樹的形色境象:談樹形與葉演化

毬果是繁殖期營養枝轉化成繁殖枝。(圖/邱少婷)

山林優美由多樣性的樹型、葉色所構成,固守在山邊海角的樹木,應驗著環境變遷的自然史蹟,不僅刻印在內部的樹輪,也展現在它的形色表象,探索地球環境帶給萬物的歷練,可從樹形與葉的演化一窺究竟。

樹與形的生成

生物拓殖於陸域空間,離水技能強的動物夢想飛天,腳踏實地的植物望向天際,越長越高。登陸似乎不再是終極目標,而是向天演化的想望。登陸的樹木越長越高,似乎想觸及宇宙的邊緣,「形」的極限是與環境資源交流的表象,以木為鏡,可以釋天候、知天象。多面向地解析宏觀的樹形與微觀葉演化,藉「知」敬畏地球環境而更融洽。

樹形結構、根系生長、樹冠冠幅、果實大小及落葉狀況等特性,都與環境資源息息相關,不僅融入地球大自然的平衡,甚至會影響人們聚集的都市生態。生長質優者常被運用在生活中,如:景觀樹藝、樹石盆景、枝葉花藝;材質紋理也會因材適用,製作農具、傢俱、樂器等。

樹木力學中提到:單獨種植的獨立樹可以發展出大而寬的樹冠,樹群中的樹冠則會相對高窄,一旦遇到風雨時,獨立樹承受的環境壓力更大,它容易受傷、傾倒。當時空轉變,樹木成長的形塑紀錄反應環境變化的歷程,解析自然樹型是另一面向對環境的理解與認知。

以臺灣雲杉為例,它的青壯期樹形為角錐形,隨著樹齡生成挺拔直伸的樹幹,衝向天際,生育在濕濕冷冷的中海拔森林中,成長過程比較緩慢,生長期較長,因此有較長的時間來塑造完美的紋理線條,木材顏色分布也比較均勻,是一種具有良好強度重量比的軟木。

歐美常見的聖誕樹以角錐形挺直的雲杉為首選,當然還有冷杉、花旗松等選擇,角錐形針葉樹已是聖誕節既定印象的樹形。雲杉材質偏輕,在飛機製造中受到青睞,它出色的聲學特性也使其成為許多原聲樂器的面板(如小提琴或吉他)的熱門選擇。

左箭頭處是臺灣雲杉的青壯期角錐樹形,右箭頭處是挺拔直伸的成熟大樹。(圖/邱少婷)
左箭頭處是臺灣雲杉的青壯期角錐樹形,右箭頭處是挺拔直伸的成熟大樹。(圖/邱少婷)

形塑質優的葉演化

雲杉的針葉基部像木樁無縫接軌似的連接到枝條上,它的針葉是四面針狀錐型,每一面都有幾行縱列白點,被稱為氣孔,這些分布在葉面密集成白色條帶狀的就是氣孔帶,是常用的鑑識特徵。

除了喜歡探究的學者,可能很少人會去理解看似若有似無的「葉柄」。這就要從剛登陸的最早維管束植物–萊尼蕨(Rhynia)、庫克崧尼蕨(Cooksonia)談起,它們都具有最簡單的雙分叉枝條樣貌,具備維管束組織。枝外圍的組織向外突出,增加行光合作用的構造體積,形成葉突(enation)。接著維管束組織由枝中往葉突延伸,進入突出的外圍行光合作用的構造時,即演變出小葉(microphyll),又稱石松葉(lycophyll),主要是石松類的葉型。

左圖為臺灣雲杉的針葉小枝;右圖為四面針狀錐型針葉,每一面都有幾行縱列白點。(圖/邱少婷)
左圖為臺灣雲杉的針葉小枝;右圖為四面針狀錐型針葉,每一面都有幾行縱列白點。(圖/邱少婷)
葉突演化成小葉,由原始的枝外圍組織突出形成葉突,維管束伸入葉狀構造即演化為小葉。(圖/邱少婷)
葉突演化成小葉,由原始的枝外圍組織突出形成葉突,維管束伸入葉狀構造即演化為小葉。(圖/邱少婷)

