秋天一到,為什麼熊會跑到人類居住的地方?
― 橡實歉收,往往整座山同時發生
秋天的熊,為了準備冬眠,據說每天需要吃掉數百顆橡實。然而橡實的結果量,每年都會大幅波動。而且歉收的年份,廣大地區的樹木會一起歉收。當山裡任何角落都找不到食物時,熊就會朝人類居住地的柿子樹、栗子樹前進。
10月的某個傍晚,新聞播出「住宅區柿子樹上有熊」的畫面。去年幾乎沒聽過,今年卻幾乎每天都能看到。
住在山邊的人說「今年山上好像沒有橡實」。可是,山和去年一樣染上紅葉,看起來並沒有發生什麼異狀。
是熊變多了嗎?還是山上缺少了什麼?
熊下山的理由,只有兩個
冬眠期間好幾個月都不吃東西,必須在秋天先把這段時間所需的脂肪儲存在體內。這個時期的熊,會持續吃下平常好幾倍的食物。
山毛櫸和水楢(一種橡樹)的果實,會以數年為週期反覆出現豐收與歉收。而且附近的樹木會彼此同步,所以歉收的年份,整座山的果實都會消失。
第一點是「需要多少」的問題,第二點是「有沒有那麼多」的問題。這兩個因素重疊的秋天,熊的出沒次數就會突然增加。
秋天的熊,一天需要多少顆橡實?
棲息在日本本州、四國的亞洲黑熊,一到秋天食量就會大幅增加。這個時期被稱為「飽食期」。因為冬眠期間不吃東西,必須靠儲存的脂肪慢慢消耗,撐到春天來臨。
動物光是維持生命所消耗的能量,大致可以從體重估算出來。體重60公斤的熊,一天大約需要1500大卡,可以這樣計算出來。秋天的熊,據說食量是這個數字的好幾倍。這裡保守估計為3倍來計算。
請看圖1。一顆橡實的能量很小,所以體重60公斤的熊,一天大約需要590顆。只要拉動滑桿改變體重,就能看出熊越大,需要的數量就越多。橡實歉收的年份,這個數量是無法在山裡湊齊的。
橡實為什麼會「一起」歉收?
山毛櫸並不是每年都結出同樣多的果實。每隔幾年,就會有一次整座山都被果實覆蓋的大豐收。而在那之後的一兩年,則會迎來幾乎不結果的年份。這種波動被稱為「豐歉」。
奇妙的是,就連相距遙遠的樹木,也會在同一年一起豐收或歉收。目前認為,像是春天的氣溫這類廣大地區共通的天氣變化,是觸發同步的訊號。因此歉收的年份,不只某個山谷,而是跨越整個縣的範圍,果實都會消失。熊即使移動到隔壁的山頭,也找不到食物。
請看圖2。豐收的年份食物充足,據說小熊也容易長大。如果接下來的一兩年發生歉收,數量已經增加的熊就會一起到處尋找食物。這樣一來,下山的熊就會突然增加。
吃果實的動物,如果果實每年都一樣多,數量就會配合果實量增加。偶爾夾雜幾乎不結果的年份,動物的數量就會暫時減少。接下來的大豐收時,就會剩下吃不完的果實,得以發芽。目前有力的說法認為,樹木的豐歉循環具有這樣的意義。
那麼,該怎麼做才好?
