生卡榫成大樹

文/露 |2022.11.30
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圖/Julia Chou
圖/Julia Chou

文/露

小朋友們有體驗過攀樹活動嗎?除了在樹冠層高處體驗居高臨下的風發之外,也藉由這零距離的接觸,感受它經年累月蓄積而成的能量。樹木就像個靜默的大力士,承載著各種外來的施力:動物與人們在它身上攀爬跳躍、強風豪雨挑戰它的韌性與耐受力……聽說在印尼的科羅威部落,甚至還有棲息在樹上的民族呢!是什麼樣的生長結構,讓樹木可以經得起這些外來的考驗呢?我們又可以從中學習到什麼科學原理,進而應用到日常生活呢?

樹幹結構  橫剖面向

樹木跟小朋友一樣,都需要長高、長壯,長高可以增加它們的競爭力,爭取頂端葉子行光合作用的機會;長壯可以使其增加強度、減少斷裂。我們先來看看樹幹的結構,由外而內主要有5層,每層都扮演重要的角色,它們分別是:保護樹幹的「樹皮層」,就像我們的皮膚一樣,同時也避免病菌入侵體內「韌皮部」負責養分由上而下的運送;接著是很薄卻有著增生新細胞功能的「形成層」;第四層是將水分由根部往上輸送的「邊材」;最中心則是「心材」,算是老化的木質部,不會輸送養分,但扮演著支撐樹體的角色。

樹木枝幹之所以如此強壯,是由於其中複雜的生長模式,並非我們想像中的單純!其中包含:主幹與側枝的粗細比例、夾角角度、曲率半徑……等等,這些因素都影響到樹幹的應力分布(就是指樹木在受到外力作用時,內部產生抵抗的內力),也間接影響到樹木抗斷裂的強度。小朋友在野外活動時,可以試著仔細觀察樹木的生長方式及特徵:樹木的主幹及側枝哪邊較粗、哪邊較細?它們的夾角大約是幾度?不同地方(例如海邊或山上)的樹木特徵是否相同?

主幹側枝  呈三角錐

值得一提的是,樹木的側枝與主幹的生長,並不是直接冒芽,然後一直成長,而是一年生長側枝、一年生長主幹,周而復始、交互包覆與延伸而形成的。如此一來,便形成如「三角錐」般穩固的結構,即使風吹雨打、施力壓迫,也經得起一定的耐受度。

另一方面,當風力強大時,樹木彎曲的枝條可以儲存彈性位能,我們可以把它想像成彈簧一般,柔軟的身段便不會因為強風而折斷。現在大樓的鋼骨設計,在地震來時會隨其搖擺,雖然看似驚恐,但比起傳統結構,反而減少斷裂倒塌的風險。我們為人處事也一樣,身段放軟一些、心態圓融一點,硬碰硬反而讓自己傷得更嚴重!

本篇只提到一些樹木的皮毛之處,關於樹木強健的結構,還有待大家親身去發掘與體會!是不是覺得大自然這神奇之手太偉大了!創造了各種精密工法在宇宙萬物身上,我們有幸能向自然界取經,真是有趣又值得珍惜的一件事啊!

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