樹木像是一桶水 93至98%由水組成

文 / 一流人      2017-09-01

樹木像是一桶水 93至98%由水組成


森林和供水的充足性有關不是什麼新的概念,柏拉圖和亞里斯多德寫過森林砍伐會導致水資源流失。十八和十九世紀的冒險家和博物學家亞歷山大・馮・洪堡德男爵(Alexander von Humboldt)寫道:「各地的人砍伐覆蓋著山頂和山坡的樹木時,似乎同時為後代製造了兩大災害:燃料不足和水資源稀缺。」

喬治‧珀金斯‧馬許(George Perkins Marsh)在一八六四年的著作《人與自然》(Man and Nature,原書名是Man the Disturber of Nature’s Harmonies)中,從其外交及遊歷經驗中記錄了許多森林砍伐的例子和後果。他寫道:「森林消失時,儲存在其植物模組內(土壤或腐植質)的水分也蒸發了,那只會以大雨的形式返回土地,並把那些模組所化成的乾燥塵土沖走,使原本林木繁茂、潮濕的山林變成乾燥的岩脊。」

賈德・戴蒙(Jared Diamond)的《大崩壞》(Collapse)、大衛‧蒙哥馬利(David Montgomery)的《土地:文明之蝕》(Dirt: The Erosion of Civilizations)等暢銷史書裡,收錄了許多移除樹木覆蓋而導致大洪災和大乾旱的警世故事,例如馬雅人、太平洋島民、法國阿爾卑斯山的例子。

為了尋找「森林消失打亂水資源」的例子,我甚至不需要離家遠行就能找到。佛蒙特自然資源局(Vermont Agency of Natural Resources)發行的刊物《漣漪》(Ripples)在最近一期中提到,十九世紀末,來自歐洲的移民者消除了該州一半以上的森林覆蓋,結果導致「淨空的土地在冬季結冰較深,春天融冰的速度較快。春天時發生水災,夏天時溪流乾旱無水。佛蒙特的史學家塞繆爾‧威廉斯(Samuel Williams)於一七九四年指出,淨空的土地變得『乾熱,溪流不再供水』。土壤流失使溪流、池塘、湖泊的缺水現象更加惡化,影響魚類和動物數量的變化。」

我讀到那篇報導時,想到佛蒙特州的「泥季」(融雪的三、四月期間,就像「泥季」兩字所述,泥濘不堪)並非註定發生的現象,而是老祖先為了騰出空間牧羊,積極剷除本地原生的老樹所造成的。

「森林對水循環很重要」是很合理的主張。樹木可以穩定土壤,防止土壤受蝕,所以樹木的存在提高了土壤留住降雨的能力,而不是讓雨水直接流失,帶走寶貴的有機體。樹篷會攔截雨水,讓雨輕輕地落在地面上,而不是在裸地上轟炸出坑洞,或是積聚在地面上,超出土地的吸收力。

在洛杉磯舉行的城市土壤高峰會上,樹人的創辦人利普基斯指出,下雨時樹木默默地執行吸收功能:一棵成熟樹木的根可以留住成千上萬加侖的雨水。那些雨水若是落在都市裡,會從柏油路上流進下水道,最後和廢水混在一起。

利普基斯在簡報中分享這個資訊,他指出:「只要妥善設計都市空間,讓它模擬森林集水區的運作,就可以打造出都市樹木應有的運作模式。這個目的是為了營造一個情境,讓大家知道如何為環境的復原力做設計或改造。都市的樹木可以提供這些功能,但目前它們幾乎沒有發揮效用,因為它們與集水區的連結幾乎完全被街道、人行道、排水溝等都市化設施截斷了。那些都市化設施使水流出土地,直接流入排水系統。土壤要不是遭到壓實,就是表面覆蓋了無法滲透的東西。如果樹土周圍的土壤管理得當,樹木提供用水、淨水、碳儲存、棲息地、防洪的能力將會大幅提升,而且樹木因大小及其他條件的不同,留住的水分可能增至成千上萬加侖。」

此外,樹篷所產生的樹蔭也可以幫地面降溫,使水分不易蒸發,從而把水分留在系統中。樹木會回收氧氣和水蒸氣,那可改善空氣品質,增添濕度。我們都知道接近樹木的感覺很棒,日本還有一種療法叫做「森林浴」,研究發現森林浴可以降低壓力及提升免疫力。

