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張峰勲、謝志豪

臺大海洋所博士後研究員張峰勲與謝志豪教授，提出了一套新穎的分析架構來解釋海洋中微生物中捕食者與其獵物生物多樣性的正相關。這套分析方法成功運用在東海之微生物生態系統中，於2021年5月發表在《海洋科學前沿》（Frontiers in Marine Science）期刊。

在自然界中，捕食者與其獵物的生物多樣性常常被發現呈正相關，但造成此正相關之生態機制雖有諸多討論，卻未明朗。為了解此正相關的形成機制，此研究團隊認為透過分析捕食者與其獵物如何形成生物群集，亦即量化所謂“生物群集組成過程（community assembly processes）”，將有助理解捕食者與其獵物生物多樣性之間的關係。

為了量化生物群集組成過程，研究團隊利用生物群集中各物種的DNA序列，來計算其親緣關係遠近，藉此代表個物種彼此的生態區位差異。此利用親緣關係距離來代表生態區位差異是奠基於“生態區位保守假說（niche conservatism hypothesis）”。研究團隊計算親緣關係距離，並搭配虛無模型的統計方法，來量化捕食者與其獵物生物群集的組成過程。

團隊於南東海海域採集微生物來進行分析，包括：異營性微米級鞭毛蟲（heterotrophic nanoflagellates）為捕食者；浮游細菌（bacterioplankton）為其獵物。分析結果顯示，捕食者的生物多樣性會讓更多親緣關係相異的獵物組成生物群集，也就是會讓獵物的生物群集組成過程不容易同質化，進而增加獵物群集的生物多樣性。但是，獵物的生物多樣性卻不會影響其捕食者的生物群集組成過程。此結果表示，捕食者與其獵物生物多樣性之間的正相關，主要是透過捕食者由上而下的調控機制，而非受獵物由下而上的影響。此研究對為何自然界中捕食者與其獵物生物多樣性常呈現正相關，提出機制性的解釋。

延伸閱讀：

Chang, F.-H., Yang, J. W., Liu, A. C.-H., Lu, H.-P., Gong, G.-C., Shiah, F.-K., & Hsieh, C. (2021). Community assembly processes as a mechanistic explanation of the predator-prey diversity relationship in marine microbes. Frontiers in Marine Science, 8, 601. https://doi.org/10.3389/fmars.2021.651565

本研究成果概要圖。捕食者（異營性微米級鞭毛蟲）與其獵物（浮游細菌）的生物多樣性之所以呈正相關，是因為異營性鞭毛蟲的多樣性會讓更多親緣關係相異的浮游細菌組成生物群集（讓浮游細菌的生物群集組成過程不容易同質化浮游細菌），進而增加獵物群集的生物多樣性（左下小圖B）。但是，浮游細菌的生物多樣性卻不會影響異營性微米級鞭毛蟲的生物群集組成過程（右下小圖A）。圖中藍色實線代表廣義線性混合模型中的顯著回歸線（航次為廣義線性混合模型中的隨機變數）；灰色區塊代表回歸線的95%信賴區間；不同顏色的資料點代表來自不同航次的測量值。