國立臺灣大學海洋研究所謝志豪教授與學生潘若虞，聯合漁業科學研究所張俊偉教授，率領國際研究團隊，基於經驗動態建模（Emoirical Dynamic Modeling）理論，開發出一套可量化隨時間改變之生態系統『反應多樣性（response diversity）』的創新分析框架，利用時間序列資料揭示生態系統的穩定機制。該研究成果發表於 Nature Communications（2026 年 5 月），提供了首次直接實證證據，顯示一個生態系統中更高的『反應多樣性』能促進群集總生物量的穩定。此突破性分析方法，解決了生態學長期以來的技術難題：如何僅憑觀測資料量化自然界中群集的『反應多樣性』。
生物多樣性與生態系統穩定性之間的關係一直是生態學的核心且具爭議性議題。兩者關係的強度與正負方向，於各樣生態系統中常出現差異。面對此一複雜問題，生態學者近年逐漸重視『反應多樣性（response diversity）』的概念，亦即考量群集中不同物種對環境變化反應的差異。『反應多樣性』被視為理解生態系穩定性時，更具機制意涵且功能上更健全的多樣性維度。然而，在自然生態系中量化『反應多樣性』一直難以執行，主要是因爲物種的反應隨環境與生物交互作用而變化，具備明顯的情境依賴性與動態性。
為解決這些挑戰，研究團隊建立了一套以時間序列資料為核心的分析框架，能捕捉物種對生物與非生物因子隨時間改變之反應，並同時考量生態系中普遍存在的非線性與高維度交互作用。研究團隊利用日內瓦湖 40 年的月度資料，證實浮游植物與浮游動物群集內的『反應多樣性』能提升營養階層內生物量的穩定性。此外，『反應多樣性』的穩定化作用會隨時間與環境條件而變動，顯示其具時間依賴特性。
此研究提供了一項強而有力的新分析工具，能以觀測時間序列資料實證連結生物多樣性與生態系穩定性，並為揭示自然系統中生態韌性與穩定機制的動態過程開啟新的研究途徑。
圖 1. 量化時變反應多樣性的分析框架示意圖。
(a) 生物性資料（如物種豐度）與非生物性資料（如環境變數）的時間序列，經由「經驗動態建模」（Empirical Dynamic Modeling, EDM）框架分析，以量化各物種（SP）在每一時間點對其他物種與環境因子（EN）的反應。此分析可得出 (b) 物種反應概況（response profiles）的時間序列。接著，透過降維方法可視化 (c) 反應概況的時間變化。對於 (b) 中每一反應概況，進一步計算各物種間在不同驅動變數（可考量生物性、非生物性或兩者兼具）上的反應差異，以代表『反應多樣性』。如此即可得到 (d) 動態反應多樣性（dynamical response diversity）的時間序列。此外，彙整特定物種 i對因子 j 隨時間的反應，可進一步探討特定的 (e) 反應變異。最後，將 Ji,j 與對應的驅動因子 x （可為 SP 或 EN）繪圖，即可揭示 (f) 情境依賴的反應關係，亦即特定反應如何隨環境條件變化而改變。
延伸閱讀: Hsieh*, C. H., R. Y. Pan, C. W. Chang, O. Anneville, and O. L. Petchey (2026) Quantifying dynamical response diversity and its influences on ecosystem stability. Nature Communications. 17:4090. https://doi.org/10.1038/s41467-026-70192-x