生物學家比爾‧墨利森(Bill Mollison)是大家公認的「樸門永續生活之父」(father of permaculture),他有一系列的影片即興地探討樹木的美好,以及樹木在景觀中的功能。他指出,樹木有93%到98%是水,「樹木站在那裡就像是一桶水」,他也把森林比喻成湖泊。為了讓一棵樹完全「潮濕」,那雨量足以淋濕四十英畝的樹葉。樹木攔截了多數降雨後,會引導雨水的流向。「重獲引導的雨水和直接落在地面上的雨水,流向截然不同。」樹木引導的雨水是為了「滿足樹木自己的需求,每棵樹的做法都很不一樣」。

墨利森指出,穿過樹篷的雨水(所謂的「穿透降水」)和一般的雨水截然不同,「那是樹木的洗澡水,是比降雨更豐富的東西。」這種樹木精華有不同的離子組成,含有微量元素,酸性比降雨低,「營養最好的牧草都長在樹木附近。」

景觀中的樹木也減緩了水循環。奧華特寫道:「穿過溪流和森林生態系統的單一水分子,是在搭生物的摩天輪。雨滴可能會碰到葉子,流到枝幹的樹皮上,接著蒸發,再變成降雨……落在森林地面的雪花則是在樹木的周圍層層堆疊,樹蔭擋住了太陽直射。」

樹木以多種方式改善環境和人類的福祉:儲存碳;提供綠蔭;為鳥類、豹、狐猴等多元物種提供庇護;十月吸引賞葉遊客到佛蒙特州。利普基斯引用澳洲墨爾本市的研究指出,一區有40%的土地有樹篷覆蓋時,可以降溫攝氏五度。那不僅讓氣溫變得更宜人(墨爾本的夏季顯然有點兒濕黏),也可以解救生命。「澳洲出現過極度高溫,有些大城市的溫度甚至飆升到攝氏四十六度以上,有些人不堪連續三天的高溫而暴斃。」他寫信告訴我:「公共衛生研究員認為,讓溫度高點降低攝氏四度就足以拯救人命。他們也指出,民眾應該住在有茂密樹篷及潮濕土壤的地方,以便蒸發冷卻(evaporative cooling)。為了因應氣候變遷所帶來的多種威脅,墨爾本市的官員設定『40%樹篷覆蓋率』的目標,並開始在市區實施這項政策,好讓溫度高點降低攝氏四度。」

樹木帶來的生態效益,以官僚術語來說統稱為「生態系統服務」(ecosystem services)。那種屬性可以增加雨水的效益,穩定及豐富土壤,避免地面過度蒸發。那些都是我們知道或直覺可以瞭解的功能。不過,諾布雷在報告中指出,樹木對水文流程的重要性遠遠超越了降雨流動。他主張森林是雨水生成的關鍵,沒有足夠的森林覆蓋,整個地區的降雨都可能變得一無是處。

〈亞馬遜地區的未來氣候〉是一份論述鏗鏘有力的研究。閱讀那份文件會使人對亞馬遜數十億棵樹木的強大力量肅然起敬,也為其脆弱的狀態忍不住打寒顫。諾布雷說明亞馬遜的雨林如何為大半個地球供水,擔任「環境調節機」。他說大規模的密集森林是「綠色海洋」,其水分、浩瀚,以及和空氣與風的持續交流,就像藍色海洋一樣。他指出,盤旋在亞馬遜雨林上的雲,就像飄蕩在大海上的雲,也像在廣袤海洋上飄浮的水氣。亞馬遜上方的空氣是潔淨的,沒有灰塵,因為有雨水持續地刷洗淨化。「綠色海洋」這個詞是指在雨林上方及整個雨林之中一波又一波移動的濕度,那龐大的水氣支撐著驚人的動植物多樣性。

為了更瞭解諾布雷描述的「森林-降雨」動態,我們需要先探索「蒸散」(transpiration)的概念。

基本上,蒸散是指水分透過活體植物往上移動。植物透過葉子底面的氣孔(草類的氣孔是在葉片上),把水蒸氣排到大氣中。你可以把它想成植物的「呼吸」,或者更確切地說是「出汗」。因為氣孔會像閥門一樣開啟和關閉,讓植物釋放或保留水分,調節其自身和土地的溫度。蒸散是一種冷卻機制,是散發太陽熱度的方法。地面上若是沒有植物,陽光會直接投射在景觀上。

