資料來源
http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=9819&ctNode=40&mp=1

橡實世界

作者:鄭育斌 行政院農委會林業試驗所生物組
張貼日期:2008/5/7
系統圖片
橡樹的果實外型奇特可愛,由一稱為殼斗的杯狀外殼保護,特別容易辨識,是森林內囓齒動物的最愛。
落葉性的殼斗科植物都源於溫帶,它們在歷次冰河期間由北方遷徙到南方,在氣候回暖的間冰期,因臺灣海峽的形成無法回到北方大陸,因此被隔離在臺灣島上,各自找尋適合的生育空間,形成小片又罕見的落葉林景象。

殼斗科的果實並不像其他種子具有特殊的傳播器官,如絨毛、翅等構造幫助傳播。重力是主要的傳播方式,因為橡實具較大的體積和重量,成熟後就直接掉落在母樹下。

看過電影〈冰原歷險記〉的觀眾一定印象深刻:故事開始是一隻長相怪異的松鼠為了獲得和保有一顆冰上的堅果,費盡九牛二虎之力,雖然結尾那隻松鼠的追逐落空了,但那顆果實的影像已深存在我們腦海中。此外,宮崎駿電影〈龍貓〉中,小梅一家人搬到山上的老房子後,從屋頂不斷掉落一種具有盤狀構造、劇中稱為「橡果子」的可愛果實,也一樣深獲觀眾喜愛。上述兩種果實就是殼斗科橡樹生產的堅果,稱為橡實。

橡實的構造

橡實在果實分類上屬於乾果,是殼斗科植物最特別的特徵之一。橡實的構造和其他常見的果實有很大的不同,通常由一枚堅硬不開裂的堅果和杯狀或盤狀的殼斗組成,堅果的種皮與果皮堅硬癒合不可分,內含一粒種子。最特別的是,果實會部分或整個被殼斗包覆。殼斗是由雌花的總苞發育而來,總苞主要的作用是保護花的成長和發育,在果實發育的階段,總苞就木質化為殼斗,做為承載或保護堅果的構造。

多樣的橡實

全世界的殼斗科植物包括 9 個屬,約 1,000 個種,主要分布在北半球溫帶和亞熱帶區域,全部成員都是常綠性或落葉性喬木。以廣義的殼斗科分類來看,臺灣共有 4 個屬,40 餘種原生殼斗科植物,分別是栲屬(或稱苦櫧屬)、水青岡屬(或稱山毛櫸屬)、石櫟屬和櫟屬。另外也有分類學者採較細的分類方法,就如《臺灣植物誌》(Flora of Taiwan)的處理,認為臺灣有 7 個屬,分別 是水青岡屬、栲屬、椆屬、石櫟屬、楒屬、柯屬和櫟屬。

殼斗科最特別也最迷人的就是具有殼斗的果實,印象中的橡實大都由杯狀或盤狀殼斗托著堅果,但並不是所有殼斗科植物的果實都是這種類型。木質化殼斗的形狀和覆蓋在外的鱗片有非常多樣的變化,是殼斗科分類的重要特徵。如櫟屬和石櫟屬果實的殼斗是杯狀或盤狀,承托著堅果,堅果部分外露於殼斗外。另一類是果實全部被殼斗包覆,僅在成熟時才露出殼斗之外,如水青岡和栲屬的果實。

此外,殼斗外有無數的小鱗片,鱗片的排列和形狀也是區分屬的重要特徵。例如櫟屬殼斗的鱗片會合生排列成同心圓狀,或是分離成整齊的覆瓦狀排列。前者如青剛櫟、毽子櫟和狹葉櫟等;後者如太魯閣櫟、槲櫟和高山櫟等。這個特徵的差異也是學者把它區分為二個屬(椆和櫟)或亞屬的重要依據。

石櫟屬的殼斗大部分也是盤狀,不過鱗片的排列不同於櫟屬的整齊排列,而是呈不規則的瓦狀排列。石櫟屬內也有部分種類的殼斗幾乎完全把堅果包覆住,僅在果實先端留下小孔。根據這個差異,也有分類學者把石櫟屬分為殼斗全包的石櫟屬(如杏葉石櫟和鬼櫟)和堅果外露的柯屬(如子彈石櫟、三斗石櫟、短尾葉石櫟等)。

另一類殼斗在成熟前把堅果完全包覆住,僅成熟時開裂露出堅果,如栲屬的殼斗一直到成熟前都把堅果整個包覆住,內藏 1 粒堅果,成熟後殼斗才開裂成 3 瓣掉出堅果,殼斗外的鱗片呈長針狀或短刺狀。水青岡也是屬於殼斗把堅果完全包覆住的類型,不同的是它的殼斗內包了 2 個堅果,殼斗外的鱗片形成軟刺狀,成熟時裂為 4 瓣。

