2014年10月29日 星期三

2014-10-30:只緣身在此網中?(中研院統計所劉維中博士)

(圖片來源:"EltonFW" by Original food web by Summerhayes and Elton, redrawn by Justinleif - Original food web from Journal of Ecology. Licensed under Public domain via Wikimedia Commons

成語「螳螂捕蟬,黃雀在後」經常出現在中學的生物試題裡,用來評量學生對食物鏈的理解程度。當然,一點也不意外地,急於證明中國古文明的先進程度舉世無匹的好事者也不會放過這個機會,拿源於《莊子》的這句成語來證明早在公元前兩、三百年的古老年代,莊子就發現了食物鏈。

可惜的是,《莊子》裡的原文
睹一蟬,方得美蔭而忘其身,螳螂執翳而搏之,見得而忘其形;異鵲從而利之,見利而忘其真。
也就是說,這段文字想要講的,根本不是生物學裡的食物鏈,而是借題發揮的道德訓誡。

因此之故,科學界公認的關於食物鏈最古老的記述,不是莊子,而是中世紀的阿拉伯學者 Al-Jahiz(776-868/9)。根據科學史學者 Egerton引述,Al-Jahiz 做了與莊子的「螳螂捕蟬,黃雀在後」類似的觀察,在其著作中提到蚊子會吸許多動物的血,而蒼蠅捕食的對象主要是蚊子等等的。但最重要的是,Al-Jahiz 進一步地提出通則:
All animals, in short, can not exist without food, neither can the hunting animal escape being hunted in his turn.
正是這個通則讓 Al-Jahiz 成為公認的描述食物鏈的第一人。

不過,正如原子論雖然早在兩千五百年前的古印度與古希臘都有學者提出來,卻因為時代不對,而沒能結出果實,Al-Jahiz 的食物鏈概念也後繼無人,只留下一現的曇花。一直要到十七、十八世紀,才開始有人接棒。

接下來從食物鏈到食物網food web)的發展,算是蠻理所當然的一步,在觀念上並不算是什麼重大的躍進。以近代科學通則化、定量化的特色來說,與 Al-Jahiz 平起平坐的是1881年在食物鏈/網中引入量化概念的德國科學家 Carl Semper(1832-1893)。令人惋惜的是,和 Al-Jahiz 同病相憐,受過工程學訓練的 Semper 在生物學家普遍不碰數學的年代也後繼無人。一直要到他過世十多年,進入二十世紀之後,才開始有科學家也把量化的概念引入食物鏈/網中。

撥開層層的歷史迷霧之後,我們看到了食物鏈/網研究的源遠流長。明天,十月三十日(週四)中午十二點十分,在理學大樓三樓3A12教室,中央研究院統計科學研究所的劉維中博士將要細說從頭,告訴我們食物網的研究如何從簡單的量化模型開始,漸次發展到如今的跨領域研究。

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