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農業可能起源於兩萬三千年前

人類什麼時候開始學會種田的?考古學的證據,說是一萬兩千年前。

不過,最近在加利利海濱(Sea of Galilee)的發現,可能要把這個時間往前推個一萬一千年!

怎麼說呢?

當考古學家找到可能的古文明遺跡時,要怎麼判別「古人」們是過著狩獵/採集生活,或是農耕生活?

在遺跡發現植物的種子/果實並不能代表古人的確已經開始種田,頂多意味著他們會把種子/果實帶回居住地食用或保存;如果在遺跡發現的種子/果實的大小、型態與野生種有別,這當然就代表著,住在這裡的居民們過著農耕生活。

這是所謂的「馴化症候群」(domestication syndrome)。由於人類有意識或潛意識的選擇,使得動/植物在被人類馴化後,型態會產生變化:如植物可食的部位(果實、葉片或根/塊莖)變大、動物則會出現體型變小以適應圈養的生活形態等。

但是這些變化並非一蹴可幾,而是要歷經數十代乃至數百代的繁殖與選拔才能達成。因此,是否有可能當我們發現古人類的遺跡時,雖然他們已經開始種植植物,但這些植物仍近似於野生種,使我們下了錯誤的判斷,認為他們還過著狩獵/採集的生活呢?

當然無法排除這個可能性,所以來自以色列的研究團隊開發了另一個判斷的標準:雜草!

雜草?是的。雖然農夫們提到雜草無不恨得牙癢癢的,但是這些農夫欲除之而後快的有害植物,其實也是在我們的農耕行為中,跟農作物一起演化出來的。

怎麼說呢?人類在種田的時候會翻土、施肥。翻土破壞了土壤結構,施肥使得土壤中的有機質組成改變。翻土破壞了土壤結構,使得植物為了適應翻鬆的土壤,必需要發展出快速的吸水能力;而施肥會使土壤中的特定礦物質(尤其是氮元素)大大增加。雖然氮元素是植物生長所必需,可是也並非所有植物都喜歡高氮的環境。

因此,人類在開始農耕後選出來的農作物品種,當然都是吸水能力佳、喜愛高氮肥環境的農作物;而能夠在農田裡活下來、與農作物競爭一席之地的雜草,當然也要發展出這些能力,而且一定要有過之而無不及,否則便不能與農作物一較長短囉!

但是很少研究者注意到雜草,或者說,試圖去研究雜草的演化。雖然大家都同意,在古文明的遺跡附近,如果伴隨著雜草種子大量出現,代表古人很有可能曾經在這個地區進行過農業行為;但是究竟雜草在何時何地發源,大家還是沒多大興趣。

在這篇研究裡,研究團隊們找到了位於加利利海濱的Ohalo II。這個區域在過去一直都被水淹沒,直到連續幾年的乾旱使得湖…

大黃蜂蘭(bumblebee orchid)的擬態與化學模擬

在被子植物界有一群騙子專門「以騙維生」,他們有些會發出特別的氣味來吸引對花粉、花蜜沒有特殊興趣的昆蟲來幫它們授粉,有些則是長得像昆蟲的雌蟲,把雄蟲給騙過來交配(稱為擬交配 pseudocopulation)。

在這些「以騙維生」的植物裡面,或許Ophrys這一屬的蘭花可說是其中翹楚了。它們主要的目標是蜂。這一屬的蘭花不只會分泌雌蜂的費洛蒙,包括香葉醇(geraniol)、2-庚酮(2-heptanone)與2-壬醇(2-nonanol)來吸引雄蜂,還會在型態上模擬不同的蜜蜂。

被費洛蒙吸引過來的雄蜂,看到維妙維肖的假雌蜂,便衝過來胡搞瞎搞一番,等到發現新娘子好像沒反應(或是根本沒發現?)離開以後,蘭花傳宗接代的大業也完成了。

有多像?我們來看一下大黃蜂蘭(Ophrys bombyliflora)與短毛大黃蜂(Bombus subterraneus):

看到了嗎?主要是模仿腹部的部分。雖然我們人看來覺得還好,但加上氣味,被愛沖昏頭的大黃蜂根本分不清楚,嘩啦嘩啦的就上了...


參考文獻:

Borg-Karlson, A.K., Bergstro¨ m, G., and Groth, I. (1985). Chemical basis for the relationship between Ophrys orchids and their pollinators. 1. Volatile compounds of Ophrys lutea and O. fusca as insect mimetic attractants/excitants. Chem. Scr. 25, 283–294.

【原來作物有故事】淵遠流長一再改良的稻米

生活中的稻米

曾經是我們的唯一主食,現在也還是我們的主食之一的稻米,不管是稀飯、乾飯、蘿蔔糕、端午節的粽子,大家應該都不陌生吧! 聽過「蓬萊米」、「在來米」與「糯米」嗎?是否曾想過,到底它們有什麼不同呢?

