蕨類新發現 @ 陽明山國家公園志工聯誼會

202210271550蕨類新發現

蕨類新發現主講人：黃曜謀博士

時間：111/10/14 地點：陽明書屋

◎誰是蕨類：

蕨類特徵：不會開花、不會結果，沒有種子、用孢子繁殖，葉子有著明顯的不同而成為鑑別的特徵。

全世界約有11000蕨類植物較現今多，現在卻變少了，原因是？

◎資訊和網路不發達，交通不方便：

印度20年前發表發現四千種，約10年前有一位英國人到了尼泊爾，將印度的四千種蕨類植物、重新檢視，更改為兩千種，一下子少了一半。當時若是要仔細鑑別是否為同一種、需跑遍全世界，因此當時的專家們會依照自己的研究方式來發表，使得統計出的數量會超出實際的量。

◎ DNA鑑別：台灣20年前約有660至670種蕨類植物，現今大幅提升約有800至900種，例如陽明山國家公園二子坪步道口左方的聖蕨〈葉沒有裂開來〉是威氏聖蕨步道接近親水公園處的聖蕨〈葉是羽狀複葉〉兩種層被判別是不同變種，依據DNA顯示這兩種是同一種，合併稱為威氏聖蕨《由威爾森在台灣採到的而得名》，後來又發現台灣的聖蕨跟印度的聖蕨外觀很像只有小小的差異，又合併稱為成聖蕨，基於地域因素在台灣的聖蕨稱為台灣聖蕨，這也是現今蕨類植物變少的原因之一。

◎重大突破

傳統觀念中的蕨類植物分為三類

一、蕨類：不會開花、不會結果、用孢子繁殖下一代、葉子長得比較典型的維管束植物，蕨類植物繁殖下一代的孢子、外觀很像苔蘚類的孢子，因此借用苔蘚類「孢子」的名稱。苔蘚類植物也是不會開花、不會結果、用孢子繁殖下一代，不同的是苔蘚類沒有維管束。

二、擬蕨類：跟蕨類長得很像的例如葉長得比較不一樣如木賊〈葉子和小枝輪生在地上莖的節上，而孢子葉呈特殊的六角盾形〉、石松〈葉子特別細小，密密麻麻的覆在枝條長上，或長在枝條兩側〉、卷柏〈主莖短而看似無莖，基部分枝，呈放射狀叢生。〉、等

三、水生蕨類：如滿江紅〈葉顯得很肉，細碎，光照充足時，整體呈現不同程度的紅色，故得名，光照不足時，呈現綠色。〉槐葉萍〈綠色葉片上帶有刺毛，葉片如小手指甲大小，對生如槐葉，故得名槐葉萍〉

◎誰是蕨類：

以前的分類採用外觀、顏色、看起來較接近，用孢子繁殖下一代的特徵等，就認定彼此的關係，〈由老師和學員表演辨別遊戲〉。現代科學進步神速採DNA鑑別：證明石松、卷柏、水韭這三群和蕨類的基因相差甚遠，而從蕨類中被分出去，反而發現蕨類與開花植物的基因關係較為密切，水韭隸屬於石松門水韭屬，木賊是蕨類植物木賊目的一個科、木賊目是木賊綱下唯一的一目、木賊綱通常被單獨置於木賊門下。

蕨類的葉子可以區分成孢子葉、營養葉，以及營養孢子葉三類。

孢子葉，葉身殆由孢子囊群所組成，主要有繁殖的功能，當孢子成熟並完成播散後，便曾迅速地凋萎。

營養葉，專司營養行光合作用製造營養，其葉身完全沒有孢子囊、孢子囊群。

孢子葉和營養葉彼此會不會搞錯？當孢子葉還是嫩芽的時候、把它剪掉，之後長出來的葉子就會變成營養葉。

特定的時間生長：孢子葉和營養葉抽出的時間是分開的、春天長的幾乎都是孢子葉，到了秋天抽出的幾乎都是營養葉，但孢子葉、營養葉長相都一樣。

二型葉：孢子葉、營養葉長相完全不一樣。

單型葉：單型葉的營養葉孢子葉有綠色的葉肉細胞可以行光合作用製造養分。

蕨類營養葉行光合作用，孢子葉的葉肉細胞只負責生產小孩，沒有行光合作用的功能，但是並沒有明確的科學數據證明孢子葉沒有行光合作用的功能，目前、研究團隊針對幾種蕨類孢子葉實驗是否有行光合作用的功能？確定是沒有的。