殼斗科花序

除了殼斗是分辨殼斗科植物的重要特徵之外,花和花序的構造也是用來辨識這些類群最好的特徵。殼斗科植物雖然都是單性花、雌雄同株,不過花序的構造卻有很大的不同。

水青岡、栲和櫟 3 屬是雌雄異花序,也就是說,雖是雌雄同株,雌雄花卻是分屬於不同花序。水青岡的雄花序軸較短、花數較少,花序近似頭狀。栲屬和櫟屬的雄花序都由 1 至 3 朵小花聚集後,再形成長串的花序。但二屬的雄花序長法卻不同,栲屬雄花序成上舉狀,而櫟屬的雄花序是下垂的葇荑花序。二屬雌花序的構造也不同,栲屬每朵雌花單獨著生在花軸上形成長串上舉的花序,結果時果實成串生長在果軸上。櫟屬雌花則是1至3朵合生於葉腋,果實通常是單一顆長在枝條上。

石櫟屬則是雌雄花同花序的類型,不過常會出現2種花序排列,一是單純的雄花序,另一種是雌雄花生長在同一花序上,而且都是上舉型花序。雄花 1 至 3 朵聚集後再形成長串雄花序,雌花一般都是3朵聚集在一起,但通常只有一個可發育成果實,雌花具有 3 根花柱,基部被總苞包圍。石櫟屬的雌雄同花序排列,通常是雄花在上而雌花在下,雄花開過、枯萎掉落後,整個花序軸就僅剩著生小果的雌花序,果實成熟時也是整串連果軸一起掉落。

殼斗科花序除了可用來做為屬的區分之外,其實它和傳粉機制密切相關。殼斗科植物的傳粉主要靠風和昆蟲 2 種機制。櫟屬的花朵小且無香味,無法吸引昆蟲來傳粉,下垂的雄花序會產生大量隨風飄散的花粉。雌花數量雖較少,不過黏黏的 3 裂狀花柱會黏住隨風飄散的花粉,是很典型的風媒花。水青岡屬也有下垂型雄花序,也是靠風傳粉的類型。栲屬和石櫟屬雄花序是上舉狀,這 2 屬的花序都會散發出或濃或淡的香氣來吸引昆蟲,是屬於蟲媒花的類型。

橡實成熟的季節

殼斗科果實幾乎都是在秋冬季節成熟,因此在秋冬季節的森林底層,常可發現掉落滿地的各式橡實。橡實生長期的長短隨不同的類群而不同,在春天開花結實,當年秋冬成熟的稱為一年型,開花後果實至隔年秋天才成熟的稱為二年型。

生長在臺灣的殼斗科植物同時具有這 2 種類型,其中水青岡屬和部分櫟屬種類,如槲樹、槲櫟、青剛櫟等是一年型的果實。一年型橡實在春天開花結實後,經歷夏季的成長,進入秋季後,堅果體積快速變大,約在秋冬季節成熟、變色、掉落。

石櫟屬、栲屬和部分櫟屬的橡實屬於二年型,這一類植物通常在春、夏季或秋季開花,果實越冬後到隔年的秋天才成熟。常見的石櫟屬植物如三斗石櫟、子彈石櫟、短尾葉石櫟等,在秋季時,枝條上會同時出現當年開的花,和去年結成即將成熟的果實。苦櫧屬如長尾栲、星刺栲等,櫟屬的栓皮櫟、毽子櫟、錐果櫟等果實,也都屬於二年型橡實。

橡樹森林

殼斗科植物主要分布在北半球,是溫帶和亞熱帶地區主要的樹種。溫帶地區除了常見的針葉林之外,也可見整片的闊葉落葉樹林,殼斗科的橡樹就是這些落葉林的主角。在臺灣,並不容易看到整片的落葉林,因為亞熱帶地區的闊葉林通常由常綠性的樹種組成,而殼斗科的植物就是臺灣闊葉林的重要主角。

臺灣森林植群型或林相常用優勢植物類群來命名,在海拔約 1,500 至 2,500 公尺的中海拔山區,主要由殼斗科和樟科植物構成,因此中海拔的闊葉林也稱為樟殼林。也有學者把這個植群帶稱為櫟林帶,意即是以殼斗科櫟屬植物為優勢的森林。

由植群型的命名就可看出殼斗科植物在臺灣森林中所占的分量,而常見的中海拔殼斗科樹種,例如狹葉櫟、森氏櫟、錐果櫟、大葉石櫟、三斗石櫟、長尾栲、鬼櫟等,都是常見且優勢的樹種,也是構成樹冠層的主要樹種。

少見的落葉林

雖然臺灣的森林以常綠性闊葉林為主體,殼斗科也大多屬常綠性樹種,不過也有少數的落葉性樹種,如臺灣山毛櫸、栓皮櫟、槲樹、槲櫟和思茅櫧櫟,構成少見的落葉林景象。臺灣的落葉性殼斗科植物都源於溫帶地區,它們在歷次冰河期間由北方遷徙到南方,在氣候回暖的間冰期,因臺灣海峽的形成無法回到北方大陸,因此被隔離在臺灣島上,各自找尋適合的生育空間,形成小片又罕見的落葉林景象。