- 在山林附近,發出聲音讓對方知道自己的存在鈴聲、收音機、說話聲。據說多數熊只要察覺有人,就會主動離開。
- 不在家附近留下食物不摘採的柿子、栗子、廚餘、寵物飼料。一旦嚐過味道的熊,會反覆前來。
- 看到熊時不要靠近,通知市町村或警察(110)請不要為了拍照而靠近。如有人受傷,請撥打119。
據說露出背部逃跑,可能會引發熊的追擊。要一邊盯著熊,一邊慢慢後退拉開距離。不要大聲喊叫或丟東西刺激牠。如果在極近距離遭到攻擊,建議採取趴下、雙手護住後頸的姿勢。熊用噴霧劑的有效距離只有幾公尺,要放在隨手可拿的位置。清晨與黃昏是熊比較活躍的時段,歉收年的秋天要特別留意。
總結
秋天的熊,為了準備冬眠,需要相當於數百顆橡實的食物。山毛櫸和橡樹的果實,每年的豐歉差異很大,而且歉收往往在廣大地區同時發生。當山裡任何角落都沒有食物時,熊就會跑到人類居住的地方尋找食物。
熊出現的年份,正是山林空蕩的年份。
熊出沒的新聞,也是森林果實收成的訊息。
關於冬眠中熊的身體發生了什麼變化,可以參考「冬眠的動物,為什麼能好幾個月不吃東西?」;關於孕育樹木果實的森林土壤,則在「森林裡的落葉,為什麼不會越堆越高變成一座山?」中有詳細說明。
- 前往公園或神社裡,青剛櫟或枹櫟(兩種常見橡樹)樹下(請選擇沒有熊出沒資訊的地點)。
- 劃定一公尺見方的範圍,數一數掉落在地上的橡實數量。每年在同一棵樹下進行計數並記錄下來。
- 把自己居住的縣(日本的行政區劃)公布的「山毛櫸・橡樹豐歉調查」結果,和自己的記錄做比較。
持續記錄幾年之後,就能親眼看出「豐收年」與「歉收年」的波動。許多縣每年秋天都會公布豐歉調查結果,並發布熊的注意事項。
想了解更多的人 ― 用語、公式、與教科書的關聯從中學理科到大學專業科目,都會明確標示屬於哪個程度的內容
- 中學中學理科課程範圍
- 高中高中「生物」「生物基礎」課程範圍
- 高中+高中進階內容,或教科書專欄介紹的內容
- 大學高中不會學到、屬於大學專業科目(生態學・動物生理學)的內容
- 研究即使在大學也不算「定論」、研究者目前仍在調查中的內容
中學用語:這個現象是有名稱的
- 堅果:像橡實、栗子、山毛櫸果實這種被堅硬外殼包覆的樹木果實。
- 豐歉:樹木果實的產量,依年份出現豐收或歉收的現象。
- 飽食期:冬眠前的熊,持續吃下遠超平常食量的秋天時期。
中學高中用公式驗證:秋天的熊一天需要多少顆橡實
已知動物光是維持生命所消耗的能量(基礎代謝),幾乎與體重的0.75次方成比例。利用這個關係,進行與圖1相同的計算。
| 用符號表示 | B = 70 × W0.75, N = k × B ÷ e |
| 用文字表示 | 一天的基礎代謝 = 70 × 體重的0.75次方。所需橡實數量 = 倍率 × 基礎代謝 ÷ 一顆橡實的能量 |
| 這個公式從何而來 | 前半部分是從老鼠到大象等許多哺乳類測量數據所歸納出的經驗法則(克萊伯定律)。後半部分則是「攝取能量 = 消耗能量」的平衡關係 |
| 符號 | 意義與單位 |
| B | 一天的基礎代謝(大卡/天) |
| W | 體重(公斤) |
| k | 秋天的食量是基礎代謝的幾倍(這裡保守估計為3) |
| e | 一顆橡實的能量(大卡) |
| N | 一天所需的橡實數量(顆) |
| 熊的體重(亞洲黑熊成獸的大致數值) | 60 公斤 |
| 體重60的0.75次方 | 約為 21.6 |
| 一顆橡實的重量(去殼後的果仁) | 約 2 公克 |
| 每公克橡實的能量(美國農業部成分表,生鮮數值) | 約 3.87 大卡 |
| 一天的基礎代謝 | 70 × 21.6 = 1512 大卡 |
| 秋天一天所需的量(3倍) | 1512 × 3 = 4536 大卡 |
| 一顆橡實的能量 | 2 × 3.87 = 7.74 大卡 |
