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生物知趣

樹的奇妙與貢獻

蘇美靈

 


黎巴嫩的香柏樹

  人的生活和“樹”有很密切的關係。題到樹木,它會使人想起聖經中那著名的“分別善惡樹”,因為其上的果子,可以吸引我們的始祖去違背神。按照當時的情形,伊甸園一定有甚多的果子,因為結果子的樹有248,400品種之多,它們按着季節結出果子,目前在市面上能夠買到的果子也不下數十種。假設始祖每天三餐品嚐不同的果子充飢,也需時二百二十六年才能將地上的果子嚐遍一次,即使有一半的果子是不適合人食用,也需時一百年才能將果子嚐遍。
  聖經題到不少的樹;例如先知約拿在烈日下坐着,神給他一棵有樹蔭的蓖麻樹。還有黎巴嫩的香柏樹,其木材被視為建築用的優質材料。此外,橄欖樹和無花果樹的果子更是以色列人生活的必需品,但最著名的樹木應該是耶穌釘十字架的木頭了。

  我們認識樹的功用,可能以為樹木只不過提供一些為人食用的果子,或建築,家俱和運輸工具的材料,是遮蔭的好地方,而且提供樹膠和一些有藥用價值的原料。人類固然早已曉得如何利用樹木,但在近數十年的研究裏卻發現樹木的價值並不止上述這些用途。自古以來,人舉目觀看,周圍盡是一大片密麻麻的樹林,有一些樹矗立參天,是建築的好材料,提供大量燃料,因此人們便不斷砍伐樹木,認為有的是砍不完的原料。近年來發現各地均有嚴重的河水氾濫和山泥傾瀉,使多人喪命和喪失家園,而且世界各地的溫度提高了,加上大氣受到污染,二氧化碳增多,表面土壤流失以及其他未能估計的結果,經詳細研究之後,專家找出了這些“天災”的主要原因,是人們過量砍伐樹木;人們這才明白樹木在自然界的貢獻,並不限於上述那幾項。

一.樹木的貢獻

1. 供應氧氣

  氧氣是大多數生物維持生命的必需品(除了一些缺氧的微細菌和寄生蟲外),我們不能一刻沒有氧氣,否則立時喪命。但氧是所有含葉綠素植物在光合作用時排出來的氣體,樹木因為有眾多的葉子,可以提供大量的氧,隨風吹散到各處。所以若砍掉一棵大樹,所損失的氧,是不能計算的;而再種一棵同樣高度的樹,至少需時數十至一百年。在這數十年間,所供應的氧也是無法估計的,在醫院中用一筒氧氣也要若干費用才能買到。

2. 吸收碳氣

  光合作用是植物的主要功能,因為太陽每日照射,唯有地球上的植物才可以吸取它的光(但並非吸取所有的光線,在光譜七種顏色中,只有紅色和藍色是被大量吸取的,也有少量的黃色光線被葉子吸取),其他星球都沒有同類生物可以吸取陽光。在這個過程中,植物一方面可以吸收碳氣,因為這碳氣是從各動物和微菌的呼氣噴出來的,又可以將大氣中空氣的成分保持平衡,否則稍有改變的話,便會危害生物的性命。所以樹木遍布各地,是肩負這重要任務的主要功臣。但現在由於人類大量使用化石燃料,不斷將碳氣向空中噴發,增加了空氣的溫度,他們又大量砍伐樹木,大大降低了樹林吸收碳氣的能力,結果在過去一百年來,空氣中的碳氣含量已由200ppm增至300ppm,製造了地球上的溫室效應,使無數生長在溫帶的植物受到嚴重的影響。

3. 動物棲所

  除了生長在水中的生物之外,幾乎所有動物都依賴樹木作為棲身之所。動物學家將牠們分為低等和高等生物,土壤裏的樹根有大量的單細胞動物,軟體動物,節枝動物和有脊椎的動物。除了魚類之外,樹上還有兩棲類,爬蟲類,不同品種的雀鳥和各種哺乳類動物,各種動物按着牠們的複雜構造盤纏於樹的各部,最低等的生物在樹根之下,最複雜的在樹頂之上。例如猿猴,狒狒,長臂猿等靈長類動物都是在樹上攀爬,更可以像空中飛人般由一棵樹跳到另一棵樹。


