一、 前言

　　此次 921大地震造成全台灣地區生命與財產嚴重的傷害﹐在主要的災區中農作物生產也遭受到相當的損失; 然而此次地震也提供了難得的機會，讓我們對地震中的生物反應進行更多的觀察與瞭解。回顧地震與生物反應的相關記錄﹐大多數集中於動物的異常行為﹐很少有記錄或文獻報告分析植物或作物的表現﹐本篇文章依據在此地震區所觀察到的作物表現﹐並分析其可能的學理原因﹐期望為自然災害研究留下記錄，作為預防或降低地震災害研究的基礎。

二、異常環境中植物與動物反應的基本差異

　　在生長過程中﹐生物不斷地與其生育環境發生互動。生物演化的結果﹐當逆境發生時高等動物可用移動的方式迅速逃離或躲避;而高等植物雖然無法躲避﹐但可以調節其生長型式或生理行為來適應此不良環境﹐其表現的速度顯著地較動物遲緩﹐因此一般不易受到人類注意﹒在地震災害的記錄中﹐可以發現相當多地震前後動物異常反應的報導﹐如烏龜﹑蚯蚓逃避出原生長區﹐魚兒跳出魚缸﹐及寵物顯著的不安行為等，但對於植物反應的記載相當希少就是一例。此外﹐地震前的動物異常行為已被中國大陸與日本等國家列入地震預測的方法之一﹐卻少有學者利用植物反應作為預測依據﹐大概就是植物反應過遲緩吧。

三、921地震區中作物的表現

　　此次地震發生後﹐本校也到災區進行觀察與記錄﹐依張文亮等教授的觀察記錄﹐作物方面可歸類為幾個方面:

1. 作物類似乾旱而死亡: 以水稻田區最為明顯﹐此現象多發生於地表發生段層或移動的區域。

2. 作物發育遲緩: 如果實發育不良﹐稻穀充實不佳等現象。

3. 作物提前開花: 如竹山等山區之桃花發生提早開花的現象。

4. 作物的花色改變: 此現象發現於員林之土壤液化區﹐居民發現其栽培之玫瑰原為紅色﹐地震後卻開出淡黃色花朵﹐表現出同一植株上同時具有黃花(地震後)與紅花(地震前)的特殊現象。

　　上述現象中以1﹑2 項最為普遍﹐導致作物產量與品質下降﹐造成農民相當的損失。第3類現象多發現於果樹﹐而花色改變只發現於幾個各例﹐其是否真正的與地震有關須要再予確認。

四、地震時的異常環境訊息與作物生長逆境

　　一如前文中的說明﹐植物事實上是不斷地感應環境變化﹐而且同時進行生長或生理調適反應。因此要推理植物對地震的反應﹐先須要分析地震前後可能產生或包含的’環境’訊息﹐及可能發生的植物生長逆境。 依此次在災區的觀察及文獻報告大約可歸類如下:

1. 地震前後可能產生的’環境’訊息: 包括地震前後不同型式的震盪(速度﹑震波)﹑表層地質結構的改變﹑重力場或磁場等物理性質的突然改變等。

2. 地下水位的變化。

3. 地下水中CO2、NO3、Rn、 F 等分子或離子濃度的改變。

4. 土壤液化﹑構造(如阻力﹑孔隙度等)﹑溫度的改變。

5. 空氣溫度與壓力的改變。

　　這是一般地震前後可能變化的環境因子﹐由此可以看出地震前後所表現的是多項因子的總合現象﹐至於此次921地震前後那些因子變化最顯著﹐各種因子的變化性質如何﹐可能要等到各相關研究單位的分析報告出爐後始能明白﹐本篇報告此時僅能依此一般現象對植物的反應進行推論。

五、 地震區中作物異常表現的學理推論

　　再上述文中已說明有關地震與植物反應的研究與記載甚為缺乏﹐我們僅能就前文中第二、三項的作物異常反應與地震環境因子加以分析。

1. 作物枯死或生育阻礙: 這是地表區最常見的現象﹐其原因大致有二：

   (1) 灌溉水流失及地下水的改變: 此次作物受害區多表現出缺水乾旱枯死的現象﹐以現場情形推論﹐大多與灌溉系統受地震破壞﹐灌溉水流失有關。某些田區也發生地層移動﹑壟起等現象﹐可能導致地下水層下降或段裂﹐造成作物因缺水而死亡或生育遲緩。