| 一天所需的橡實數量 | 4536 ÷ 7.74 ≒ 586 顆 |
| 一個月(30天)則是 | 586 × 30 = 17580 顆 |
一頭熊一天約需590顆,整個秋天一個月下來約需1萬8千顆。如果想像成在地上一顆顆撿橡實,除非是豐收年,否則根本湊不齊這個數量。實際上熊除了橡實之外也會吃其他果實和昆蟲,而倍率有時也會超過3倍,因此這只是一個參考估算。
高中高中+豐歉同步發生的機制
高中山毛櫸的花,是在前一年夏天就形成花芽的雛形。是否形成花芽,被認為會受當年氣溫以及樹木體內儲存養分量的影響。大豐收的年份會耗盡養分,因此隔年就不容易結果。
高中+相距遙遠的樹木會在同一年一起豐收,據解釋是因為廣大地區共通的天氣變化成為觸發訊號。這種「同步」現象,由於氣象的影響會以相同方式及於遠方,因此被稱為「莫朗效應」。此外,由於山毛櫸靠風傳播花粉,和周圍樹木在同一年開花,也被認為更有利於授粉。
大學從生態學角度來看:集中結實與捕食者飽和
許多樹木依年份大幅改變種子產量,且這種波動會在區域內同步發生的現象,在生態學中稱為「集中結實(mast seeding,一齊結實)」。其中最有力的優點說法是「捕食者飽和假說」。這個說法認為,歉收年減少吃種子的動物數量,豐收年則產出多到吃不完的種子,藉此增加存活下來的種子數量。基礎代謝與體重的0.75次方成比例的關係,被稱為「克萊伯定律」,是動物生理學的基本經驗法則。
📖 公式的推導與更深入的內容:Kleiber's law 克萊伯定律(英文版維基百科) / 基礎代謝(日文版維基百科)
研究目前仍未完全明朗的事
- 豐歉的「觸發訊號」是什麼。 春天的氣溫、前一年夏天的氣溫、樹木的養分,這些因素各自的影響程度,因樹種和地區而有不同答案,目前仍在討論中。
- 出沒次數逐年增加的原因。 除了豐歉的波動之外,熊的數量和分布範圍擴大、人居地人口減少使山區與城鎮的界線變得模糊,也被認為有所關聯,但各項因素的影響程度尚未確定。
- 能否預測歉收並提早防範。 各地都在進行從夏天的花朵和幼果數量預測秋天豐歉的調查,但這能在多大程度上用於預測出沒,仍在研究階段。
也就是說,本文的內容也是「目前已知範圍內的說明」。出沒次數的多寡,還牽涉到果實以外的其他因素。
與教科書的關聯(依程度分類)
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應位置 |
|---|---|---|
| 中學 | 理科「生物之間的連結(食物鏈)」 | 橡實與熊的關係 |
| 高中 | 生物基礎「生態系統及其保育」 | 豐歉與動物數量的增減 |
| 高中+ | 生物「種群與生物群落」 | 豐歉的同步(莫朗效應) |
| 大學 | 生態學・動物生理學 | 集中結實、捕食者飽和假說、克萊伯定律 |
| 研究 | 森林生態學・野生動物管理 | 豐歉的觸發訊號、出沒預測 |
| ― | 與生活的連結 | 歉收年秋天在山邊該注意的事 |
- 日本環境省「關於熊類保護及管理的相關資訊」(環境省「クマ類の保護及び管理に関する情報」)
- Kleiber's law(英文版維基百科)
- Kelly, D. & Sork, V. L. (2002) Mast seeding in perennial plants: why, how, where? Annual Review of Ecology and Systematics 33
- 美國農業部 食品成分資料庫(橡實,生鮮)
- 日本各縣公布的「山毛櫸・水楢等豐歉調查」結果(東北各縣等每年秋天公布)(各県の「ブナ・ナラの豊凶調査」)
※本文為一般大眾取向的科學解說。文中數值為幫助理解機制所用的參考估算值。有關熊出沒資訊及應對方式,請遵循您所在地方政府、警察、消防機關的指示。