2021年5月6日很榮幸邀請柯柏如博士至本系演講，柯博士是台大森林環境暨資源學系的系友，2019年獲得美國史丹佛大學生物學系的博士學位之後，於普林斯頓大學生態暨演化生物學系從事博士後研究工作，預定今年8月回台大任教。柯博士從小就對大自然有興趣，在學習過程中逐漸發現自己對數學的熱愛，於是興起用數學來詮釋大自然現象的一種發想，希望探討能維持物種多樣性的背後原因。通常共生的物種之間有複雜的交互關係網絡，柯博士從這點出發，探討植物與土壤微生物之間雙向的交互作用，希望能建立一套研究土壤微生物的模式(model)，更好的預測在植物族群的動態變化中，兩者之間所採取的一些回饋機制。
在生態學中植物與土壤間交互作用所產生的回饋現象稱為「植物-土壤反饋(Plant-soil feedback, PSF) 」，即植物藉由調控土壤微生物改變其生長力和植群發展。柯博士的研究是探討如何更好的預測微生物對植物群落的影響，其研究方向分成兩個，一是如何研究土壤微生物所驅使的不同結果，二是植物與土壤微生物的交互作用是如何隨時間變化。
先將目前共存相關的理論結合作為架構，研究兩物種間在生態棲位 (Niche)和適應度 (Fitness)的差異，建立模型預測兩物種共存的範圍，例如在沒有生態棲位的差異下，天生的生殖力所產生的適應度差異會使有較好適應度的物種有較高的存活率；在根長度不同導致有較小的生態棲位差異情況下，是可以使兩物種有共存的可能，而更大的生態棲位差異可以彌補適應力不足的問題維持共存關係。若加入優先效應 (Priority effects)的因素，即某物種優先到達某地區通過改變微生物或非生物相，例如減少空間跟資源，進而對後來到達的物種所產生的影響；以及結合「Janzen-Connell hypothesis」和「Enemy release hypothesis」兩大重要理論整合至共存理論中，建構出新的預測模型。從實務經驗進行生存理論的分析結果來看，發現土壤微生物是可以影響生態棲位差異和適應度的不同，且此理論也應用於之後的溫室試驗中。
接著探討植物與土壤交互作用在時間維度上的情形，發現微生物的影響取決於土壤調節(soil conditioning)的時間長度。以航拍照片的方式對美國加州博德加灣(Bodega Bay)的沙丘植物以每年紀錄的方式進行物種鑑定和年齡估計，針對四個優勢物種進行土壤採樣，分析微生物相的變化；結果發現植物物種的微生物群落組成是不同的，且微生物相隨著適應的時間延長而有所變化。在溫室實驗中，針對特定年齡的土壤進行溫室試驗，對其中的微生物作用進行量化，結果發現微生物的群落會隨時間的推移而變化，而微生物造成的正面或是負面影響，在時間模式的分析下是取決於植物與土壤的組合。
柯博士建立的共存理論綜合了土壤微生物的多種機制和作用，也發現了植物與土壤微生物的交互作用在時間模式的預測下有重要的影響。
(撰稿人: 張怡貞、吳采晏)