樹木是不少動物棲息和覓食的地方

  不少動物一生都住在樹上。雀鳥有自己的領土,不能容許其他動物擅自闖入,牠們都會極力保護自己的地方。又有不少動物在樹幹的洞中生活,還有各種螞蟻,在樹皮下隨意往來,不停的搬運食物,預備過冬。在樹葉底面也依附着無數的微生物,有不少昆蟲為養育下一代在樹上建築廔,待小昆蟲長了翅膀後,飛出這個廔。


廔的種類

  還有其他動物利用樹木為寄居的地方,例如每年有無數的候鳥,由北方飛到南方過冬,途中經過的地方指定在某棵樹為歇息之所,故此若將那棵樹砍去了,候鳥找不到熟悉的“陸標”,很可能會迷途,甚至不能順利完成航程。故此現在有不少國家指定某些候鳥途經的地區為保護範圍,即在香港也有著名的米埔區,目的是保護這些長途跋涉的動物,因為牠們世世代代都是根據預定的航線作長途旅程。

4. 提供食物

  我們所熟悉的食物鏈都是與人有直接關係的,例如:

草→牛→人
穀物→雞→人
蜉蝣→小魚→大魚→鴨
草→草蜢→雀鳥→蛇→鷹

  在自然界還有種種形式的食物鏈,例如樹根周圍滋生着數以億計的微生物,它們依靠根面所分泌出來的養料維持生命,根的表皮不斷剝落,是這食物鏈的主要食糧。根際是一個極其神秘的世界,科學家不易了解其中的運作,因為當中有眾多的生物品種,各有不同的功用而且相互影響,所以實驗者很難抽出其中一樣來研究。另一方面,樹皮也是不少昆蟲的食物,而不同品種的蜘蛛也會捕捉在樹上的昆蟲。樹上的果子是人的食物,那可口的芒果,悅目的蘋果,香甜的梨子,圓潤的龍眼和荔枝等都十分惹人喜愛。


潛葉蟲

  除此之外,葉子也是無數昆蟲的食物,有些用如利剪般的口部將樹葉咬碎下來;有些如潛葉蟲更索性鑽入葉子內,一面鑽一面吃裏面富營養的葉肉,但卻能保持表皮的完整(見圖);也有不少身形龐大的動物,例如長頸鹿和熊也是吃嫩葉的。此外還有很多昆蟲只吃花的某一部分,例如有些吃花蕊,藉此可以達至傳粉的作用;有些只吃花蜜,有些只吃花瓣,總之牠們對食物的要求是十分特別的。例如在中國的熊貓只吃竹葉,而澳洲的樹熊只吃桉樹葉子,如此各種動物不會因食物互相競爭,各適其適。況且即使有眾多的動物在同一棵樹覓食也不會使樹成為光禿,所以人類若砍伐樹木而沒有計畫的去種植,不少動物會遭受絕種的厄運,亦會瀕臨絕種,故此人們濫伐樹木帶來無法估計的損失。


長頸鹿以葉為食物


中國的大熊貓主要只吃竹葉

5. 黏着泥土

  一棵樹的生長當然需要泥土,因為它要深深扎根,才能堅固,以免被風吹倒,所以一般的根和樹幹的大小是成正比例的,樹越高,根亦越深,即使它遇到暴雨狂風,甚至地震也不會搖撼。另一方面,泥土並不只是幫助樹根生長,它本身也有非常複雜的構造。不同大小的砂粒和黏土,構成我們所熟悉的泥土,其中蘊藏着無數的微細菌和礦物質。樹根的表面因為會分泌各種有機物體,所以能夠將泥土黏着。根通常是四面散開生長的,藉此大大增加根部的總面積,黏着大量的泥土,防止樹木被雨水沖走。
  所以在山坡上或山谷間都有不少的大樹,它們可以防止山泥傾瀉和表土流失。近年各地有嚴重的水災導致多人死亡,其中一個主要原因是人們過量砍伐樹木,泥土沒有樹根吸收水分,山上的水便毫無攔阻的急速流下來,導致豪雨成災,使居住在下游的人遭受水災之難。表土的流失更是無法補救的。不過,人們已發現,二十年前在山坡開墾道路後,用混凝土鋪在上面實在不智,現在已改用種草為護土牆,回復植物原有的地位和功用,因為混凝土並不能將土黏着,也不能阻止雨水向下流。

