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海洋所謝志豪教授跨國(guó)團(tuán)隊(duì)生物交互作用及系統(tǒng)穩(wěn)定性研究榮登《自然》期刊

更新日期:107年3月31日

圖1:海洋所謝志豪教授跨國(guó)團(tuán)隊(duì)生物交互作用及系統(tǒng)穩(wěn)定性研究中的魚種圖2:圖一:使用日本舞鶴灣魚類群聚的長(zhǎng)期生態(tài)時(shí)間序列 (a),作者利用經(jīng)驗(yàn)動(dòng)態(tài)建模(EDM)的方法建立各魚類族群之間的交互作用網(wǎng)絡(luò)(b)。這個(gè)方法幫助了解這些交互作用網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)間演進(jìn)的過程,並且從中計(jì)算出一些重要的網(wǎng)絡(luò)性質(zhì),像是(c)平均交互作用強(qiáng)度和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。其中動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性量化了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)在受擾動(dòng)之後回到原始狀態(tài)的能力。本研究中發(fā)現(xiàn),較弱的交互作用強(qiáng)度和較高的物種多樣性可促進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。(魚照片由益田玲爾教授提供)

海洋所謝志豪教授跨國(guó)團(tuán)隊(duì)生物交互作用及系統(tǒng)穩(wěn)定性研究中的魚種

圖一:使用日本舞鶴灣魚類群聚的長(zhǎng)期生態(tài)時(shí)間序列 (a),作者利用經(jīng)驗(yàn)動(dòng)態(tài)建模(EDM)的方法建立各魚類族群之間的交互作用網(wǎng)絡(luò)(b)。這個(gè)方法幫助了解這些交互作用網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)間演進(jìn)的過程,並且從中計(jì)算出一些重要的網(wǎng)絡(luò)性質(zhì),像是(c)平均交互作用強(qiáng)度和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。其中動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性量化了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)在受擾動(dòng)之後回到原始狀態(tài)的能力。本研究中發(fā)現(xiàn),較弱的交互作用強(qiáng)度和較高的物種多樣性可促進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。(魚照片由益田玲爾教授提供)

謝志豪教授(臺(tái)大海洋研究所)與學(xué)生張俊偉(中央研究院國(guó)際學(xué)程)和其合作的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì),在二月十五日 的《自然》期刊上發(fā)表一套用於分析生物交互作用及系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。研究首次發(fā)現(xiàn),生物種類間交互作用網(wǎng)絡(luò)並非恆定,網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有關(guān)鍵影響。此研究結(jié)果對(duì)長(zhǎng)久以來的生態(tài)理論,提供自然界的證據(jù)。

關(guān)於生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性如何受到生物種類間交互作用影響之理論,在數(shù)學(xué)上已經(jīng)被長(zhǎng)久探討,也有許多操作實(shí)驗(yàn)證明;但在自然環(huán)境中卻難以得到證實(shí),因?yàn)樵谧匀唤缰袩o法在不操弄生物的前提下估算生物種類間交互作用,可是一但有操弄,就非自然。為解決此難題,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展一套嶄新的時(shí)間序列分析方法,利用自然系統(tǒng)中之連續(xù)觀測(cè)資料,有效估算生物種類間動(dòng)態(tài)交互作用網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)間的變化,並判定生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

利用在日本舞鶴灣中魚類群聚連續(xù)12年、每月2次的調(diào)查資料,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),魚類種類間 交互作用隨環(huán)境及季節(jié)變化很大(圖一),交互作用網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有關(guān)鍵影響。尤其夏季時(shí),生物種間交互作用較弱,生物多樣性也較高時(shí),生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性也較高,此結(jié)果完全支持生態(tài)理論的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。

這一套用於分析生物交互作用及系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法,提供探索自然環(huán)境中大尺度系統(tǒng)的動(dòng)態(tài),提供了解維持系統(tǒng)穩(wěn)定性之機(jī)制,對(duì)於生態(tài)系統(tǒng)管理與保育,有很大的幫助。此研究也顯示,時(shí)間序列觀測(cè)對(duì)於系統(tǒng)管理之重要性。

延伸閱讀
“Fluctuating interaction network and time-varying stability of a natural fish community” Nature, 554: 360-363. Feb. 15, 2018.

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