全球生物多樣性正急劇的下降，除了媒體上時常出現的石虎及熊貓等受人矚目的物種正面臨絕種危機，與人類生存息息相關重要經濟漁獲資源，如：黑鮪魚及鰻魚苗等，也有著快速消失的現象。除此之外，存在於你我生活周遭的昆蟲們，也發生著數量減少及生物多樣性下降的現象。以上總總現象皆來自於日常生活的觀察、不同年代漁獲量的比較、抑或比較不同時期博物館館藏中生物的數量推測而得。其中最為重要的是大多數研究推論指出，全球生物多樣性下降與人類行為相關的活動有著密不可分的關係。

除了主觀的觀察研究，我們有其他更科學的方式來幫助我們量化推測計算生物多樣性減少的數量，以及推測生物多樣性減少所發生的時間嗎？換句話說，有數據資料及方法能協助我們客觀的檢測某些特定人類行為，如過度捕獵獲、制定保護區及保護法案等對生物多樣性的直接影響嗎？這是我們研究室致力探討的議題之一。

一個物種的族群數量（個體數量）可決定該族群的族群內遺傳變異的高低。若族群內的各種不同遺傳變異並沒有生存優勢上的差異，如直髮與捲髮的人都可以活得很好，也能生下相同健康的下一代，那當族群量越大，該族群內就能保留更高度的遺傳多樣性。反之，小的族群數量則會因為取樣誤差，在不同遺傳世代之間很容易失去遺傳多樣性（遺傳漂變），因此會有著較低的遺傳多樣性。根據以上的觀念，如果我們能取得足夠大量的遺傳變異資料，便能藉由電腦模擬的方式來推估可能造成該物種現今遺傳結構的歷史成因。

黃腳深山鍬形蟲（Lucanus miwai）是一種喜歡居住在原始殼斗科森林的臺灣特有種鍬形蟲。其中分佈於南投的族群居住地在清境農場附近，由於近年來的農業開發（始於 1960 年代）及國內旅遊發展（始於 1990 年代）人們擔心森林棲地破壞會導致其族群量下降。而另一個黃腳深山鍬形蟲分佈於苗栗的族群位於學霸國家公園境內，其棲地長期受到保護，相對於南投的族群，位於苗栗的族群或許就不會面臨族群量大量減少的危機。

以上兩個推論皆僅是由主觀猜測臆想，我們能客觀的呈現南投的族群因為棲地開發而減少，而國家公園棲地的保護則能幫助維持苗栗族群的長久生存嗎？

我們研究室於過去兩年採樣上述兩個不同地點來源的黃腳深山鍬形蟲族群，並使用基因體的資料量化這兩個不同族群的遺傳變異。此外我們使用族群遺傳學中的朔源模型（coalescent model）來模擬不同的歷史模型下可能產生的現今黃腳深山鍬形蟲不同族群內的遺傳變異，以及檢測哪個歷史模型對真實的基因體資料有最佳的解釋效果。

我們的研究包含五個可能的族群歷史模型如下（圖片順序由左至右，由上至下）：（一）族群量是長期穩定的，（二）族群量是一直在穩定減少的，（三）族群量因為 1960 年代開始的農業土地開發而突然下降，（四）族群量因為 1990 年代國內旅遊發展棲地破壞而突然大量下降以及（五）族群量因為 1960 年代農業土地開發及 1990 年代旅遊發展而重複急劇減少兩次。

我們將同樣五個歷史模型套用到南投及苗栗兩個族群的基因體資料上，使用電腦模擬分析。若人類土地利用，如農業開發或制定保護區，真的對森林生物的族群量有直接影響，我們會預期南投的族群歷史會符合模型（五），而苗栗族群的最佳歷史模型可能是模型（一）。

▲圖左為黃腳深山鍬形蟲雄蟲成蟲的照片（周明勳提供），圖右為研究中檢測的五個可能發生的歷史模型。紅色為最佳解釋現今族群內遺傳變異的歷史模型，橘色為次佳的歷史模型。

令人意外的是，電腦模擬資料結果顯示：兩個黃腳深山鍬形蟲的地理族群最可能經歷過的族群變動歷史皆為模型（二）：族群量穩定下降。此外，模型（五）對目前苗栗及南投黃腳深山鍬形蟲族群的遺傳變異的解釋度也不差。

我們的結果說明雖然不同地點有相當不同的土地利用方式，亦有不同的棲地破壞程度，但是這些不同的地區性土地經營模式並沒有導致當地依靠森林生存的小型無脊椎生物有不同的族群變動歷史。相反的，不同地理族群有相同的歷史族群量變動！這樣的結果顯示出黃腳深山鍬形蟲的族群量變化應是由一個影響全臺灣島（或是全球）的歷史事件所影響，例如全球氣候變遷或是全臺灣土地經營模式的改變，而非地區性土地經營的差異 *。

我們的研究結果更近一步地顯示保護棲地不受干擾對於黃腳深山鍬形蟲的長久生存的相關性不大。雖然棲地保育在維持生物多樣性上一直扮演重要的角色，也在一些大型脊椎動物的物種保育上有得到正面的效果，但是同樣的保育政策對於森林中無脊椎動物的研究並不多。我們的研究顯示即使有國家公園的設置保護棲地，黃腳深山鍬形蟲苗栗族群的族群量仍然是持續減少的，並未因為棲地保護而回升或穩定持平。我們的結果也指向如何有效的保育各種不同類群的生物，這方面或許還需要嘗試更多不一樣的方法。

生物多樣性是每個國家人民重要的資產，除了經濟農業上直接影響人民的生活，生物多樣性也能是當地重要的文化及教育資源。目前因次世代及第三代分子定序技術遺傳資料相當容易取的，大部分的研究物種都可能使用基因組的遺傳資料了解其物種內的遺傳變異。再加上族群遺傳理論的進展及電腦計算軟體的開發，我們現在可以更客觀的量化研究特定事件的發生是否與某種生物大量增多或減少有關。也就是說保育生物多樣性的議題能有除了觀察描述性（Pattern interpretation）的探討，更進一步的往問題導向（Question-driven）及假說檢測（Hypothesis-testing）的方向著手，進而找出更適合各個物種的保護政策：例如禁漁（假說一）或改變漁獲捕撈方式（假說二）都可能造成魚類族群量變化，但我們現在能根據以上兩個假說以電腦模擬預期現今魚類的遺傳變異，接著用真實分子資料來檢測哪個假說對真實資料的解釋度較高。這樣的轉變將會有助於我們理性的討論相關政策或人類行為對我們周遭環境的直接影響，進而更合理更適當的應用經費到真的有助益的保育方向。

*註：我們的結果並非顯示人類農業或旅遊土地開發對森林生物沒有影響，而是相對於地區性的差異，全島（或全球性）的環境因素更有統計上顯著的影響。