颱風、豪雨與洪水等極端事件，向來被視為影響生態系的主要力量。然而，國立臺灣師範大學生命科學系特聘教授林登秋與研究團隊卻發現，即便近年颱風顯著減少，亞熱帶森林溪流的水化學與養分循環，卻展現驚人的穩定。這項研究指出，天然亞熱帶森林生態系對氣候變遷導致的擾動頻率改變，具有極高的「韌性」。

　　這項研究起點，來自於林登秋在1990年代對酸雨的關注。他表示，當年台灣酸沉降問題嚴重，他與林業試驗所研究團隊在福山實驗林設置降水與溪流採樣系統，長期追蹤雨水如何將硫酸與硝酸等營養鹽帶入森林，並進一步影響土壤與植物的養分循環。

　　林登秋表示，對台灣森林而言，颱風雖然是偶發的極端事件，但也是長期存在的氣候特徵。每次颱風過後，森林大量落葉，原本濃密的樹冠變得稀疏，大量葉片被風吹落，不僅意味著光合作用的能量嚴重受損，也會影響昆蟲與鳥類等消費者的食物來源。幾次經驗讓他意識到，若要真正理解森林運作，不能忽略颱風這項關鍵因素。

　　這項研究以福山森林生態系為觀測場域，根據30年長期監測顯示，颱風確實會在短時間內「打開」森林系統，使森林像出現破洞般，讓水分與養分大量進出。近年台灣颱風登陸次數變化大，林登秋更進一步對比2013至2017年的「多颱風期」，與2018至2022年幾乎無颱風影響的「無颱風期」，試圖回答一個看似直觀卻從未被嚴格驗證的問題：當颱風減少，森林真的會變得不一樣嗎？

圖說：近年台灣颱風登陸次數變化大，對比2013至2017年的「多颱風期」，2018至2022年未受任何颱風登陸影響。

　　研究團隊觀察，在多颱風的年份，鎂離子（Mg²⁺）、硝酸根（NO₃⁻）與硫酸根（SO₄²⁻）等物質輸入量明顯增加，顯示颱風確實強化了外部養分的進入。然而，當研究團隊進一步檢視溪流的輸出量時，卻發現除了鎂離子之外，其餘主要離子的輸出並未出現顯著差異。這意味著，即使颱風帶來更多輸入，森林並未因此出現對應的養分流失增加。

　　更令人意外的是，在2018至2022年幾乎沒有颱風的時期，硝酸根的輸出／輸入比反而高於多颱風時期。換言之，在沒有颱風干擾的情況下，森林流失氮的效率並未降低，甚至呈現上升趨勢。這項結果也顛覆了原先的假設：「少了颱風這種強烈擾動，養分應該更容易留在系統中」，但實際情況卻並非如此。

　　研究團隊也進一步發現，這種現象背後的關鍵，可能與全球暖化有關。受到溫度上升的影響，土壤中有機質的分解速率加快，氮礦化作用與硝化做用增強，使得更多氮轉化為可溶於水的硝酸根，進而隨溪流流失。也就是說，即使外部輸入因為空氣污染改善而使得隨雨水進入森林的硝酸與硫酸減少，內部導致的流失卻增加，導致整體輸出比例上升。

　　研究也發現，颱風會帶來短時間強降雨，使降水變化更劇烈，但在長時間尺度上，整體水量並未改變。此外，溪流水量與養分輸出之間的關係，在兩個時期幾乎一致，即使排除颱風月份進行分析，結果仍然相同。這顯示，控制養分輸出的關鍵，並非颱風頻率，而是更基礎的水文機制與生態系內部運作。

　　林登秋說，這些發現都指向一個重要結論：福山實驗林的森林生態系，對颱風頻率變化展現出高度的「韌性」。所謂韌性，指得是系統在受到擾動後，仍能維持其結構與功能的能力。福山森林生態系在數萬年飽經颱風的侵襲，已發展出多樣的適應機制，如低矮的樹冠與快速的生長包，使整體系統能在颱風擾動後回復。換句話說，儘管颱風影響劇烈，但對這樣一個長期適應其存在的生態系而言，並不是最致命的威脅。

　　相較之下，全球暖化這種如同「溫水煮青蛙」、緩慢卻持續的變化，對台灣森林才是更根本的挑戰。林登秋指出，颱風來時，森林會受傷，但也會復原；但當氣溫逐年上升，土壤養分持續流失，這種不易察覺的改變，反而可能在長期累積下，重塑整個生態系的運作方式。

　　從1992年至今，研究團隊持續在福山收集降水與溪流水樣，建立完整的時間序列資料。林登秋也分享，早期為了捕捉颱風期間的變化，研究人員甚至要在颱風來臨前進入山區採樣以捕捉颱風期間的水文變化。隨著技術進步，團隊也逐步改良設備，例如設置自動取樣裝置，更安全且穩定地取得資料，也正是這些累積，才讓科學家得以從短期波動中，看見長期趨勢。

　　目前研究團隊正嘗試驗證暖化是否加速風化與有機質分解，改變森林的養分循環。林登秋表示，他們要重返二十年前曾經調查過的地點，重新測量相關指標，透過跨時代的比較，檢驗這些假說是否成立。這些後續研究，將有助於更全面理解氣候變遷對森林碳氮循環的影響，也將為未來生態保育與氣候調適策略提供更多科學依據。

(採訪撰文 | 由本校公共事務中心提供)。

原文出處：
Chang, C. T., Huang, J. C., Wang, L., Wang, H. H., Lee, J. Y., & Lin, T. C.(2024).The Limited Effect of Reduced Typhoon Frequency on Stream Hydrochemistry in a Subtropical Forest Watershed. Earth's Future,12(6),  e2023EF004056. https://doi.org/10.1029/2023EF004056