生物多樣性如何量化?要多多元、平等和包容才合理?誰說了算?

生物多樣性如何量化?要多多元、平等和包容才合理?誰說了算?


  上一篇《AI有比生物多樣性厲害嗎?》上架之後,我陸續收到朋友們的訊息,像這種絕對政治正確的議題,肯定是100%一片叫好。沒有人會反對生物多樣性,不過當虎頭蜂在你家築巢時,你肯定拿起電話就打119。

  綠色工作者很習慣把事情做過頭,例如其中很多人會把生物多樣性當成神學,延伸到對人的多樣性(也就是DEI)的尊重與包容,還得計算分數,這非常危險。我希望接下來開始討論生物多樣性的量化指標時,除了腦中浮現出你從來沒去過的熱帶雨林豐富多樣的野生動物之外,你能理解目前人類只是試圖用科學處理生物多樣性的議題,指數只是表達方式之一,跟之後要談的生物多樣性的定價方式也沒有綁定關係。科學是有限的,因此不需批評生物多樣性偽善,也不需要覺得談生物多樣性就道德高尚。

生態系多樣性的量化方式

  暖身回顧,生物多樣性有三種,分別是生態系多樣性:森林、河流、珊瑚礁都要有;物種多樣性:從老虎到蜻蜓都不能少;基因多樣性:就像我們人類有高矮胖瘦,物種內部也要多樣,這樣才有抵抗力。接著我們用指標來量化,看看如何量得清楚。

方式一:生態系類型數(Number of Ecosystem Types)

  「在一塊土地上,有多少種生態系?」類型數越多,代表生態功能與保育價值越高。

  生態系由生物群落和非生物環境(氣候、土壤、水文)組合而成,類型越多,代表地形、氣候與功能越多元,能撐起更多物種與服務。舉例:森林、濕地、草原、珊瑚礁等都算不同類型。以濕地來說,還能再細分成沼澤、泥炭地、紅樹林等,提供蓄水、防洪、淨水與重要棲地等服務。

方式二:景觀異質性指數(Landscape Heterogeneity Index)

  同樣的面積,排列組合不一樣,生態影響也會差很多。景觀異質性用來量土地利用/覆蓋的多樣性與複雜度:例如土地覆蓋的Shannon/Simpson多樣性、拼接/聚集度(Contagion/Clumpiness)、邊界密度、塊斑密度與面積分布、連通度等。它能回答森林、農地、濕地、都市區等怎麼分布、佔比多少、彼此連不連得起來。那我們怎麼算呢?常用遙測影像+GIS分析(如FRAGSTATS、R的套件),把整體格局數字化。

物種多樣性的量化方式

  物種多樣性量化則有四種方式:

方式一:物種豐度(Species Richness)

  只看「有幾種」,不看「各有多少」。例如:森林調查記錄到25種鳥+10種哺乳+5種爬蟲=物種豐度40。都市公園物種豐度若只有8,就明顯低於森林的40。這種方式快速、好比較,但不告訴你分布平不平均。

方式二:香農指數(Shannon Index)

  進一步考慮平均的問題,把物種數與比例一起考量,越平均、越多樣,指數越高。例如:森林A有5種鳥,各約20%;森林B也有5種,但1種佔80%,這時森林A的指數較高。這種方式拿來比不同地區和社群的綜合多樣性很實用。

方式三:辛普森指數(Simpson Index)

  任選兩個個體,抽到同一物種的機率,抽到的機率越低,代表多樣性越高。例如:森林A有10種鳥、各10隻;森林B也有10種鳥,其中1種佔90%,這時森林A的指數較高。這種方式對「優勢物種」特別敏感,常與香農指數搭配看全貌。

方式四:均勻度(Evenness)

  觀察物種的分配平不平均,0~1之間,越接近1越平均。例如:森林A有10種樹,各10%,均勻度接近1;森林B也有10種樹,其中1種佔80%,其餘9種共20%,均勻度約0.3。補強「只看有幾種」的不足;高豐度但低均勻不等於高多樣。

基因多樣性的量化方式

  基因多樣性量化則有三種方式:

方式一:等位基因豐富度(Allelic Richness)

  同一基因位點有多少種等位基因,意思是同一個「位置」可能有不同「版本」,像花色基因有紅花、白花、黃花等。例如:某群體的花色基因有4種等位基因,代表該位點的等位基因豐富度為4。兩族群若平均豐富度分別為4和3,則前者的遺傳多樣性較高。等位基因多代表演化與適應的彈性大。小族群或瀕危物種常出現下降,意味基因多樣性流失。

方式二:異質性指數(Heterozygosity)

  群體中「帶兩個不同等位基因」(雜合子)的比例,可分為觀察(Ho)與期望(He)。例如:100隻個體中有40隻是Aa代表Ho=0.40;若理論預期50%雜合代表He=0.50。異質性高代表基因多樣、抗壓與適應力強;異質性低可能暗示近親繁殖或瓶頸效應,是族群健康的警訊。

方式三:分子標記分析(Molecular Marker Analysis)

  常見Microsatellite(SSR)工具為基因組短重複序列,常用於族群結構、親緣鑑定;SNP(單核苷酸多型性)工具則用於單一鹼基的差異,例如分辨基因層級變異,支援大尺度族群與性狀研究。例如:研究瀕危石虎時,用SSR比對不同地區族群,判斷是否仍有基因交流。區分稻米品系時,用SNP挑出抗病或耐旱的育種素材。把「看得見的型態差異」升級為「看得見的基因證據」,是保育與育種的基本功。

綜合生物多樣性指標的量化方式

  為了快速看到全球或區域的趨勢,科學界也有「一眼看懂」的綜合指標:

方式一:全球生物多樣性指數(Living Planet Index, LPI)

  由WWF和ZSL合作,長期追蹤全球涵蓋5,495種、近3.5萬個脊椎動物族群的數量變化,成為一個指數。發現1970到2020年間,全球脊椎動物族群數量平均下降約73%,凸顯棲地破壞、過度捕撈、氣候變遷等壓力。該指數像是地球的健康儀表板,作為政策溝通、檢視SDGs進度之用。

方式二:生物完整性指數(Index of Biotic Integrity, IBI)

  把魚類組成、底棲無脊椎、多樣性、植被、水質參數等整合成一個分數,評估淡水生態系健康。例如:美國伊利諾州的河川治理就用IBI追蹤成效。臺灣也以本土魚種與底棲生物建置IBI,診斷河川是否退化。比單看水質指標更全面,能支援流域治理、污染管理與復育績效評估。

方式三:生物信用額度(Biodiversity Credits)

  類似碳權的市場機制,把保育變成可投資、可擴散的行動。同時也要看緊額度真實性、避免漂綠、利益如何公平分配,以及長期維護及監測能否跟上,請見之前文章《碳權醜聞頻傳,還要推生物信用額度?》說明。

  還有許多新型量化方法,例如環境DNA(eDNA),從水、土壤中擷取DNA殘留,快速辨識出曾經出現的物種;聲景監測(Soundscape Analysis)可以分析生態音頻資料例如鳥鳴或昆蟲聲,判斷物種活動狀況;AI與遙測影像來辨識土地覆蓋類型、分析棲地分布與變遷趨勢,未來應該會百家爭鳴!

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