大公民科學家時代:成為科學的一份子

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近十年來,推廣生物多樣性逐漸主流化與珍惜自然環境,「公民科學家」越來越備受重視。然而,許多參與其中的民眾,卻不一定瞭解自己觀察與上傳的生物資料,究竟有哪些貢獻。本文利用植物物候研究的例子,概述物候研究的重要性,以及公民科學資料在科學報告中扮演的角色。

撰文|何郁庭

 

你有使用過iNaturalist嗎?你有當過調查植物物候的志工嗎?近十年來,「植物公民科學」的相關活動在臺灣逐漸形成一股風潮,許多單位辦起工作坊,向民眾傳達公民科學(citizen science)的意涵,並同時教導民眾使用開源觀測平台的APP。漸漸地,對野外自然環境有興趣的民眾,紛紛開始拿起手機,記錄生活周遭的野生生物,並且上傳到網站上,分享給社群。

圖一:近年來因為公民科學概念的興起,越來越多人會到野外觀察野生生物,並記錄上傳|來源:pexels - cottonbro studio

 

可能有很多拍照、上傳植物資料的人,會好奇自己拍攝和上傳的照片,到底有怎樣的重要性,在植物物候相關的科學報告中,又扮演怎樣的角色。其實,因為手機的便捷和網路的便利,大家隨手拍攝的照片,正在為植物物候研究這門古老的科學,開拓了新的可能性。

 

為什麼要在乎「植物物候」?

一般而言,「植物物候」指的是植物在不同的季節時,所展現出展葉、開花、結果跟落葉的各種事件,乍聽之下距離人們非常的遙遠,但這門學問的起源,可以追溯到農業時代的需求。古代的社會既沒有溫度計,也沒有天氣預報,所以如果要知道何時該開始插秧,何時又要收成,還得觀察周遭各種生物的提示,因此,觀察植物萌芽、開花的時間,便成為農事活動的其中一項重點。

圖二:古代農業社會需要仰賴植物物候,決定農事活動的時間|來源:pexels - Brett Sayles

 

物候可說是探究植物和氣候變化關係的科學,植物的物候事件會受到溫度、濕度、光照,甚至是下雪等各項環境因素影響。植物開花時間的改變,會影響授粉者的行為及生存,授粉者的多寡,又會影響捕食者能否獲得充足的食物,這樣一層層向上推,最終導致整個生態系產生改變。

所以,當1990年代人們開始關注氣候變遷的議題時,「物候學」就成了氣候變遷影響研究中,重要的生物性指標。

 

傳統的研究物候方式——現地調查(local-scale observations)

紀錄植物物候最直觀的方式,就是同一群人用相同的方法和標準,定時到同一個地區去,監測同一批植物。現地物候調查是個成本低,但成效很好的物候監測方式,現地調查大多由一群受到良好訓練的調查人員執行,所以對植物的物種、現地的植群等,都有紮實的背景知識,所以在第一線紀錄植物物候時,除了觀察植物本身,還能察覺跟植物或環境相關的其他資訊。

現地調查的另一個好處,在於調查的單位,可以根據他們想探討的主題,客製化調查的時間頻度與紀錄方式,例如計算每個植物的枝條上有幾棵花苞,有幾片葉子,甚至是每次調查都計算地上有幾棵新發芽的小苗。

然而,現地調查還是有一些缺點的,最顯而易見的就是人力的限制。假設今天研究團隊想要專門研究玉山上的植物物候,即便每個月調查人員都爬上玉山主峰的山頂,一年可以紀錄的次數也只有12次。另外,由於各個地區的調查有各自的頻度與規則,所以不同地區的資料,或是不同研究單位的資料,可能會遇到沒辦法相互比較或整合的問題。

 

觀測區域性的物候調查方式——數位擴張(digital expansion)

拜網際網路革新與開放資料發展,加上公民科學的興起,長年進行現地調查的物候研究學者,在這個數位化的時代不用再單打獨鬥,而是能和公民科學家、志工們合作,改以人海戰術的方式取得更多生物記錄,來討論研究者想要詢問的科學問題。

公民科學(citizen science)這個詞彙約於1990年代被提出,主要著重於利用公民自身動員所產生的科學知識,儘管公民科學有許多不同的名稱,各個研究者或公民科學團體對於這個概念的範圍也略有不同,但大致上都符合開放資料、公民參與,以及具有一定程度的資料品質等原則。

以開放數位資料為基礎的公民科學,其優點恰好能補足過往現地調查的限制。公民科學社群的參與者只要每人上傳幾筆資料,集合起來就能累積數量可觀的觀察,且公民科學的調查遍及地區更加廣大,舉例而言,如果某個人想要了解全臺灣苦楝(Melia azedarach)的開花時間,他可以不用一個人環島跑遍全臺,而是動員社群中同樣對苦楝花感興趣的人,分工合作在自己居住的城市記錄開花的情況與日期。

圖三:依靠群眾的力量,不用自己跑遍全臺,就可以了解全臺灣不同地區苦楝的開花時間|來源:iNaturalist - bigeyes0801

 

雖然數位資料與公民科學聽起來像是物候研究的萬用工具,但它同樣有調查的侷限和缺點。比方說,公民科學的資料,時常會遇到地點跟物種取樣不均的問題。在交通易達的地方,通常伴隨的觀察記錄會比較多,而偏遠的地區,仍然會有資料不足的情況;另外,大眾在野外觀察自然生物的時候,大多會被大又鮮豔的花或果實吸引,所以這類的觀察記錄會特別多,反觀「顏值」較低的植物,就比較少人會特別記錄。

所以,如果想要利用公民科學的開放資料進行研究,這些問題都需要預先思考克服的方法。

 

物候研究是關於植物和氣候變化關係的研究,整體來說,只要可以取得特定的植物物候狀態,以及環境氣候資訊,並加以對應,或許就能發現其中特殊的關聯性。它不需要太昂貴的儀器與設備,部分的氣象資訊甚至是免費提供所有人下載的,只要有效的分析和利用這些資料,就有機會從中發現驚人的研究成果。

當然,如果要針對植物進行研究,相關的專門知識還是必須齊備;而在資料處理的過程中,也會伴隨著調查產生大大小小的雜訊,所以要成為一個專門研究植物物候的研究者,還是有一定的門檻。不過,假若你不滿足於僅僅當個提供植物觀察的公民科學家,或許你也能利用現有的公民科學資料,開展一個屬於自己的專題研究,自己提出令你好奇的問題,並試圖自己找出答案!

 


參考文獻

  1. MacKenzie,C. M., A. S. Gallinat, L. Zipf (2020) Low-cost observations and experiments return a high value in plant phenology research. Applications in Plant Sciences. 8(4):e11338. https://doi.org/10.1002/aps3.11338
  2. 林德恩(2022)台灣公民科學現況與未來挑戰。自然保育季刊。第120期。38-49頁。
  3. 謝東佑、邱祈榮(2013)植物物候在氣候變遷研究之回顧與展望。中華林學季刊。第46卷第3期。391-410頁。

 


延伸閱讀

  1. 精準賞花誰能神預測? 特生中心廣邀公民科學家「拍照打卡」就能貢獻台灣植物物候大數據。環境資訊中心。2020/01/03。
  2. 眾志成城—植物調查及物候觀察。科學月刊Science Monthly。2021/07/12。
  3. 臺灣維管束植物調查及物候觀察網站

 

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