捷克的植物學家揚‧波可尼(Jan Pokorný)製作了一本小冊子,標題是《樹能做什麼?》(What Can a Tree Do?),裡面列舉了樹木可提供的生態系統服務,不過他是以廣告用語的形式表達。

(例如:「這個裝置運作時完全靜音,不會產生廢氣或廢水,裝置的所有組件都是生物可分解的。」)

波可尼幫樹木寫的「廣告語」說明了蒸散吸收及轉變太陽能的程度,所以樹木可說是世上最完美的空調裝置。以一棵長滿枝葉、樹篷直徑五米的普通樹木為例。在陽光普照的日子中,這棵樹至少可以接收一百五十千瓦時的太陽能。只要有充足的水,那棵樹在一天內就會蒸散一百公升以上的水。(波可尼說,比起五星級飯店的空調系統,那棵樹木的冷卻功力是飯店空調的三倍。)

蒸散所消耗的能量,是以「潛熱」(latent heat)的形式進入蒸發的水中,這和你可以感受到的「顯熱」(sensible heat)正好相反。(你可以想像八月正午赤腳走在柏油路上,那就是一種顯熱。)即使在夏季最炎熱的時候,森林也是涼爽的。那有部分是因為樹蔭的關係,但樹木的蒸散作用也是原因──它使太陽能進入暫停的狀態。那些暫時擱置的熱量在冷凝時會釋放出來,那時水蒸氣就會變成液體。

透過樹木的水分循環是不斷進行、而且是無形的,那是水蒸氣的平行宇宙,一種虛無飄渺的境界。英國生物學家兼作家柯林‧塔奇(Colin Tudge)在《樹史》(The Tree: A Natural History of What Trees Are, How They Live, and Why They Matter)中揭露了這個狀態:「如果有X光那樣銳利的視力可以透視森林的木材,那該有多好。整個森林看起來就像一群幽靈,每棵樹都是包著幽靈外層的上升水柱。」

在亞馬遜那樣翠綠的熱帶森林中,碳、養分和水的循環都會加速:土壤-植物-天空的循環很快。植物能量的迅速循環引起了西班牙征服者的恐懼,所以他們稱叢林為「綠色地獄」(el Inferno Verde)。亞馬遜盆地的蒸散速度極快,每棵樹都是名符其實的噴泉,把地下大量的水轉到空中,就像自然湧泉一樣。諾布雷寫道,每一天熱帶雨林裡的每棵大樹「都可以從土壤抽取及蒸散上千公升的水」。樸門永續生活的先驅墨利森表示:「樹和雨的關係密切,樹和雲之間有不斷的交流。」

由於雨林裡約有四十億棵樹,諾布雷寫道,估計「亞馬遜流域的所有樹木每天蒸散的水量是兩百億噸。所以,這些樹就像間歇泉一樣,把一道垂直的.蒸氣噴向空中,那道蒸氣比亞馬遜河還大。」森林因為有複雜的層次感及樹葉重疊,創造出大量蒸氣交流的表面積,所以宛如一台巨大的蒸散器。

我們計算水資源及檢視水平衡時,往往忽略了植物。蒸散對水流通量(water flux)來說也許是次要的,常被稱為植物失去水分,但蒸散在水分移到大氣的過程中扮演很重要的角色。二○一三年史考特‧傑斯可(Scott Jasechko)和同仁在《自然》雜誌上發表了一份研究,他們使用同位素分析來判斷大氣的水分來源。那項研究顯示,從大陸傳到大氣的所有水分中,植被的蒸散約占80%至90%,只有約10%的水分是直接來自土地或水域的蒸發,沒有植物作為蒸散的中介

我們大多把植物視為吸水者,但它們也是決定水往哪裡去以及水能做什麼的關鍵因素。換句話說,植被──尤其是樹木,樹木蒸發的水分比草類和灌木還多──有助於影響天氣和氣候。


本文節錄自:《水:乾渴世界的希望》一書,朱迪絲‧舒瓦茲(Judith D. Schwartz)著,洪慧芳譯,馬可孛羅出版。

圖片來源:unsplash reza shayestehpour

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