如臺灣山毛櫸僅分布在北部拉拉山、北插天山和宜蘭銅山一帶的山脊稜線處,且因氣候逐漸暖化,族群漸往山脊退縮,加上林下小苗更新情況不佳,未來的命運岌岌可危。槲櫟原稱孛孛櫟,在臺灣植物研究史中消失 70 餘年後,數年前又被重新發現,目前僅殘存於新竹新豐近海的臺地上,是最稀有的原生殼斗科植物。

思茅櫧櫟僅分布在谷關附近山區,因生育地山崩或競爭的關係,族群數量也逐漸縮小中。槲樹則在臺中新社殘存不到 10 株,在屏東霧臺山區尚有小面積純林。栓皮櫟是臺灣幾種落葉性殼斗科植物中分布最廣的樹種,主要分布區位於中部以北,環境較為乾旱的山區或河谷,如南投蕙蓀林場、清境、霧社,臺中谷關、武陵等地。

這幾種落葉性殼斗科植物共同呈現的特色就是族群小、分布局限。除了臺灣山毛櫸生育地受東北季風影響屬潮濕多雨的環境之外,其他幾種的生育地都是乾旱的環境。這一群植物在臺灣地區屬於族群衰退、孓遺的物種。

橡實的儲藏與傳播

植物的種子是延續後代的媒介,透過種子的傳播和繁衍,讓植物族群的分布範圍不斷地擴展。橡實具有非常特殊的形態變異,這些變異和種子的傳播有非常直接的關係。殼斗科的果實並不像其他種子具有特殊的傳播器官,如絨毛、翅等構造幫助傳播。它主要的傳播方式是靠重力,因為橡實具較大的體積和重量,成熟後就直接掉落在母樹下。

單純靠重力傳播的機制,對植物而言是相當不利的。植物種子或幼苗的成長發育,並不像人類或其他動物一樣,能在媽媽的庇護下成長至一定年紀後再離開。相反地,離母樹越近生長競爭會越大,生存機會越小,因為母樹已占據大部分的空間、光線和養分。縱使掉落在母樹下的種子可以發芽,終究競爭不過母樹,最後大部分都無法順利成長。

雖然堅果卵形的外表容易在地面滾動,但移動距離有限。幸運的是,殼斗科種子往往是森林內動物的最愛,因為果實中的子葉富含大量的澱粉和脂肪,是黑熊、山羌、鼠、松鼠、飛鼠等哺乳類動物秋冬季節重要的食物。這些動物對於橡實的採集和食用,為橡實傳播和生存幫了很大的忙。尤其是森林裡的老鼠、松鼠等齧齒類動物,為了度過食物匱乏的冬季,在冬季來臨前會把掉落在森林內的橡實,搬到地洞或樹洞內儲存做為越冬的食物。這些儲存的橡實大部分被動物在過冬時吃掉,不過往往還有部分吃剩的或是被遺忘的橡實,在春天到來時幸運地生根發芽。

重要的是,經由這些動物不經意的搬運,這些種子被帶離到與母樹相隔甚遠的地方,可以避免在母樹下成長的競爭劣勢。此外,這種搬運和儲藏的動作,對於橡實的發芽能力和壽命延長有非常大的幫助。

殼斗科種子屬於異儲型種子,對於乾燥的耐受力很弱,種子的含水率越低壽命就越短。這一類種子壽命通常僅有短短幾個月,在成熟掉落後若沒有得到適當的保護,很快就會因為失去水分而喪失發芽的能力。森林底層的落葉,對於橡實的保濕和壽命的延長有很大的幫助,而鼠類等齧齒動物把橡實儲存在地洞中的動作,也因為地洞內較為穩定的濕度和溫度,對於避免橡實失水乾燥和保持發芽能力有重要的貢獻。

除了囓齒類之外,許多鳥類也會搬運橡實,例如國外觀察到星鴉會把橡實藏在樹洞內。歐洲的松鴉也是協助橡實傳播的媒介之一,牠會把橡實帶離到幾十公里遠的地方,這種長距離傳播的機制,是幫助歐洲橡樹在最後一次冰河期結束後族群快速擴展的重要因素。

橡實的利用

橡實的子葉富含澱粉和脂肪,除了是森林內動物的食物之外,人類利用的歷史也頗為悠久。栗屬的一些品種的種子是可食用的堅果,最常見的就是糖炒栗子。此外,橡實在日本或歐洲地區也早就利用做為食用澱粉,如製作柏餅,另外也做飼料或釀酒之用。除了食用之外,橡實也是鄉間孩童的童玩,把橡實挖空後可做成小孩童玩的遊戲笛,或插上短木條後就成了小陀螺。把捲斗櫟的果實倒過來後,在堅果上畫上五官,是不是像極了帶帽子的稻草人?

變化多端的橡實是大自然賜與的禮物,也是秋冬季節時森林的驚喜,正等著人們去親近和發現。


相關附件:《科學發展》2008年5月,425期,26 ~ 35頁