羅馬克、林雅熒、町田龍二

　　生物多樣性（biodiversity），指的是對地球上各式各樣的生物──包含動植物以及微生物──物種數量及組成的變化，它是維持地球生命整體機能的指標。然而，人類活動所造成的氣候變遷與棲息地被破壞，快速改變了地球上的動植物群落，最終導致物種的滅絕。生物多樣性流失衝擊了生態系統的運作和供給人類的生態系統服務，而我們正在目擊這世界上各種生態系統的巨變。可惜我們並未細究這些大規模的改變對生態系統所造成的衝擊；甚至我們的知識尚未達到如何得知生態系統結構的變化，更無法得知這些結構的變化對於生態系統的服務功能有什麼樣的影響。簡單的說，生物多樣性究竟如何影響生態系統服務以及其運作呢？
     
      近年來人類意識到生物多樣性保育的價值，因此努力維持世界上的生物多樣性，其中最迫切的議題就是防止物種滅絕，因為它是影響生態系統服務（ecosystem services） 最大的因素。生態系統服務是人類從生態系統中獲得的整體利益：人類社會需要生態系統來提供各種不同的需求和

生態系統功能是生態系統維持其過程的能力，例如食物鏈中的養分循環、能量流動以及抵抗害蟲入侵等都屬於生態系統功能。許多研究人員已開始研究生物多樣性與生態系統功能之間的關係，藉以瞭解生物多樣性如何影響生態系統服務機制。透過這些研究，科學家們發現了生物多樣性對於人類的重要價值。

 　　早在1958年，英國科學家查爾斯‧艾爾頓（Charles Elton）就已經開始了生物多樣性在生態系統中擔任何種角色的研究。他提出的理論認為：多樣性增加可以使生態系統更穩定且富饒。有趣的是，這個論點在當時的科學家之間頗受歡迎，但卻不是研究主流，因為多數科學家還是專注於探討生物多樣性的成因而非研究其結果。除此之外， 數學家們也因為缺乏生物多樣性與生態系統之間的有效數據而質疑這個理論。由於上述原因，生物多樣性和生態系統功能關係的研究一直沒有受到重視，直到人們終於發現因人類活動、生物棲息地被破壞和氣候變遷而引起的多個物種滅絕，才在1993年重新檢視艾爾頓的理論。該年在德國舉行了一次討論生物多樣性流失對生態系統有何影響的學術會議。這次會議使全球相關領域的科學家聚集在一起，致力於商討生物多樣性和環境惡化的議題。大多數人在該次研討會後，都同意生物多樣性在生態系統中的重要性，並提出了生物多樣性可能是調節生產力、養分利用和環境穩定性等關鍵因素的結論。

 　　這十多年來關於生物多樣性的研究結果顯示，高度多樣化群落的生產力大約是由單一生物種類組成群落的兩倍。美國明尼蘇達大學的喬治‧大衛‧提爾曼（George David Tilman）教授根據上述理論對草原群落進行了長期研究。結果顯示草原群落生物多樣性增加，如植物量和植被覆蓋率增加，整體生產力也會跟著提高。此外，透過草地群落的觀察研究，提爾曼教授也指出：與只有單一草種的地區相比，多樣性高的草地群落，草種群落的穩定度更高。藉由這個研究，他建立了多樣性與生產力相輔相成理論──高度多樣性可以帶來更高的生態系統生產力。這個理論延伸到經濟作物來看，意味著在種植多種作物的農場，往往比只種植單一作物的農場有更高的產量。舉例來說，在一定耕作範圍內種植更多不同種類的禾本科作物， 如稻米、玉米、小麥等，會比只種植單一作物的區域有著更健康且抗蟲害的能力，進而提高產量。在漁業方面，物種組成較複雜的生態系統大多也可提供更多食用的魚類。根據上述的研究，可得到了一個結論：生物多樣性對於生態系統的穩定非常重要──栽培作物可以更有效的抵抗寄生蟲的影響，避免農民損失；海洋中的魚群也可以在沒有寄生蟲的危害下更健康地生活著。總而言之，生物多樣性高的地區，對害蟲或寄生蟲的入侵具有更高的抵抗能力， 這有利於經濟作物持續供應動物和人類的消費需求。藉由這一系列的觀察，科學家也推論生物多樣性在抑制害蟲、寄生蟲、入侵物種、疾病傳播，發揮著重要的功能。

