2015年7月10日 星期五

「理論生態學」的自然方程式= 專訪日本學者仲澤剛史(Takefumi NAKAZAWA)


/林珮芸
攝影/陳冠綸

旅程東京、京都、台北到台南
穿著短褲、涼鞋,神色悠閒地和我們輕聲問候,成功大學生命科學系助理教授仲澤剛史似乎已經相當融入南台灣的生活,原以為他的辦公室會充滿各式各樣的昆蟲小動物,沒想到卻以如往常簡單擺設辦公桌和電腦。我們在這裡展開一場奇特的生態之旅,意外發現生態學的另一個大千世界,這世界充斥著精密的計算和理性;然而對於生物與環境的瞭解卻加倍透視,在仲澤剛史的研究中,人僅僅是生態環境中的一小環節,實在不應該用人的角度去剖析動物的行為和未來。「理論生態學研究室」(Theoretical Ecology Lab)標榜以簡單的理論及想法改變我們對生物與自然的觀點。

人們暱稱Take的仲澤剛史老師說:「理論生態學的概念在台灣普遍認識度不高,但是在國外已經有廣泛的影響力,我是因為推廣理論生態學所以來到台灣」,在受邀到成大之前,Take在國立臺灣大學海洋研究所與謝志豪教授一起工作。在台北大約生活四年的時間,之後來到台南,暗自覺得這樣的安排很像自己在日本的經歷。有別於國外旅遊頻道或是Discovery動物專家的豪邁性格,仲澤剛史外型偏向斯文內斂,然而一旦混熟了卻時常展露出幽默風趣的本性。他說:「我在東京長大,可是很不喜歡都市的環境,感覺汙染很嚴重,壓力很大」所以大學逕自決定離鄉到距離八小時駕車時間的京都念書。



翹課生變博士生
相對純樸的京都少了大都會的高樓和人群,京都大學的學風自由,學生可以自由選擇朝有興趣的領域發展,並且沒有修課與考試的壓力。偶然之下,Take聆聽了一堂理論生態學的課程,他發現物種間複雜的交互作用及群聚動態,竟然可以透過簡單的數學模式模擬分析,這對當時的他而言非常具有吸引力,也因此他決定從原本的綜合人間學部跨到理學研究科,開始他在理論生態學研究上的旅程,並且一路念到博士。

秉著對環境的人文關懷仲澤剛史一開始認為藉由瞭解生物學和人類學,應該可以找到環境惡化的解決辦法;雖然社會科學和環境系統關係相互影響,但最後仲澤剛史決定以科學的方式尋找答案一般人認為,學生態的人必須花很多時間在野外做調查,然而拜科技及電腦之賜,理論生態學以前人的研究為基礎,透過邏輯推導,建構數理模型,廣泛應用在生態學的各個層級;在理論生態學的研究中,最重要的是建構模式所需的邏輯(logic)能力。



生態系統如水流 持續變動
「大家對生態學有很大的誤解,人們對生態的觀念還是很狹隘」現齡34的仲澤剛史搖搖頭,緊接著說:「保育不是生態學唯一的概念,生態學主要探討的是生物之間、以及生物和環境間的交互作用。在進行保育前,我們必須先瞭解生物與環境之間的細微關係。某種物種和另一種生物的關係,時常間接影響了整個生態的食物鏈,例如之前我們研究植物疾病的散播,但後來發現疾病的散播及存續高度與植食性昆蟲有關,而非植物本身;理論生態學的研究專注在物種本身和環境之間的交互作用」

不限定某種領域,理論生態學可以運用在各種生態範圍,水陸、鳥類都可派上用場。實驗室的理論學家多和戶外的田野調查專家合作,提供新穎的數學理論、模型,時時和實際的情況修正,致力於為生態學發展新的想法,並提出可供實證研究證實的假說。然而,也可以獨立進行,不與田野調查相互關聯。



待實驗室時間多過跑野外
平時喜歡慢跑和泡溫泉的仲澤剛史一臉不好意思地說:「很多人聽到我學生態,很開心地和我分享他們對大自然的熱情,但其實我的戶外經驗不多,通常是當小幫手」。的確,理論生態學創始的目的是希望找到一種科學化的方式,進而瞭解系統廣泛的自然生物種類繁複,動物與植物之間的關係變化萬千,地域影響環境的程度時時刻刻都在改變,如何找到一個有效的理論進行分析,成為當代最重要的課題。

成大理論生態學研究室 (Theoretical Ecology Lab)成立的目標是:發展生態模式以描述族群與群聚動態,並探討物種間的交互作用(例如:掠食、競爭與互利關係對維持生物多樣性的影響;建立模式以討論環境變遷 (例如:棲地劣化、外來種入侵與氣候變遷) 對生物多樣性的威脅;理論研究可廣泛應用於眾多的生態及生物現象之上 (例如:演化、行為與保育),且不侷限於特定物種或生態系。

時常聽到大家焦慮地討論氣候變遷,聯合國「政府間氣候變化專門委員會」(Intergovernmental Panel on Climate ChangeIPCC)1988年開始,擬定一系列的評估和政策;IPCC分別在1990199520012007年及2013年發表五次正式的「氣候變遷評估報告」但是對此,仲澤剛史覺得言之過早,「我們對生態的瞭解依然太少了,生物數量會隨著環境變化;當植物數量或生長棲地改變,動物活動也會跟著改變」。相信科學幫助自然更容易被理解,與一般生態調查不一樣,理論生態學的研究工作在室內,降低了環境變化的不確定因素,應用的知識基礎主要奠基於數學、電腦科學、生物學等專業領域之上,越瞭解越發現自然的浩瀚無際。



科學家與生態學的左腦與右腦
有一種體驗,你會內化為氣質;有一種感動,你會延伸為大愛;有一種課程,你會終身去傳播。親近自然的感染力慢慢地改變你我對環境的認識;藉由觀察動物的微妙感受加強人類與自然的連結。實驗室裡的生態學,一開始可能會顛覆人們對環境教育的想法;然而,科學卻是最有力也最能說服人的知識。彈性與動態是生物圈不可避免的變化,守護自然原來有不同的方式。用數學方程式演算出動物、植物、環境和人類之間的互動關係;透過模型及理論建構,釐清一個個探索自然的秘密。

我想起國家地理雜誌攝影師的任務,在一個大多數人只能坐在扶手椅上幻想旅行的年代,《國家地理》雜誌的作者和攝影師突破種種困境,把色彩繽紛的世界帶到讀者眼前。回到理論生態實驗室,在一個生物學家面臨氣候變遷,而對於動物演變百思不得其解的關鍵時刻,有一群科學家、數學家正以過去的生物研究為基礎,大膽提出假設,寫下參數公式,做為生物學家的前鋒與後盾,一步步解開自然之謎與生物體構造的演化魔力。


 


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