生態學實驗教材


 實習八生態假說的產生與比較

前言

生態學者間往往會對各種理論模型的真實度, 野外調察結果的銓釋, 各項生態機制的相對重要程度, 有極大的爭議。這些爭議的來源通常是因各自有不同的「想法」與「看法」。這些不同的想法與看法會影響觀察的重點(時間與空間), 以及各種方法的使用亦會因而不同, 如此的結果當然會有差別。因此, 瞭解各種想法與看法是研究者一項重要的工作。這亦是產生與比較生態假說的途徑。本實習將引用Bernstein and Goldfarb(1995)所提出的ECOSET模型, 作為瞭解與比較的方法。
　

一、ECOSET 模型

A.研究者的觀點

研究者都有其自己的觀點與看法。各個實驗或觀察, 以及研究的範圍與項目等等都是建立於這些觀點和看法之上 (表8.1)。因而產生的報告或假說都不可避免的與這些觀點和看法相關。研究者按照自己的「預想與假定」, 形成的「參考架構」, 用以觀察「自然生態」, 形成「觀點」, 界定研究「範圍與內容」, 提出一種或多種對「自然」的描述和「假說」(參考表8.1)。

當任何一個人提到「環境」時, 指的是此人對「周遭世界」(自然)的觀察所得。因此, 同一個「自然」可有許多類的環境, 物理環境, 土壤環境, 動物環境, 植物環境, 污染環境, 化學環境, 等等。而且, 不同人的觀察所得的, 通常亦會不同。明顯的, 這些「環境」(描述或詮釋) 並不等於「自然世界」。何者是「真實」, 或者是「較接近真實」, 這種判斷往往又與判斷者的觀點和看法有關。因此, 研究者自我檢驗與瞭解基本觀點和看法, 是研究規劃與產生假說的前置工作。

　
表 8.1 ECOSET模型的理論架構中之重要名詞。這些名詞的排列是從「明喻」(explicit)到「暗喻」(implicit)。其中「假說」是最為「明喻」, 「預想假定」是最為「暗喻」。研究者是先有「預想假定」, 再有「參考的架構」, 產生「觀點」, 再界定研究範圍與過程, 描述環境, 然後才提出「假說」。摘譯自Bernstein and Goldfarb (1995), p.33。
 
名 詞
定 義
假說(hypothesis) 對某個生態環境, 推測其可能發生的現象與其可能機制。
環境(environment) 對「自然」的一種描述, 可以有許多種類。
「自然」的界定
(description of nature)		 於「自然」中, 界定研究的過程與範圍(物理上和觀念上)。
觀點(point of view) 如同「參考的欄框」, 但是加入「推論」的內涵, 形成對某個現象或事物的觀點。
參考的架構(frame of reference) 整合預想和假定, 所形成的整体觀念架構與內容。
預想假定
(presuppositions)		 對生態現象, 以及研究的內容與方法, 於觀念和理論上的預想與假定。

　
B.三項活動

ECOSET模型的主要功能就是要起動研究者, 對生態研究與假說的基本假定(觀點和看法), 進行檢驗與討論。要達到這個目標, 研究者要歷經以下三項活動。
 

  1. 建立觀念和理論架構, 用以比較現存的研究。
  2. 使用ECOSET參項, 界定各個研究和觀察的範圍和內容。
  3. 於研究的規劃和過程中, 產生許多可能的「替代途徑」, 如此可能產生許多「假說」。
    4.  
表 8.2 ECOSET的六個參項。摘譯自Bernstein and Goldfarb (1995), p.33。
 
參 項 描 述 內 容
效應(Effect) 因果關係的類型 線性、循環(迴饋)、連結(線性與迴饋混合)、相關
成份(Components) 生物和棲習地 族群、群落、生態体系、生活史的階段、土壤特質、棲習地類型
運轉(Operations) 成份間的關連 掠食、競爭、寄生、擴散、干擾、沉積
刻度(Scale) 空間刻度 漸進、間隔、個別、連續性
証據(Evidence) 數據的類型 軼事的、描述性、模型、觀念的實驗、相關、控制的野外實驗、
時間量度(Timeframe) 時間刻度 梯度、間隔、個別、連續性

　
表 8.3 使用ECOSET模型, 比較Lewis (1980, 1982)與Smallwood and Peters (1986) 研究架構的差別。兩者間的差別在於「運轉」與「時間量度」, 「效應」因而亦有差別。
 
參 項 Lewis Smallwood and Peters
效 應 線性: 橡果影響松鼠的選擇 循環: 目前和將來的橡果影響松鼠的選擇
成 份 松鼠與橡果 松鼠與橡果
運 轉 覓食選擇與生理 覓食選擇, 生理, 與橡果發芽的時期
刻 度 生活範圍 生活範圍
証 據 行為觀察, 驗証理論 行為觀察, 驗証理論
時間量度 每天 季節
　