◎蕨類生活史

蕨類植物的孢子囊群由多數的孢子囊聚集而成。「孢子囊」是孢子的儲存構造、孢子囊常成群聚生，稱為「孢子囊群」；孢子囊群就是肉眼可見的蟲卵式顆粒，有各式各樣的造型；孢子囊群常有保護構造，稱為「孢膜」。；孢子囊遇到乾燥的時候它的防彈「孢膜」就會打開來把孢子釋放出去（像毛毛蟲在蠕動般）每個孢子囊內有64個左右的孢子，經陽光照射在乾燥的狀況下，孢膜會收縮、越來越緊，從最脆弱的地方裂開，內部64個左右的孢子則以時速30公里彈射而出（利用顯微快速拍的方式測量），對於小小的孢子、這是相當快的速度，再加上風，就能將它吹到遠方。

一棵健康的筆筒樹一年能產生多少顆孢子？

每個孢子囊內有64個左右的孢子，每個孢子囊群有52個孢子囊所以一個小黑點就會有大約三千個孢子，以此估算一棵健康的筆筒樹，一年能產生三百億到五百億顆孢子，一生可產生三千億顆孢子，數量非常多，存活率卻是三千億分之一，等於一棵只能產出一棵下一代，何其珍貴！

配子體：會產生配子的個體，是由單一一種孢子（同形孢子）發育而來的，因此可同時產生精細胞及卵細胞，掉到地面成為心臟型的東西，具有藏精器及藏卵器分別產生精細胞及卵細胞。每個藏精器內藏了64個精子，當藏精器的門打開，64個精子往外衝依賴鞭毛左右搖擺遊動，卵子不會動但會發出特殊的蘋果酸，用特殊的氣味吸引精子找到它，每一個配子體上會有10到20個卵子但是只有其中某一個會成功受精活下來完成繁衍，其他的卵子（白雪公主）會自然死亡。

孢子保存

挑取出孢子、去除上面的一些雜質、純化處理後，放入管子，冰入冰箱溫度4度C，可以保存好幾年，有些蕨類孢子的品質、特性，只能保存3至4個月。

10多年前陽明山國家公園內出現筆筒樹大量死亡，聘請台大團隊協助拯救，以打藥方式處理、效果不佳，蕨類沒有形成層（挖掉受傷的部分會自行再生的組織）生病了沒有辦法自癒只能等待死亡打藥只能延緩死亡後來採取收集它的孢子放置冰箱保存等待需要時復育。

孢子保存

挑取出孢子、去除上面的一些雜質、純化處理後，放入管子，冰入冰箱溫度4度C，可以保存好幾年，有些蕨類孢子的品質、特性，只能保存3至4個月。

◎蕨類水苔植栽

將水苔加水再用3號彈性繃帶將濕潤的水苔包覆成球狀，放上石松葉片，再用白色棉繩綑綁露出標籤（方便記錄）做成「苔球」，置入上下切割開的寶特瓶（下方保持有水）中放在有陽光處，一段時間後即能見到蕨葉茂盛繁衍。

水韭新發現

在1971年由徐國士及張惠珠首次發現於陽明山國家公園七星山的夢幻湖，經臺灣蕨類植物權威美籍教授棣慕華鑑定，證實不同於其他水韭於1972年發表，命名「臺灣水韭」。

台灣水韭是水韭屬的一種多年沉水、挺水或陸生之水生草本植物。

林試所指出，水韭起源於距今約2.5億年前，過去水韭曾有高大樹狀近緣植物類群，不過現在已全數滅絕，僅存低矮草狀的水韭。而臺灣水韭除了能生存在水中，也能在極度乾燥條件下休眠一年後復水甦醒，也被稱為是「水陸兩棲植物」。昨林試所也宣布，相關研究結果已刊登於國際權威期刊《自然通訊》，正式向世界公開臺灣水韭獨特的光合作用機制「景天酸循環」。

「金門水韭」耐高溫

研究人員在研究中發現─ 太武山上的水韭池所測得的水溫，五月間為攝氏三十五度八，六月為三十一度，七月則升高到四十一點五度。水韭能耐如此高溫，令人稱奇，這可能是水韭可以倖存在該水域中的原因之一。

種植水韭

水韭具有兩種不同大小的孢子（異形孢子）：大孢子萌發發育為產生卵細胞的雌配子體，小孢子發育為產生精細胞的雄配子體。取出大小孢子置入水杯中，再用滴管地入水苔球中。