2008/12/24
【聯合報╱記者楊正敏、邱瓊玉】
動物可以用堆積脂脂、厚毛皮來抗寒，不能動的植物面臨溫度變化，又是如何因應？
台灣大學森林環境與資源學系助理教授鹿兒陽說，對樹木而言，太陽輻射是主要的熱能來源，陽光強的時候，葉子會怕過熱，過熱就會產生破壞，會出現不同的反應來散熱。鹿兒陽說，第一個就是「蒸散作用」，利用樹葉上的氣孔排出水蒸氣，熱量用於把水分加熱，變成水蒸氣散出，等於排出了熱量。
而有些樹木則會有不同的生理構造，避免過熱，例如樹葉表面會有蠟質、或絨毛，用來反射陽光。
鹿兒陽說，若陽光以90度垂直照在葉子上會最熱，有些樹木會改變葉子的角度，例如葉子長成豎起來，避免陽光直射；而有些樹葉在很熱時會下垂，就是樹木的調節溫度機制。
她指出，當葉子受到太陽照射開始加溫時，葉子表面的溫度會高於四周的溫度，葉子散發的熱能會加溫葉子表面氣體，形成「邊界層」（Boundary Layer）。有風時，邊界層也會被風吹走，是很好散熱方法。鹿兒陽說，這種散熱稱為「傳導與對流」。
當天氣冷時又該怎麼辦呢？鹿兒陽說，溫度低的狀況下，但太陽直射還是會帶來基本的能量，仍有加溫的作用。
她說，一般葉面愈大，邊界層比較不容易被帶走；葉子愈細小就愈容易被帶走，這時有些樹木的葉子會傾向長成一簇簇，密密的擠在一起，冷風會從表面吹過去，較難吹到裡面，熱量就不太容易被帶走，研究者觀察發現，這些樹葉附近的溫度，會比周圍高10度，可說有「空調」效果。
天氣冷的地方，闊葉樹大部分葉子會掉光，這時樹木進入休眠期。樹皮可以保謢樹幹和樹枝，而明年準備抽芽生長或開花的地方，則有鱗片狀的結構保護，稱為「芽鱗」，保護這些來年春天要「生產」的地方，若凍傷了，生長狀況不好，枝葉不夠健康，就會影響來年的光合作用。
不只天氣冷樹木會休眠，只要天氣太過嚴苛，樹木都會休眠。鹿兒陽說，葉子張開氣孔散熱的同時，水分會隨之蒸散，樹葉都會取一個平衡狀態，不會因為散熱而散失太多水分，影響生長；但若天氣太乾、太冷，樹木無法取得平衡時，乾脆就休眠，葉子也會跟著掉光。
葉子生長期 維持恆溫21.4度
樹木利用光合作用合成糖類，最後形成木材的結構，這個過程有氧的參與，不少研究者分析纖維素中的氧同位素比率，主要是氧同位素18及16的比率，推估樹木生長時周圍環境的溫度。
國外有科學家利用氧同位素比率建立過去的氣候資料時，假設樹木的葉子溫度應該與周圍空氣的溫度差不多，但今年六月「自然（NATURE）」期刊刊登的一項研究發現，從亞熱帶到寒帶針葉林間，葉子都維持在攝氏21.4度（±2.2度），打破過去許多科學家的認知。
台灣大學森林系助理教授鹿兒陽說，21.4度是植物進行光合作用的最佳溫度，這項研究採集了北美洲跨越緯度50度的39種樹木樣本，分析纖維素中氧同位素18和氧同位素的比率，發現樹木在生長季時，即使外界溫度很低，葉子都能維持在21.4度上下。
為什麼可以從氧同位素比率看出溫度的變化？鹿兒陽解釋，野外的樹木吸收的水分多來自於降雨或降雪，這些降水到了地面，成為土壤水，水中的氧同位素會有一個比率，呈現當時環境的溫度。
樹根部吸收的水，輸送到葉子進行光合作用，這時樹葉受溫度的影響，產生蒸散作用，也就是水分從葉子的氣孔中蒸發跑掉，跑掉的水是比較輕的水，也就是氧同位素16的水，這時氧18的比率變高，已經跟表土水的比率不同。
研究發現，在緯度高的地區，當溫度降低時，樹木纖維素中的氧同位素18的比率，比環境中水分高更多，顯示降水時氧同位素的比率，經葉子蒸散作用影響的程度，比原先想像為高。
鹿兒陽指出，對於許多利用樹木纖維素中氧同位素，建立過去氣候資料的相關研究而言，這個研究結果具有一定的啟發，至少在推估時，可以考慮葉子在生長期保持恆溫的影響，能有更精確的估算。
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