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陪伴臺灣森林面對氣候變遷:守護林木多樣性

  發表日期:2020-09-18     作者:張珈瑋/國家災害防救科技中心;校稿:李惠玲

 

 

外面下著滂沱大雨,林試所林奐宇副研究員的辦公室,窗戶幾乎都是全開的,大雨不斷打落在窗戶玻璃和冷氣機外的珍珠板上,雨聲在一片寂靜的辦公室裡格外清晰,辦公室窗台上擺滿各種植物盆栽,有些是從未見過的物種,還帶著土壤吸水後的清香,不禁讓人有種雖身處在水泥牆內,但卻格外地貼近自然的奇異感受。

聽到我們踏進辦公室的聲音,林奐宇從辦公室中唯二的電腦桌後探出頭來,請我們隨意落坐,並快速站了起來加入我們。他剛坐在我們面前時,看著我們幾人紛紛拿出紙筆、開始架攝影機的動作,露出了一個靦腆的笑:「要這樣採訪我實在是很不好意思,在森林這塊,還有比我更專業的人。」

 

講起自己的研究經歷,林奐宇相當謙虛,但從他初次做植物生態研究,要建立氣候區、取用氣象站資料配出相應氣候數值,到近期利用TCCIP提供的臺灣氣候降尺度資料做研究應用,他的研究之路一走也已十多年。對林奐宇而言,「要了解森林,首先要了解氣候」是他不變的信念,這也是他始終致力於探討臺灣氣候與森林之間關係的主因。雖至今他仍不認為自己已為臺灣的氣候與森林做出最完美的解釋,也不認為在有生之年能完成這項大業,但他依舊秉持著最初的想法持續研究下去,更額外花許多時間踏進國內外各種山林做野地觀察,讓自己的研究更符合現實。

 

林奐宇想了一下,他沒從概念說起,反而舉了「南仁山」的例子。

「南仁山在恆春半島的東側,那是一個很特殊的地方。它雖然位處恆春半島,但那個地方的落山風(東北季風)的影響很大,尤其是在恆春半島東側是一個迎風面,冬天那邊會特別冷,也容易下雨,可是偏偏季風來的時候,山坳反而風吹不到,又因為南部環境比較熱,在那邊就發現熱帶生物的蹤跡。

在那裡,迎風面,風吹比較強的地方,會看見溫帶的樹種,但可能爬過山走個20分鐘,又看到一大群熱帶植物,同片山頭卻如此迥異的組成,呈現出植物與氣候之間特殊的關係,這樣的關係,也決定著臺灣森林樹種的多樣性程度。」

事實上,林奐宇口中的南仁山和那自然形成的樹種分佈,是臺灣許多森林的縮影。臺灣的天氣條件、濕度與海拔落差,讓森林不僅物種多樣性高,更蘊藏著許多特有的植物種類,若走訪雪山、合歡山、玉山等高山系統,視線所到之處有一半以上都是臺灣獨一無二的樹種,例如臺灣扁柏、臺灣冷杉、臺灣五葉松、玉山圓柏等等,都是只有在這塊寶島才能見到的特有種。

 

 

但近年,山的海拔沒有太大的改變,臺灣的氣候卻因全球暖化而產生明顯的改變,森林的變化也想當然無法避免。

「植物的分佈是跟著氣候走的,」林奐宇說道,目光落在窗前的植物盆栽,「一旦暖化,這些植物就會往高海拔或是往北移動,這是生態學家都有的基本概念。」

「翻閱歷史,就能發現很多這種例子,有些植物在冰河時期,就往較熱的南方移動,等到冰河時期結束,又再度往北前進。」他補充,「氣候變遷究竟會不會對臺灣森林造成同樣的影響?如果會的話,速度又是多快?只有了解這些,我們才有因應的可能。」

 

這是個看似簡單,實際上卻相當複雜的問題。

根據林奐宇在野外研究的經驗,植物真正發生變化,並不是大家普遍認為的那樣:溫度上升,植物就會以某一個速度穩定的減少,兩者之間的關係並非直接的線性關聯。在野外,更常見的是植物世代更替(老樹產生種子、小樹生長替代老樹)的循環被打亂。「某些稀有樹種的小樹苗越來越難在野外找到,而老樹又常常受到特殊事件的衝擊,如颱風,產生大批死亡的情形」林奐宇表示,「因為沒有小樹就無法更替,森林族群就很容易在一次又一次的事件衝擊下,以階梯狀的趨勢在減少。」

儘管現在尚無足夠的研究證據可證明氣候變遷直接造成種子更新能力衰退、幼苗死亡率提高,或導致老樹與新苗更替不及,但林奐宇仍不諱言,這幾年現地考察,已經觀察到臺灣某些樹種的族群數量逐漸減少;這個趨勢對森林多樣性是有著極大的傷害的,更可能導致部分物種走向被替換、甚至滅亡的命運。儘管這並不代表森林會馬上消失,但一個健康的森林,物種多樣性應當是相當豐富的,當森林的組成朝單一化發展,任何一個植病或事件,都有可能讓森林面臨著被大規模摧毀的風險。

