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臺灣自然史廳「孢粉化石」展示微幅更新——從微觀花粉讀取萬年環境史

走進臺灣自然史廳（簡稱「自然史廳」）冰期展示室時，我們的目光往往被巨大的劍齒象、古菱齒象模型所吸引。然而，在冰期展示室中也展出了隱藏在沉積層中肉眼幾乎無法察覺的植物孢粉，隱身於臺灣山毛櫸的展示單元之中。除了展廳的敘事線以外，也介紹科學家如何透過孢粉，重建過去的環境、氣候，甚至人類活動的痕跡。

粉是什麼？「孢粉」是孢子（蕨類、苔蘚等隱花植物的生殖單位）與花粉（種子植物的雄配子體）的總稱；兩者皆具有極耐腐蝕的外壁，是科學家重建地層完整植被全貌的關鍵證據。植物為了繁衍，在生殖季會釋放數以萬計的孢粉，儘管多數隨風消散，但落在湖泊、泥炭或細粒沉積物中的孢粉，卻紀錄了當下的生態密碼。

在臺灣，科學家曾透過南投頭社盆地與日月潭的鑽井岩心分析發現，在距今約7萬至1萬年前的上次冰期早期，針葉林的下界曾大幅下降至海拔800-900公尺處，與現今海拔2,400公尺以上才看得到針葉林的景觀截然不同，證實了植被遷移落差可達千餘公尺。這說明了孢粉是我們「以古為鑑」去理解地質史乾濕冷暖變遷、甚至預測未來氣候趨勢的重要工具。

本次針對自然史廳「孢粉化石（Pollen Fossils）」單元展示進行了微幅更新。將抽拉式玻璃影像，改為平面輸出；將植物花粉的影像精緻度提升，並提供掃描式電子顯微鏡影像（SEM），呈現更精緻立體的花粉影像，進一步聚焦於孢粉分析的科學方法本身，說明研究者如何由微觀證據推論宏觀環境變遷。

微幅更新前的「孢粉化石」展示單元為抽拉式玻璃影像。

微幅更新後的展示單元導入掃描式電子顯微鏡（SEM）3D立體影像。

為什麼是花粉？

植物花粉能成為重建古環境的關鍵證據，並非偶然，而是源於其外壁（exine）所含一種高度穩定的生物高分子——孢粉素（sporopollenin）。這種物質具備耐酸、耐鹼、不易分解的特性，使花粉在合適的沉積與保存條件下，得以跨越極長的時間尺度保存下來。

這意味著，當樹木、葉片、甚至整片森林早已消失，花粉仍可能留存在土壤或湖泊沉積物中。孢粉學（Palynology）正是建立在這項特性之上，成為考古學、地質學與古氣候研究的重要交會點。研究者透過鑽取地層樣本，經過化學處理萃取花粉，依其形態鑑定。不同花粉在層位中的組成比例，構成了一條嚴謹的「環境證據鏈」。

從顯微鏡到環境推論

展示呈現一條清楚的研究路徑：

1. 物理保存：花粉因孢粉素得以長期存在於沉積層。
2. 顯微可視化：透過光學顯微鏡（LM）觀察輪廓，並利用掃描式電子顯微鏡（SEM）呈現極高解析度的外壁紋飾與幾何對稱性。
3. 數據化與詮釋：透過鑑定與計數，推論植被型態與環境變遷。

5種花粉，5種環境訊號

本次展示更新精選5種具高度環境指標意義的花粉，是因為它們在古環境研究中經常扮演關鍵角色：

歐洲山毛櫸（Fagus sylvatica）
指示溫帶闊葉林與較濕潤氣候，常用於討論冰期後森林擴張。顯現「山毛櫸屬」的花粉特徵，和本單元主題「臺灣山毛櫸」相互呼應。

西洋蓍草（Achillea millefolium）
花粉表面具刺狀突起，常與開闊草地、人為擾動或放牧活動相關。呈現「菊科」植物的花粉特徵，進行花粉沉積分析時，由於是古代環境，科學家其實很難鑑定到「種」的層級，科、屬的花粉特徵就成了較適當的解析尺度。

好望角金合歡（Vachellia karroo）
其複合花粉（polyad）結構反映豆科植物的繁殖策略，多見於乾燥或半乾燥環境。顯現「豆科」植物的花粉特徵。

歐洲赤松（Pinus sylvestris）
具氣囊構造，利於風媒遠距傳播。由於產量極高，孢粉比例常偏高，但比例高不等於森林中松樹一定多。顯現「松屬」植物的花粉特徵—氣囊。

白藜（Chenopodium album）
常見於裸露地或農業擾動環境，在考古層位中常被視為人為影響的指標之一，但必須與其他證據交叉驗證。顯現「莧科」植物的花粉特徵。

微米級的世界

展示中的花粉影像是高度標準化的科學顯微影像（scientific micrographs）。光學顯微鏡影像（LM）呈現花粉在水合狀態下的整體形態與輪廓；掃描式電子顯微鏡影像（SEM）則在樣本經脫水與金屬噴鍍後，以電子束掃描其表面，呈現極高解析度的外壁紋飾。

本次展示特別選取含極視角（polar view）的影像，協助觀眾理解幾何對稱性與萌發孔配置。這樣的安排，除了突顯花粉攝影技術的進步外，也巧妙安排了讓觀眾自行解構3D到2D畫面的視覺關係樂趣，而這5種植物的選擇也隱含花粉的形態特徵和植物分類群之間的關聯性。

國際資料庫介紹

本次展示所使用的影像，來自PalDat，這是一個自2000年起運行、由奧地利孢粉學研究促進協會（AutPal）維護的國際孢粉資料庫。資料豐富，並有明確的授權方式，對於博物館展示教育之應用僅需取得書面授權即可，且完全免費。

本次展示更新依照其授權指示，影像旁完整標註攝影者。未來若能取得臺灣植物的花粉影像資料，更可提高這個展示單元的解釋力與比較基準。

在人類世重新審視自然

有研究指出，根據全球孢粉資料庫對1,181個化石紀錄的分析，自4,600年前開始，人類活動對陸域植物多樣性的改變速度，已等同於上次冰盛期進入全新世時的自然變動強度；而在島嶼環境中，人類遷入後造成的植群改變速度更增加了11倍。

當我們在展廳中透過電子顯微鏡影像凝視這些微米級的外壁紋飾時，我們讀取的除了是過去的訊息，更是當下的警訊。這些跨越萬年的「時空膠囊」提醒我們，人類活動對生態系的影響力已達地質尺度。在進行生物多樣性保育與生態復育前，我們必須考量人類遷入前後的原始生態差異，才能在快速變動的氣候未來中，尋找與自然共生的韌性之路。

參考資料

PalDat (2000–2026). PalDat: A Palynological Database. Association for the Promotion of Palynological Research in Austria (AutPal).
Available from: https://www.paldat.org

汪良奇（2014）。〈孢粉時光機〉。收於《臺灣的自然科學研究》（科普專欄）。國立臺灣科學教育館。

劉平妹（2003）。〈氣候變遷—以古為鑑：乾濕冷暖孢粉知道〉。《科學發展》，369，18–23。

（本文作者為史前館展示教育組副研究員，臺灣自然史展示廳廳長）