一、研究緣起與背景
高山地區的低溫、高輻射及降雪等特殊環境,成為物種在生長過程中的限制因子。全球暖化及氣候變遷趨勢對高山植物之生存造成威脅,生存於高海拔的物種面臨繁衍和生存危機。植物物候直接反映在氣候的改變,其中,開花物候是植物繁殖生活史中最重要的一環,直接影響授粉成功率,亦影響後續成果率、種子散播率,其對氣候變化敏感,可作為氣候變遷的直接或間接指標。因此,本調查主要針對開花物候部分觀察,提供繁殖生態學術研究之基礎資料,進一步研究、探討物種的生存策略,對於物種資源保育提供重要資訊。
二、研究方法與過程
本調查於2016年3-12月及2017年1-10月在玉山國家公園境內之塔塔加-玉山主峰線步道,自塔塔加
登山口起 (海拔2,600m) 至玉山主峰 (海拔3,952 m),每月進行種子植物物候觀察,進一步了解之氣象因子與植物物候關係,不同海拔、生育地等環境對物候之影響,以及植物生活型、授粉方式、種子類型與氣象因子之關係等,並嘗試由植物物候觀察過程中,選擇可以作為氣候變遷之指標物種。另一方面,本調查成果可轉換成科普文章或教育解說手冊,提供玉山國家公園作為
登山遊憩賞花資訊。
三、重要發現
(一) 本研究2017年1-10月物候調查中,記錄50科129屬194種植物開花,其中雙子葉植物有42科103屬138種,佔所有物種的81.96%。在物候調查植物的科層級種數中以菊科最多(31種),薔薇科其次(17種)、其它數量較多的有龍膽科 (10種)、杜鵑花科 (6種)
(二) 研究區植物種類開花物候隨氣溫增加而增加,開花物種數與氣溫呈顯著正相關,雨量與開花物種數相關不若氣溫顯著。
(三)結實物種物候趨勢與開花相似,果期較長的物種可概略區分成兩群,一群為果實發育期長,發育到成熟可能要數月的時間,如玉山杜鵑以及臺灣紅榨槭;而裸子植物如刺柏、臺灣鐵杉、臺灣冷杉、臺灣二葉松等,自雌花授粉後到果實成熟,發育時間可能會長達1-2年,因此全年可以幾乎調查到果實。另一群植物如異葉紅珠、厚葉柃木、臺灣馬醉木等,生產周期較短,一年可有多次花期與果期,因此幾乎全年有果。
(四) 本研究總觀跨植群帶的植物種類開花物候現象發現,植物盛花期時間大多數種類隨海拔增加而有較晚發生的現象。
(五) 比較2016年以及2013年的玉山春季物候研究,這三年度開花物種數都隨著溫度上高而增加,深入比較玉山地區各時期開花物候與氣象資料比較發現,2013年、2016年及2017年各有特殊的氣候事件發生。進一步比較三年的開花物候,在極端氣候的影響下,2013年的冬末春初的開花物種數較高,整年度的開花物種數也高於2016年,2017年1月開花物種數高,除當年溫度較高外,還受到2016年的年尾高溫的影響。
(六) 本研究針對玉山櫻草、玉山金梅、塔山櫻、塔塔加繡線菊、紅毛杜鵑、玉山杜鵑、金毛杜鵑、阿里山薊及塔塔加薊等物種進行縮時攝影監測,得到玉山櫻草、玉山金梅、紅毛杜鵑、阿里山薊及塔塔加薊等物種的開花積溫。另外利用datalog測量樣株微環境的溫度資料,計算樣株8及樣株15的積溫,積溫值卻相差不多,兩者累積圖以基準溫度0℃最為相近,雖然兩者海拔位置相差約200m,推測因為開花時間相近,日均溫的分布也相近,因此有較相近的積溫值。
四、主要建議事項
根據本研究於玉山地區植物物候之調查,可做成建議事項如下:
主辦機關:玉山國家公園管理處
協辦機關:國立中興大學森林系
建議事項:
(一)長期物候調查與志工培訓
植物物候為植物適應環境所做之表現,隨著當時的溫度、水份及光週期等影響,若能長期監測本研究區之植物物候變化,有助於深入了解臺灣高山地區生態系和環境、氣候間之關係。現今氣候變遷明確,2013年、2015年以及2016年皆有極端氣候事件發生,然而缺乏2014-2015年的物候資料,難以顯現極端氣候的影響範圍以及作用機制。長期物候監測是重要的基本環境監測工作,而玉山國家公園具有完善的志工制度,或可配合志工培訓,一方面使物候監測可以持續進行,另一方面也能有效宣導氣候變遷下,環境保育的重要性。
(二)沿途氣象站修護
植物物候與氣象監測本為相輔相成,在推估植物開花物候積溫時,氣象資料的一致性與測站的穩定性十分重要。Datalog可作為短期監測使用,然而在高山環境下,其壽命僅能維持1-2年。而玉山主峰線玉山主峰線步道步道在沿線皆有簡易氣象站,若持續維護,則玉山沿線皆有穩定且詳細的氣象資料,可作為許多相關研究的重要背景資料。