 

林奐宇表示,根據物種生長特性,可以預期溫帶跟寒帶植物受到氣候變遷的影響會比較大,但透過TCCIP的推估資料,他進一步做出衝擊點分析,證實在臺灣,3300公尺以上的樹木族群會面臨比較嚴峻的考驗,這些森林會因為暖化而開始衰退、消減。另外,臺灣南邊,對水依賴高的熱帶型雲霧森林在氣候變遷下,未來發展也充滿著高度的不確定性,在降雨現象越極端的情境下(如雨下得特別強或乾旱時間特別長的情況),這些雲霧森林裡的族群就可能面臨劇烈的衰減。

除此之外,對環境需求較為特殊的小面積森林而言,氣候變遷也容易帶來致命性的影響;以僅分佈在臺灣北部山區(如:拉拉山、太平山、插天山等處)的臺灣水青岡為例,嚴苛且炎熱的氣候變化趨勢,讓它在野外面臨凋零的可能,比其他物種高上許多。

 

「水青岡生長在山的稜線跟山頂,它是以前冰河時期退到臺灣的植物,現在僅殘存在海拔1500公尺以上的山頭,一旦氣候改變、變暖了,這個地方就不再適合它生長。想要生存,它只能往更高海拔、更冷的地方移動,不過水青岡族群目前已經生長在獨立的山頂稜線上,是沒有地方可退的,我們的模擬發現,它的族群很可能隨著氣候暖化而開始凋零,進而在臺灣消失。」林奐宇沈重地說道。
 

 

 

全球暖化及增溫趨勢明顯,臺灣夏天比以往更熱,暖冬發生的越來越頻繁,臺灣的森林確實可能面臨部分物種淘汰與分佈重新洗牌的命運。為確保重要物種在臺灣仍能存活,林試所在林務局、特生中心、中興大學等專業單位和民間社區的合作下,推出了「國家植物園方舟計畫」,針對特有或受威脅物種進行保種,透過採集、保存到繁殖、野外復育等工作,積極介入搶救開始變稀少的植物,打造適合不同植物生存的「避難所」,必要時更進一步幫他們「搬家」,協助他們在野外更適合的海拔跟溫度、濕度條件下繼續生存。

林奐宇近期利用TCCIP產製的網格化月資料成功發表的論文,便是可用於保種計畫的重要研究;透過機器學習(Machine Learning)的方式,將氣候資料與野調樣區物種數據做連結,推估不同氣候條件下植物的分佈,進一步預測氣候變遷對臺灣森林物種分佈的影響,判定需要預先投入資源進行保護的相對脆弱森林類型;如此,也能重新審視現有各大保護區的必要性和優先性,讓有限資源能更好的的被利用。

林奐宇和林試所的下一步,便是要研究臺灣經濟林木,以確保氣候變遷下的國產森林資源能否獲得永續經營,包含探討目前的選種與造林策略在未來暖化情境下是否仍然得宜?有沒有更適合進行經濟林木培育的地點?未來的產量又將如何被影響?這些都是他們想要瞭解的議題,也期望能透過資料分析得到相應的答案。林奐宇也說:「這些研究都不是光憑林試所就能獨力完成的,背後需要大量而長期的森林調查與氣候資料支援,也感謝林務局與TCCIP長久以來扮演了重要的支持角色。」

當然,未來充滿著不確定性,林奐宇也相當清楚,依據氣候變遷情境獲得的研究成果都需要進一步的可信度評估與現場驗證。對此,他認為,統計分析無法給出百分之百的答案,但能提供政策推動一個可掌握的大方向,不會讓政府或人們因未知而踟躕不前,更能把握時間,從現在開始做好準備、儲備能量,盡力守護臺灣的森林。

暖化後的世界困難重重,全球各地已能看見氣候改變所留下來的痕跡和傷痛;所以當我們享受寶島臺灣的風光明媚、鳥語花香的同時,也應感謝有著林奐宇這樣的科學人,穿梭在森林中陪伴著這些林木走過大大小小的事件,紀錄著生態的變化和歷史,同時願意傾盡自己的時光,為臺灣這些美麗的森林,找到一線生機。

 

參考文獻:

1.     Huan‐Yu Lin, et al. 2020. Climate‐based approach for modeling the distribution of montane forest vegetation in Taiwan. Source from: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/avsc.12485

2.     Huan-Yu Lin, et al. 2020. The Modelling of vegetation climate relationship (Climatic Niche modelling). Applied Vegetation Science: 10.111/avsc. 12485

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