6. 緩和氣溫

  市區內只有高樓大廈,少見樹木,所以空氣污濁,使人有窒息之感,而且氣溫也是異常的高,濕度又高,更令人煩躁,加上不少樓宇在室內安裝了冷氣機,熱氣向屋外噴發,加增了城市的氣溫。所以我們由城市坐車進入郊區之後,會立時覺得空氣清爽涼快,因為郊區還有不少樹木,使人倍覺清涼,陽光照在地上,熱力被樹葉吸收了,加上微風吹拂,使人如沐浴春風,更令人覺得涼快。熱帶地區的樹木品種也特別多,其上眾多的葉子是最好的吸熱器。可惜現代人寧願要冷氣機也不要天然的吸熱器,這不單增加了空氣的溫度,而且浪費了樹木提供的免費服務。

7. 營養收集

  地球上任何資源都是循環不息而生產出來的,在一些中學的教科書裏都提到碳和氮的循環作用,因為這些都是生物身體內原生質的主要成分。除此之外,其他物質也有它們的循環作用,不過它們並未列入考試範圍之內,但它們與碳,氫,氮和氧同樣重要。地球有九十多種元素,其中以銅,鐵,鋁等與我們有密切的關係,但還有其他重要元素。例如我們身體內需要多種元素才能保持健康,植物也一樣需要多種礦物質,但樹木對於這些礦物質的循環作用又有甚麼貢獻呢?原來這些物質都是以化合物的形態存在泥土中,例如CaSO4NaClAl(OH)3等,植物將這些東西吸收了,成為樹木的一部分,一方面可以維持正常生長,另一方面也可以儲藏不少礦物質。所以全球各地的樹木和植物內儲藏着大量的礦物質。一般說來礦物質是不斷藉着自然腐蝕作用,由山上的岩石被水沖下,積聚在泥土中,等待樹木去吸取。所以,若將樹砍下了,泥土中的礦物質便不能被樹木吸取,礦物會被雨水沖到大海,從此消失在陸地上。故此現代生態學家又指出火山爆炸,尤其在海底裏的火山,其實並非災害,乃是對生物有益的自然現象。因為在爆炸時會噴出大量的水,CO2SO2和各種礦物質,雨水不斷將這些寶貴的礦物送入大海,這是礦物循環的最後一環,否則生物所需的礦物便日漸減少。不過火山附近被稱為邊緣地區(Marginal Land),並不適宜人類居住,所以政府應避免在這些地區建立市鎮。
  樹木是養料的貯蓄器,暫時將那貴重的礦物質留着,減低養料溜走的機會和延長養料消失的時間,若砍伐大量的樹木,損失是無法估計的。

8. 水的循環

  雖然動物內的水分佔身體重量70%至90%,但植物內的水分也不少,由40%至99%。樹木在水的循環的主要作用是將水由泥土送到空氣中,是循環系統中最重要的一環,這樣不單可以防止洪水和水災(尤其是在山坡上),更可以將水向下流的速度減低,因為雨水首先被樹上的眾多葉子沿途攔着,然後再被泥土中縱橫交錯的根吸收,如此可以將大量的水貯蓄着,再由根部將水輸送上去葉子,再以蒸騰作用蒸發到大氣中。水又是維持細胞生命的主要成分,更是光合作用不可少的原料,所以樹在水的循環作用中所擔任的重要角色,是沒有其他東西可以代替的。

9. 泥土肥沃

  樹又可以分為常綠樹和落葉樹,前者生長在北緯30度以上的地區,後者生長在溫帶。西歐各地都是落葉世界,而熱帶雨林也有常綠和落葉樹,因為品種繁多,樹林整年都有葉子。除了落葉之外,樹還會長出無數的花朵和果子,即使有不少動物以它們為食物,也不會100%將它們吃盡,所以它們也會按時掉在地上,這些草荐成為泥土中各種生物的食物,也是腐質食物鏈的主要食糧。所以樹葉即使死了,卻能提供食物給無數的微生物,它們將之分解為碳氣和水,並將其中的礦物質釋放出來,供其他植物為養料。物質藉此得以循環不息,又可以保持泥土的肥沃。所以樹和它的四周圍已是一個小的生態系統,自給自足,若將某一棵樹砍了下來,不單損失了這棵樹,也毀滅了這個微生態系統。

10. 提供蔭涼

  到郊外去的遊人在烈日下最渴望坐在一棵有蔭蔽的大樹下休息,享受微風吹送,嗅到陣陣的花香,聆聽雀鳥的高歌,真是人生一大樂事,連牛隻也曉得在樹蔭下細細咀嚼口內的草。在公園和保護區固然有不少大樹,但身在市區的人也希望在等待巴士時有樹葉遮蔭,免得站在那使人發昏的鋅鐵上蓋下候車。


