夢幻湖位於臺北市北投區陽明山國家公園內,通往七星山的登山步道旁,約在5,600年前,因為邊坡崩滑堰塞而形成之封閉性內陸自然溼地。雖然夢幻湖海拔只有850 公尺,但長年雲霧繚繞,如夢似幻。

夢幻湖的面積不大,南北長約150 公尺,東西寬約50 公尺,水域面積約0.3 公頃,水深更只有1 公尺,主要水源來自於降雨。看似不起眼的內陸小池塘,卻蘊育著從5,000年前即已存在於此的臺灣特有種植物──臺灣水韭(Isoetes taiwanensis)。臺灣水韭屬於石松綱,是多年生的水生蕨類植物,其外形如單子葉植物,以CAM方式進行固碳作用,且球莖內具形成層。此等形態、構造與生理現象與其他蕨類植物不同,其孢子囊內同時具有大孢子及小孢子尤其罕見。

臺灣水韭的發現頗具傳奇色彩,於1971年,由徐國士先生與張惠珠女士在一次偶然機遇中發現,至今夢幻湖仍是臺灣水韭唯一的自然生育地。因此自2007年,夢幻湖即列名於國家級國家重要濕地中,受到陽明山國家公園的嚴密保護。

夢幻湖四季湖景之變化如下:

2015年4月(春)  
2015年4月(春)
2015年6月(夏)
2015年6月(夏)
2015年9月(秋)
2015年9月(秋)
2015年11月(冬)
2015年11月(冬)

 

既然臺灣水韭是水生植物,水對於臺灣水韭的生存格外重要。原本湖水深度可達1公尺,但於過去20年間曾經因自然或人為因素,沉積物碎屑等隨著雨水從四面八方流進了夢幻湖,慢慢在湖底堆積,曾淤積至只有23 公分,使得一些水生植物例如眼子菜與香蒲等植物消失,似乎使得夢幻湖有急速朝向陸化消長之趨勢。後來又發現夢幻湖水會藉由地下逕流,經東南側出水口流失;甚至發現夢幻湖西南側及北側有明顯的湖水滲漏點,遂以人工晶化方式減緩湖水滲漏,這些因素都開始讓人們開始憂慮臺灣水韭將逐漸被陸生植物所取代,而影響其族群與分布。因此近幾年來陽明山國家公園管理處積極採行管理措施,例如移除夢幻湖內強勢植物、進行環境監測與棲地維護、拆除鄰近湖區殘餘木棧道設施、減少殘枝漂入湖區等,藉以擴大湖域水體面積,增加臺灣水韭可生存空間與時間。

水中的臺灣水韭
水中的臺灣水韭
裸露於空氣中的臺灣水韭
裸露於空氣中的臺灣水韭

 

我們認為國家公園的管理,有必要以科學數據為基礎,從生態系角度進行資料整合、棲地調查與研究,重要的是釐清影響臺灣水韭生長之環境因子及驅動力。我們於2015年開始研究,首先由四季的水質監測結果發現,夢幻湖的水質終年變化不大,屬於酸性的貧養沼澤湖,甚至與鄭先祐教授於1987年所執行之「陽明山國家公園夢幻湖生態保護區生態系之研究」之先驅研究所量測之夢幻湖水質幾乎雷同,顯見過去30年來陽明山國家公園管理處對於夢幻湖水質的維護良好,頗具成效。

然而我們也發現了一項隱憂,也就是冬季時湖水的氮營養鹽濃度大幅升高,有可能是因為來自於大陸沙塵汙染物等隨東北季風南下,沉降落入夢幻湖而導致。此類似現象已在臺灣其他高山湖泊如鴛鴦湖與松蘿湖發現。若因此優養化而刺激湖水中藻類等其他植物的生長,破壞水生植物間的生態平衡,將不利於臺灣水韭的生存空間。

在2015年的四季調查中,我們在夢幻湖全面的調查中共記錄36科50屬53種植物,其中包含蘚類植物3種、蕨類植物8種、裸子植物1種、雙子葉植物22種及單子葉植物19種,其中僅有8種喬木植物、5種灌木植物、4種木質藤本,其餘均為蘚類或草本植物。所有科別以莎草科(4種)及禾本科(7種)之種類最多。其中臺灣水韭、針藺及白背芒為夢幻湖中的優勢植物,由分布之狀況大致可看出三種植物各有其水位高低之生態區位:水域中以臺灣水韭較多;針藺分布於水域邊緣;而白背芒則分布於更外圍,接近滿水位之水陸域交接帶。

2015年夢幻湖之植群剖面與水位變化
2015年夢幻湖之植群剖面與水位變化

 

2015年的氣候變化是非常詭異的一年,七月之前異常乾燥缺雨水,但是七月之後大雨不斷直到隔年春天,因此前半年與後半年的極端變化讓我們發現了這些植物隨著水位高低而移位變化的有趣現象。春、夏季夢幻湖水位降低時,白背芒會往湖內地勢較高處擴張;雖然湖內水位大幅降低,甚至缺水,但是臺灣水韭仍為湖內地勢低處之優勢植物。秋季開始降雨,水位升高,白背芒開始往外圍水陸域交接帶退縮;雖然水位升高了,但是與我們的過去的認知不同的是臺灣水韭似乎並未因此得利,其分布面積反而因為針藺的擴張而縮減。臺灣水韭的分布面積直到進入冬季溫度下降之後才再度擴張。若配合臺灣水韭的生活史,原來夏季是臺灣水韭孢子成熟期,秋季時孢子仍藏於濕潤土壤中,直到冬季才開始發育成配子體,春季才形成孢子體。我們推測秋季時,因為臺灣水韭孢子尚未發育,才讓針藺有機可趁。但是冬季的低溫對於針藺可能是一項壓力,因此春季時當針藺的分布面積縮減後,才讓臺灣水韭的分布面積又回到優勢。

 

臺灣水韭生活史

 

農委會林業試驗所黃曜謀博士也發現,其實臺灣水韭屬於耐旱植物。植株經乾燥處理8天後,植株存活數量仍可達80%,與浸水處理者相同;若乾燥處理6個月後,才會出現植株存活數量陡降至50%之現象。但是若植株浸水處理超過14天以上,便開始出現明顯腐敗現象。他也發現乾燥2個月後之孢子,相較於新鮮孢子,仍有不錯之發芽率表現。顯然臺灣水韭並非是不耐旱的水生植物,而浸水過久反而可能對於臺灣水韭有不利影響。

綜合言之,目前影響夢幻湖臺灣水韭分布面積之驅動力除了水位高低外,植物間的競爭作用與季節性溫度變化也是主要因素。這些新發現讓我們應該重新檢視夢幻湖優勢植物對水位需求、季節變化與植物競爭等之生態區位。若夢幻湖一直處於淹水狀態,或將有利於其他挺水植物(如水毛花與荸薺)的生長,反而可能遮住生長在底層之臺灣水韭光線,產生競爭壓力,因此深入研究季節性的水位調控及水生植物間的競爭作用將是夢幻湖管理所需的智慧與對策,也才能讓夢幻植物──臺灣水韭永保美麗。

 

文、圖:林幸助(國立中興大學生命科學系特聘教授暨全球變遷生物學研究中心主任)