   (2)土壤液化﹑構造或水分含量的改變: 在地表斷層附近﹐由於地層間的移動與相互擠壓﹐可能造成土壤構造的改變﹐劇烈時可使作物根部受到機械傷害﹐較輕時也可因擠壓而降低土壤孔隙度﹐形成根部的缺氧逆境或壓力逆境﹐造成生長受阻。

   　　在彰化土壤液化區﹐土壤鬆軟且充滿水分﹐作物根部或因支持力減低而傾斜甚至倒伏﹐或因水分過飽和造成根部缺氧﹐無法進行呼吸作用以吸收水分與養分而受害(類似淹水逆境)。

2. 作物提早開花或生育週期改變

   　　一般高等植物遭受不良環境如機械受傷﹑缺水﹑缺養分﹑高或低溫﹑光重力(gravity)改變時﹐常會調整它的生殖生長週期﹐以提前完成生育週期﹐達到繁殖下一世代的使命。台灣南部地區蓮霧栽培農民就利用這種生理反應調節蓮霧的開花與生產期。前文中已說明地震包含了多種環境因子的改變﹐植物開花習性的改變就不足為奇了。至於地震前後所發生的各種改變因子中﹐哪一個是造成提早開花的主因恐難以再確認(地震的各項因子皆有獨特性﹐難再重複)。 作物生理學﹐有關生殖生長調節的理論不少﹐其中由於機械受傷﹑缺水﹑溫度﹑重力﹑甚至輻射(radiation)等與地震相關的環境因子改變都可促進乙烯的形成﹐因此或可推論由於地震改變了這些環境因素﹐促進植物體內乙烯的增加﹐乙烯再調節了植物的開花行為。此外﹐地震中土壤內CO2、NO3、Rn、F 等分子或離子濃度的改變是否也能造成根部乙烯(或其他荷爾蒙)的合成﹐進而調節植物開花生長值得再予探討。

3. 作物花色改變

   　　此現象由於案例太少﹐僅能就發生的環境(土壤液化區)勉強加以推論﹐或許也可當成一項地震的記錄﹐供其他地震生物相關研究參考。

   　　植物的花色主要由複雜的flavonoids族分子形成﹐其中以anthocyanin (花青素)類分子透過co-pigmentation作用或花瓣細胞內pH值改變而決定最後的花色。環境因子如缺水、溫度、radiation、CO2、UV等都可調節這些生化反應進而改變花色。例如將藍色牽牛花花朵(morning glory)放置於高CO2的環境中﹐花色會由藍色改變為紫色﹐主要的原因是花瓣細胞的pH植因CO2的處理而降低。再例如機械傷害可促進矮牽牛(petunia)花青素合成﹐而離層酸(ABA, 一般常在逆境下合成之荷爾蒙)可抑制花青素的合成﹐導致花色成為淡黃或白色等。 由此看來地震可改變花色的表現雖然咋聽下奇怪﹐但也不是完全不可能的﹐至少地震的確會改變土壤硬度(機械或物理阻力)﹑水分﹑溫度﹑或CO2濃度等環境因子。

六、結語

　　每個災害性地震都具有其特殊性﹐對生物的影響也不盡相同。雖然人類對地震中生物的反應早已開始研究﹐但目前多仍停留在多方觀察與紀錄的;階段﹐而其中對植物反應的觀察與紀錄最為缺乏。本篇報告是在我們對921地震區植物反應非常有限的觀察下﹐以相關的學理基礎推論某些異常現象﹐期望也能為地震與生物反應的研究留下記錄。我們也期望收集更多的觀察報告與推論看法﹐如此才可能歸納出有價值的原理或通則﹐進而預防或降低地震災害。歡迎讀者與我們聯繫。

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