二.樹的價值

  有人曾經用金錢去量度一棵樹的價值,估算一棵一百五十年的樹在各方面的價值如下:

(A)空氣    US$31,000
(B)水     US$31,000
(C)泥土肥沃  US$31,000
(D)動物棲所  US$31,000
(E)食物    US$31,000
合共US$155,000

  若將它砍下來所得木材的售價只有五十美元。除了上述可以量度的價值之外,樹木所提供的美感,高聳入雲宏偉的壯觀之態,婆娑的樹影,芬芳的花朵,和寶貴的樹蔭,豈可用錢去量度呢?所以不少人開始欣賞樹木並不單提供建築材料,它們乃是無價之寶,是不能用金錢去換取的,故此樹也有它生存的權利。可惜人只顧目前的經濟利益,沒有計算它的真正價值,大量砍伐,更沒有再種植的計畫。(因為要等待下一,二代的子孫才有收穫,誰會投資呢?)


三.樹的奇跡

  植物生理學家研究樹木的時候,往往是面對數不盡的“黑盒”,他們未能打開植物的複雜生理活動之謎。光合作用已是一個謎,雖然不少人努力研究,但他們只能明瞭其中部分過程,植物其他活動也是神秘莫測的,人只能盡力去解答。世界上最大的動物是鯨魚,因為身軀龐大,最適宜生長在水中,由水的浮力支持牠。但世界上最大的植物是樹,除了兩極沒有樹木之外,由北緯60度到赤道都有不同的樹蓋着。植物的種類在北方比南方的少,在北方常見一片橡樹林,松樹林,但在亞熱帶的樹木品種繁多。最高的樹在澳洲,高達一千三百呎,其次有美國加州的紅樹,也高達四百呎,最矮的相信是那些在人工培植下被扭曲的盆栽,最小的還不到一呎,但常見的樹也有數十呎之高。
  樹的一個還未解開的謎是水分如何由樹根傳送到樹葉。根據植物學家的研究,只能找出三大可能性,包括:

  A. 根壓作用Root Pressure)。這是根部的吸力,在泥土中有無數的根毛吸着水分,然後輸送到木質部,再上去樹莖和葉子。

  B. 毛細管作用Capillarity)。見下圖顯示。木質部維管束是由四種不同的細胞組織所組成。包括1.木質部導管(Xylem Vessel)是主要輸水管,內直徑約1/1000吋,是死的細胞,因為它早已喪失了細胞核,形成一條很長的管子,由根直達到葉。2.木質部纖維(Xylem Fiber),主要是支撐樹的木質部分,使樹可以直立穩固,是死的細胞,由成千上萬的微小纖維組成。3.木質部偽導管(Xylem Tracheid),是木質部一些特化細胞,供運輸水分,有加厚之細胞壁。4.木質部薄壁細胞(Xylem Parenchyma),是木質部唯一有生命的細胞,通常分布在木質部導管之旁。


木質部維管束組織

  微細管作用是水藉着水分子之內聚力以及其與管壁間所附着的力所引起,將水吸上去。例如你在喝汽水時也會發覺將管子放在水中,水自然會上升數毫米,管子內徑越小,上升越高,內徑為一吋的管子,水可以上升0.054吋,而導管的內徑只有千分之一吋,所以水至少可以上升54.6吋。

  C. 蒸騰作用牽引力Transpiration Pull)。因為葉子上有無數的氣孔,水分不斷蒸發到外面的空氣中。這眾多的葉子無形中組成一種拉力作用,可以將水拉上來。以上是現時大多植物生理學家對植物運輸水分的作用唯一較為合理的解釋,但他們也承認,這並未能解釋水究竟如何上達到數十或數百呎高。

  所以有些植物學家認為樹既是有生命的東西,一定有其生命的表現,人不能單靠物理現象去解釋一些屬於生物的自然現象(正如人腦細胞只不過是一堆原生質,卻會思想和記憶),因此我們只能用生命理論(Vital Theory)去解釋,因為按照物理的原理,水無法上升至數百呎的高度,但如果它有生命,卻可以有這個力量。這似乎是違反力學原則,因為樹木雖然高,卻不必靠甚麼抽水機將水泵到數百呎,反而完全依靠那些微小,看來似乎是死的維管束細胞,而且有木質部薄壁細胞在旁提供力量,究竟這拉力是從哪裏來的呢?現今仍然沒有合理的解釋,這豈不是一個超自然的現象嗎?我們不能不驚嘆全能神創造的奇妙!

(選自作者著:聖經與生物學,第四集。基督教天人社出版)

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