除了米粒的形狀以外,蓬萊米(稉稻)、在來米(秈稻)與糯米最大不同的地方,是它們支鏈澱粉的含量。澱粉分為直鏈澱粉與支鏈澱粉,支鏈澱粉因為有分支,使它能跟更多的水分結合,讓煮好的飯產生軟黏的口感;所以米裡面的支鏈澱粉越多,飯就越黏。在來米只有不到八成的支鏈澱粉,而糯米有超過九成五都是支鏈澱粉;因此在來米煮成的飯乾乾鬆鬆的,適合用來製作米粉、河粉、碗粿、蘿蔔糕、米苔目等食物;而糯米煮成的飯很黏,適合用來製作八寶粥、粽子、油飯、湯圓、麻糬等點心。至於我們常吃的蓬萊米,所含的支鏈澱粉介於在來米與糯米之間,所以煮成的飯軟黏度適中,好好吃喔!不過,因為直鏈澱粉只要一個酵素就可以分解,而支鏈澱粉卻需要兩個酵素,所以糯米的確是不好消化,不要吃太多喔!

在台灣,目前種植最多的是蓬萊米,佔93%以上;蓬萊米裡面最受歡迎的品系則有臺稉9號、臺農71號(益全香米)、高雄139號、高雄145號、臺稉16號;種植最多的是台南11號。而全台灣產最多稻米的地區是雲林縣、彰化縣與嘉義縣。

稻米如何進入歷史

水稻是亞熱帶、熱帶作物,過去認為中國大陸的南方大約在六、七千年前開始種稻,不過最近在長江下游的虎溪地區,發現了古代種植水稻的遺跡,顯示中國的水稻栽培可能在九千年前就已經開始了。過去科學家們一直都無法確定稉稻與秈稻究竟是不是有共同的祖先,不過因為這次在虎溪地區發現的可能是稉稻,也進一步支持稉稻與秈稻應該有不同祖先的說法。

雖然中國在九千年前就已經開始種水稻,但是直到漢朝,吃大米都還是貴族的特權;三國以後北方才開始種稻,南方開始有類似現在的「魚稻共生」的技術出現。

台灣最早開始種稻是五千年前台南的大坌坑文化,當時種的是旱稻喔!十七世紀荷蘭人帶來了秈稻與水牛,而清朝來台灣的閩粵移民,除了帶來耕作灌溉技術以外,也從家鄉帶了更多不同品系的秈稻。

到了日治時期,因為日本人吃不慣秈稻,便由日本引進稉稻,並由磯永吉先生與末永仁先生進行育種。他們把日本水稻「龜治」與「神力」雜交,於1929年培育出適合台灣氣候條件的新種稻米「台中65號」,由當時的台灣總督命名為「蓬萊米」,意思是「來自蓬萊仙島的米」;同時也將台灣原有…

植物也懂得何時要「放手一搏」!

大家都聽過一句英文俗諺:「You've got nothing to lose.」,就是說當眼前的東西所剩無幾,賭一把如果贏了是賺到,輸了也沒差的時候,反正再輸也不過就是跟眼前一樣糟,很多人就會賭一把了。過去對動物的研究發現, 當動物在身處於匱乏狀況時,會比較傾向於賭一把。反正,最差也就是這樣了!

那麼,植物也會嗎?過去很多人都認為,植物沒有大腦,應該沒有辦法做這種複雜的決定吧?

不過,最近這些年,有越來越多的研究顯示,雖然植物沒有大腦,但是植物並不笨喔!在商週出版的「植物比你想的更聰明」裡面,有非常多的例子。而最近由以色列的研究團隊所發表的研究,更進一步證明了:植物比我們想得要聰明太多了。

研究團隊為了要了解植物是不是會也懂得「放手一搏」,他們選了植物最在乎、也最容易缺少的養分:氮肥。氮是植物最容易缺乏的礦物質之一,但是偏偏氨基酸、核酸、以及一些碳水化合物的合成都少不了氮。

植物只可以用兩種形式來吸收氮:銨(NH4+,ammonium)與硝酸根(NO3-,nitrate)。由於高量的銨對植物會產生毒性,所以植物只能吸收較多的硝酸根。但是土壤的顆粒是帶負電的矽酸鋁,而硝酸根也帶負電,同性相斥的結果造成它很容易流失。因此,植物時時都在監控土壤中的氮素濃度。

研究團隊先測量出豌豆(Pisum sativum)對氮肥最有反應的濃度區域,然後把每株豌豆的根系分別種在兩個半盆裡,一個半盆給予定量的氮肥,另一個半盆則給予不定量的氮肥。定量的氮肥分成三種不同的濃度:低(0.005 g/L)、中(0.010 g/L)、高(0.150 g/L)。而給予不定量氮肥的那半盆的變化分別為:

(一)低變化組:增加或減少0.005 g/L;也就是說,低定量組的豌豆的不定量半盆,每週得到的氮肥會在三個不同的濃度之間變化:完全沒有氮肥、0.005 g/L、0.010 g/L;而中定量組豌豆的不定量半盆,則是0.005 g/L、0.010 g/L、0.015 g/L;高定量組則是0.155 g/L、0.150 g/L、0.145 g/L。

(二)高變化組:增加或減少原來給予定量的一倍。由於低定量組已經很少了,所以低定量組就沒有高變化組。中定量組則是0.020 g/L、0.010 g/L、沒有氮肥;高定量組是0.300 g/L、0.150 g/L、沒有氮肥。

氮肥每週給兩次,濃度的變化是隨機的,但…