C.「ECOSET」 的參項

這是可用於討論與比較各種生態觀點(想法與假說)的工具。「ECOSET」是六個英文子母的組合, 每個英文子母代表一個英文單字的字首。因此, 「ECOSET」總共包含六個英文單字, 分別是: Effects, Components, Operations, Scale, Evidence, 和 Timeframe;中文譯名分別是: 效應, 成份, 運轉, 刻度, 証據, 和時間量度(表8.2)。

「效應」指的是於生態体系中各種現象的因果關係, 其類型可有許多種類(表8.1)。「成份」指的是生態体系的組成份子, 有生物的, 亦有物理的, 或是地理的。「運轉」代表這些「成份」間的各種互動(經由空間和時間)。「刻度」和「時間量度」代表界定時間與空間的範圍, 分隔, 特質的類型。「証據」指的是用以建構假說或結論的數據。這些數據有多種類別(表8.2)。這六個英文單字, 代表六個名詞, 亦是代表六個參項。這六個參項, 彼此相互影響。改變其中任何一個參項, 將可能連帶影想其它幾個參項。這些改變將改變「參考架構」, 不同的「參考架構」, 會有不同的觀察與實驗, 將會產生不同的假說與結果。

　
二、範例的比較 (松鼠的食物嗜好)

Lewis (1980, 1982) 的研究報告指出灰松鼠(Sciurus carolinensis)的食性, 比較喜愛白橡果(Lepidobalanus), 而不喜歡黑橡果(Erythrobalanus), 且不合乎最佳覓食策略模型(由每日的食物, 可獲得最多的能量)。然而, Smallwood and Peters (1986)的研究結果, 卻有完全不同的結論。Smallwood and Peters 發現灰松鼠是選擇先吃食(非喜愛)白橡果, 因為白橡果於秋季落地後即會很快地發芽。黑橡果於秋季不會發芽, 且會持續休眠到來年的春天。松鼠先吃食白橡果, 留下的黑橡果, 可以於整個冬季持續享用。

有如此兩種不同的結果, 主要是因兩者有不同的基本研究架構 (表8.3)。Lewis 只有觀察一段時期, Smallwood and Peters 的觀察時期卻跨越不同的季節。Lewis 將橡果視為「不變的」物体, 僅分析不同種橡果間的物理和化學的差別。當Smallwood and Peters 將其觀察時期延伸到冬季時, 發現橡果並不是「不變的」, 並且是一個重要的運轉因素。灰松鼠於秋季時選擇吃食白橡果, 保留黑橡果於冬季時使用; 長期而言是可將能量的獲得推向最大。Smallwood and Peters 有較寬廣的「參考架構」,「運轉」和「時間量度」, 因而使他們可以研析灰松鼠的食物嗜好, 相關於橡果的發芽期, 以及跨季節的能量獲得的機制。

　

四、作業與問題

本實習的ECOSET模型 , 可補充上一個實習(選擇問題與方法)的內容。學生亦應研讀本實習的內容, 熟悉使用ECOSET模型, 將有助於研究與實驗的規劃, 以及研析的能力。本實習的作業與問題如下:

  1. 請按表8.1 所列的名詞, 選用於實習七提出的實例(現象或是問題), 說明從「預想假定」, 建立「參考架構」, 提出「觀點」, 一直到得到「假說」的過程與內容。
  2. 上一題, 於各項過程中, 是否可有一個以上的「替代途徑」, 可否應而產生許多不同的「假說」。譬如說, 改變不同的預想假定, 是否會有不同的觀點? 以及不同的觀察, 其結果的假說將有何不同? 請盡其可能的推想, 愈能完整周全愈好。
  3. 請閱讀 Bernstein, et al. (1983)與 Vadas, et al. (1986)兩篇論文報告, 並依照本實習內容的「範例的比較」與表8.3, 使用ECOSET的六個參項, 比較與討論這兩份報告的內容與結果。
    4.  
    　
     參考範例的文獻資料

    Bernstein, B. B., B. E. Williams, and K. H. Mann (1981) The role of behavioral responses to predators in modifying urchins (Strongylocentrotus droebachiensis) destructive grazing and seasonal foraging patterns. Mar. Biol. (Berl.) 63:39-49.

    Bernstein, B. B., S. C. Schroeter, and K. H. Mann (1983) Sea urchin (Strongylocentrotus droebachiensis) aggregating behavior investigated by a subtidal multifactorial experiment. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 40:1975-1986.

    Lewis, A. R. (1980) Patch use by grey squirrels and optimal foraging. Ecology 61:1371-1379.

    Lewis, A. R. (1982) Selection of nuts by grey squirrels and optimal foraging theory. Am. Midl. Nat. 107:250-257.

    Smallwood, P. D. and W. D. Peters (1986) Grey squirrel food preferences: The effects of tannin and fat concentrations. Ecology 67:168-174.

    Vadas, R. L., R. W. Elner, P. E. Garwood and I. G. Babb (1986) Experimental evaluation of aggregation behavior in the sea urchin Strongylocentrotus droebachiensis. Mar. Biol. (Berl.) 90:433-448.