　　有了生物多樣性和生態系統功能關係的概念之後，為了更清楚兩者的關聯，科學家收集了從實驗室到自然生態系統中的一系列研究數據。總結這些已發表的論文，無論陸域或水生等不同型態的生態系統，生物多樣性皆甚為重要。以美國的農業生態系統為例：增加傳粉媒介的多樣性，例如蜂、蝶等，可以使南瓜、咖啡和西瓜的產值提高百分之二十，轉化為實際金額，等於一年可增加六萬美元的收入。在淡水生態系統方面，美國密西根大學的布拉德利‧卡迪奈爾（Bradley   Cardinale）教授研究發現：水中漂浮的微藻生物多樣性若能提高，將會有助於透過養分利用分配來改善水體的水質。這個發現對淡水水庫或其他水源的管理有著重大意義。森林生態系統也顯示：樹木多樣性高的森林具備較佳的固碳能力。許多的論文也已證實植物產量增加是由於生態系統的碳固定增加，而碳固定的增加則是因為生物多樣性的提升。生物多樣性在舒緩氣候變遷方面也非常重要，它可以防止二氧化碳等溫室氣體的累積，進而有助於降低地球的表面溫度。總體而言，生物多樣性在生態系統功能和服務中的角色重要性就如同飛機上的鉚釘，它確保整個系統處於正確的方向並維持其過程， 否則可能發生大災難。

　　從生物多樣性和生態系統功能的關係可知，生物種類的多樣化對於生態系統的影響遠比我們從前所認知的還深。這個關聯性也存在於不同的陸域和水生生態系統。未來的研究方向將會著重在生物多樣性對於生態系統的調節過程，以及最後影響生態系統服務的機制。同時，研究人員也想知道生物多樣性如何影響珊瑚礁群、地下水系和湖泊生態系等為人類提供重要的效益的生態系統。關於生物多樣性與生態系統功能之間密切關係的一系列數據，加強了對不同物種在環境保護上的需求。生物多樣性對於維持生態系統的生產力和穩定性是必要的，從而使其具有更高的服務價值。所有的環境決策，都可能涉及生物多樣性在生態系統中的關鍵作用。因此，我們必須作出更多努力， 吸引大眾對生物多樣性流失──諸如環境惡化、棲息地破壞等──的關切。如此，才能激發出對環境政策更嚴格的規章，進而保育地球上不同生態系統中的生物多樣性。

後 記
　　在過去的幾年中，隨著生物多樣性的迅速減少，我們需要付出更多的成本來維持原有的環境。藉由本文，希望能將保護和管理臺灣生物多樣性的理念成為當務之急，這不僅僅為了人類，而且要為臺灣其他多種生命形式確保更健康及穩定的棲息地。
 

作者簡介

羅馬克（Mark Louie Lopez）
菲律賓籍，目前為中央研究院與臺灣師範大學合作的國際研究生學程的博士班學生，研究主題為湖泊、河川及地下水等生態系統中的淡水浮游動物的保育和多樣性。目標是提高民眾對於生物多樣性重要性的認識，以及提供相關數據給淡水資源管理進行適當的決策。

林雅熒
中央研究院生物多樣性研究中心研究助理，中興大學昆蟲系畢業。喜愛上山（滑雪）下海（潛水）及到各地田野調查，研究範圍是看老闆想研究什麼就做什麼。

町田龍二
中央研究院生物多樣性研究中心副研究員，日本東京大學博士。專長為海洋分子生態學、海洋後生動物巨基因體學、演化生態學等。研究範圍涵蓋海洋無脊椎動物、浮游生物等。
 

澎湖第三漁港（鄭明修研究員提供）