小葉不具有葉柄,它的維管束簡單、單根脈、無分叉脈,在維管束連結莖內的上方是無葉隙(leaf gap)的生成,其演化起源不同於具有葉隙的大型葉(megaphyll)。大型葉又稱為真葉(euphyll),形態非常多樣而脈型複雜,真蕨類以上至開花植物可見一般,主要是莖的維管束也演化成具有髓的管狀中柱(siphonostele),整合葉隙的融入,增添維管束系統的複雜性與歧異度,可使真葉植物(euphyllophytes)因材適存於不同的生育地,更廣布於陸域環境。

然而,也有大型葉類群,類似小型葉的外貌,例如:木賊科(Equisetaceae)、松科(Pinaceae),單根脈、沒有葉柄,自基部沿著莖向下生長(decurrent),是非常獨特的構造形態。雲杉的針葉基部像木樁連接到枝條上,藉著精細的顯微構造鑑識,可以確認大型葉演化的跡象,起源可遠溯至石炭紀。

形色的生存權衡策略

陸域植物除了本身葉突至小型葉和大型葉的演化,受草食性動物的咬食壓力,以區別行光合作用的營養綠葉與繁殖的孢子葉差異,可避免草食動物的危害,因此孢子囊不再分布於營養葉,孢子葉也由綠色、大而扁平,轉型為褐色、非綠色,或偏小、鱗片狀;孢子穗演變成更繁複的毬果型,各類物種的形形色色讓大自然更為豐饒。

松科的針葉與毬果的珠鱗、苞片都是葉的各型分身,樹長大成年時,毬果是進入繁殖期,營養功能的枝條轉化成繁殖枝條的表象。大部分的松科毬果都是朝下,一些特定的屬如冷杉(Abies)、雪松(Cedrus) 的毬果才是朝上。

毬果是繁殖期營養枝轉化成繁殖枝。(圖/邱少婷)
毬果是繁殖期營養枝轉化成繁殖枝。(圖/邱少婷)

臺灣雲杉、臺灣鐵杉、臺灣二葉松的毬果就是朝下的,臺灣二葉松的毬果在樹上就開裂,緊密的珠鱗開散,打開時松子的薄翼讓自己輕飄著地。臺灣雲杉的毬果呈長橢圓形,垂掛在枝梢,成熟時由綠轉褐,通常毬果從樹上掉落前仍然沒有打開,但在地面上又鮮少被發現是完好無損的,因為大多數毬果有被囓齒動物啃食的跡象,種子具有薄翅的傳播機制,似乎在濕冷的環境,另有其他覓食動物的助力。

臺灣雲杉的毬果呈長橢圓形,垂掛在枝梢,成熟落在地面上仍然完好無損。(圖/邱少婷)
臺灣雲杉的毬果呈長橢圓形,垂掛在枝梢,成熟落在地面上仍然完好無損。(圖/邱少婷)

山海境遷一線隔

排除人為修剪塑形,自然生長的樹型包括角錐形、傘柱形……等多樣性,山林優美的樹型林相常使踏青者賞心悅目。而自然力量也可塑造各種地景造物的變化,臺灣最常影響樹木生長的環境因子是風,海邊的鹽沫海風,山勢的迎風坡、背風坡,還有季節性的強勁北風和颱風。

北島海邊植物除了尋常的鹽沫海風吹襲,迎風坡的木本植物大部分無法鶴立雞群,較多是匍匐灌叢型。背風坡或離海較遠的鹽沫風勢減弱,賦予木本植物較多長高的空間,一旦遇上強勁的東北季風,風剪效應立刻呈現,樹頂就像被剃了頭似的,生長點永遠挑戰不過長時間的低溫與強風吹襲,必須向環境彎腰低頭,也是大自然給萬物磨練的課程。

不得不向強勁風勢彎腰的風剪木。(圖/邱少婷)
不得不向強勁風勢彎腰的風剪木。(圖/邱少婷)
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