換一副古生態的眼鏡

Baseline

研究人類行為時, 經常會使用以下的實驗設計

-單一受試: A-B設計, A-B-A設計(reversal design);
 設定A為基準線, 引入處理方式後, 觀察基準線是否變動, 移除處理方式後, 觀察是否回復至基準線狀態

-多基準線設計: 同一處理方式(變因), 使用在三個以上的不同的受觀察行為(或不同情境, 或不同受試者), 所以造成有多個不同的基準線

觀察自然生態系時, 也會有相同的困擾

因為系統可能只有一個, 也就是說被觀察的對象是沒有對照組或很難找到對照組的

研究者經常只能找到某一段時期的穩定狀態資料作為基準線

甚至若將基準線定回相當久遠的年代以前(A) 而將目前當作是受到擾動後的狀態(B)

那麼如何回到基準線(A), 就是一個復育的課題

這不是要復育恐龍

如果作為一個古生態學家, 生活在現代實在是一件辛苦但是充滿趣味的事情

因為你會搞得自己很像福爾摩斯 或者 柯南

古生態學家心理想的經常是 如何重建單一時間點的生物群落 

或者恢復某個特定生態系統的功能 像是設法讓某片濕地長出百年前的本土種植物之類的問題

他們需要找線索(Clues):可能是葉片, 果實, 種子, 花粉, 昆蟲, 木材樹輪, 石筍(鍾乳石), 底泥沉積, 地質土壤, 屋瓦殘骸, 人類活動的痕跡等

需要找歷史紀錄(Record): 可能是照片, 標本, 博物誌, 書籍, 古著, 壁畫, 雕刻, 耆老, 原住民等

需要找方法跟工具(Tools): 電腦, 軟體, 生物科技(?!)....等

干擾

古生態學家所好奇的 是某個生態系統受到干擾之前的狀態 

以目前觀測所得之資料 認為這個系統已經偏離了常態或者受到了汙染,破壞 

而無法提供原來的功能或服務

通常是甚麼樣的干擾呢? 乾涸, 火燒, 物種瀕危或滅絕, 洪水淹沒, 寒害, 外來種, 人類活動....

有些人會想知道干擾之前的運作方式, 演替過程, 結構, 與高階層(環境,物種)的互動情況

以濕地復育而言, 有科學家認為後全新世(過去1萬年, Holocene)是一個適合作為基準的時間

那個時候的環境較為穩定, 用來評估生態系統的特徵變化是相當有用的 (Wanner et al. 2008)

而全新世滅絕事件- 新仙女木冰河期持續了將近1200年, 造成當時許多大型動物滅絕

最近這幾天 電視氣象台大幅報導台灣將歷經近十年來最低溫 陽明山都可能會降雪

瑞雪不一定會慶豐年....看現在這情況經濟景氣不振加上股市泡沫可能來臨

賞雪應該有助於舒緩人類的心情......

 

時間的函數與解析度

Bennington(2009)提出, 古生態與新生態的差異

不同的數據原因是來自時間 而非資料性質不同 也不是缺乏數據完整性

因此Behrensmeyer and Hook (1992)提出

需要注意平均時間(time averaging) 與埋藏平均時間(taphonomic time-averaging)

已知的是 沉積物的累積速率比植物族群的轉換時間來的慢

所以植物演替的過程 在底質泥炭等地質紀錄上

某種程度是無法被記錄的非常精細

應該想像成一個可變速度的快門相機所拍的照片

就像我們在山上架相機 守候著拍下星星移動或夜景

濕地的底泥沉積就像是一個慢速快門 而快門的時間有一百年到一萬年之久

若能找到一個地質條件 1 cm 泥層厚度=10年 算是相當好的解析度

而且我們相信古代環境是來自非常有限的空間運輸 因為植物移動是困難的

河流環境例外 另外風力對花粉孢子的影響也或許應該被納入

查了一下經常使用的方法 很像股市日線, 月線, 季線, 年線

1. 時間平均法: 將一段時間內所得之資料加以平均

2. 移動平均法

現代生物技術的應用

在這個領域科學家建立了種子庫

21世紀我們已經有DNA萃取與核糖核酸定序及比對的技術

因此找到化石後 萃取DNA片段再到數據庫進行比對 能夠成功鑑定植物

我們非常有機會能了解古老的動物跟植物 是如何一起生活在這片沼地上面

這類型的研究也算是還在起步的階段

孢子(spore)與花粉(pollen)

這兩種東西耐腐蝕 植物透過孢子與花粉 轉移時空之後繼續繁衍

年代之久遠超乎我們想像 人類的凍卵技術也不過能保存數十載

花粉鑑定可以做到分類上"屬"或"種"的層級

但是這些工作相當的耗費人力

通常用來重建植披的組成

最小的規模可以小到單一植株(Sugita 1994)

花粉數據庫也已經建立

好的植物是長出來的

這樣說好了 動物滅絕了 我們ˋ似乎很難將他們重新復育回來

但是植物的可能性 充滿了更多想像

孢子跟花粉本身設計 就是在幫助植物度過艱困惡劣的環境

當溫度適合了 水文條件 能量 ...等等一併俱全

植物會再長出來

若是有一天 我們看到長滿奇花異草的沼澤 也不用太驚奇

那是古生態學家復育的成果

 

參考文獻: 

1. 濕地復育的古生態透視 克里斯多福.威廉斯(Christopher J. Williams), 本篇收錄於"溼地工程與科學"(方偉達等譯,2013).

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