黃昭國攝)

水韭這個謎樣的夢幻植物,目前經農委會林試所研究,已解析出部分生物奧秘。(記者黃昭國攝)

台灣水韭棲地陸化嚴重,生存空間受到陸生植物的大舉入侵佔據。(記者黃昭國攝)

台灣水韭棲地陸化嚴重,生存空間受到陸生植物的大舉入侵佔據。(記者黃昭國攝)

台灣水韭雖是古老植物,卻是好玩又令人困惑的生物,它會隨著夢幻湖水位的高低而呈現不同的生態特性。冬季豐水期滿天雲霧時是沉水植物,夏季枯水期由於底部泥層仍保濕潤,變身為挺水植物。(記者黃昭國攝)

台灣水韭雖是古老植物,卻是好玩又令人困惑的生物,它會隨著夢幻湖水位的高低而呈現不同的生態特性。冬季豐水期滿天雲霧時是沉水植物,夏季枯水期由於底部泥層仍保濕潤,變身為挺水植物。(記者黃昭國攝)

台灣水韭雖是古老植物,卻是好玩又令人困惑的生物,它會隨著夢幻湖水位的高低而呈現不同的生態特性。冬季豐水期滿天雲霧時是沉水植物,夏季枯水期由於底部泥層仍保濕潤,變身為挺水植物。(記者黃昭國攝)

台灣水韭雖是古老植物,卻是好玩又令人困惑的生物,它會隨著夢幻湖水位的高低而呈現不同的生態特性。冬季豐水期滿天雲霧時是沉水植物,夏季枯水期由於底部泥層仍保濕潤,變身為挺水植物。(記者黃昭國攝)

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