逆境下的合作與不合作：從冠羽畫眉到埋葬蟲 沈聖峰的生態學提問

沈聖峰為中央研究院生物多樣性研究中心研究員，畢業於台灣大學植物學系、動物學研究所，後赴美國康乃爾大學取得動物行為學博士，並曾於康乃爾大學與英國劍橋大學從事博士後研究。

長期以來，他的研究橫跨行為生態學、社會生物學、演化賽局理論、生物地理學與氣候變遷生物學，從冠羽畫眉、埋葬蟲到全球山區生物，持續探問「環境如何改變生物合作與演化」。近年，他更結合熱力學、衛星資料與生態模型，重新估算全球山區的氣候速度，提出不同山區「氣溫垂直遞減率」其實差異極大，顛覆過去生態界以固定數值推估山區暖化的慣例，研究成果登上國際頂尖期刊《Nature》。沈聖峰曾獲中央研究院年輕學者研究著作獎、國科會吳大猷先生紀念獎、科技部傑出研究獎，並以山區氣候速度研究獲第23屆有庠科技論文獎。

從高中自然保育營出發 在野外走出研究之路

回看自己的研究起點，沈聖峰說，對自然的興趣大約在國、高中時期就已形成；真正意識到自己可能走向生態研究，則是在高中參加台大自然保育營之後。那次營隊讓他接觸到許多正在從事相關研究的大學生與研究生，也讓他第一次看見生態研究作為一條人生道路的可能。

大學時期，他跟著保育社學長到梅峰研究冠羽畫眉，開始大量走入野外。「那時候去了很多地方，後來覺得研究鳥類行為，是我最有興趣的內容。」沈聖峰說。從大學、博士班到回台任職，他的核心關注始終是動物社會行為，只是研究對象與方法不斷擴張。

他特別澄清，外界看來他從動物行為轉向氣候變遷研究，但對他而言，這不是「轉向」，而是「擴張」。早期他研究冠羽畫眉，博士期間則投入演化賽局理論與數學模型；回到台灣後，他一方面延續鳥類研究，也開展肯亞織巢鳥與尼泊爾埋葬蟲的研究。埋葬蟲作為昆蟲，較容易設計實驗，也讓他得以沿著中橫霧社支線、清境農場到合歡山一帶，觀察不同海拔、溫度與人為開發如何影響物種。

「一開始還是做社會行為，但沿著海拔梯度走，就會發現可以問更大尺度的問題。」

沈聖峰指出，當研究者開始關心溫度、分布限制與開發壓力，氣候變遷自然成為無法迴避的議題。即使如此，他仍以演化觀點作為基礎，理解物種如何在環境變動中調整行為、分布與生存策略。

逆境未必導向崩解　動物合作揭示社會穩定的條件

沈聖峰最受關注的研究之一，是「逆境中的合作」。他長年在山上觀察冠羽畫眉，發現牠們繁殖成功率非常低，常受梅雨、颱風與捕食影響。然而，惡劣環境並不一定使群體瓦解，反而可能限制衝突，使個體更傾向合作。

類似現象也出現在埋葬蟲身上。埋葬蟲會利用動物屍體繁殖，牠們必須將屍體處理、去毛、塗上防腐物質，再埋入土中供幼蟲取食。在台灣較熱的環境裡，蒼蠅競爭激烈，屍體腐敗速度快，埋葬蟲若不合作，資源很快就會喪失。沈聖峰團隊甚至發現，當埋葬蟲聞到蒼蠅消化屍體後產生的氣味時，會變得更合作。

但合作並非單純由「環境惡劣」決定。沈聖峰指出，在台灣較涼爽、屍體腐敗較慢的環境裡，埋葬蟲未必需要合作；而在四川高山，低溫本身又可能成為促進合作的壓力。換言之，關鍵不只是環境好壞，而是合作能否實際提高生存與繁殖利益。

這些研究也讓沈聖峰重新思考人類社會。研究合作行為時，最核心的問題不只是「合作有什麼好處」，而是「為什麼不合作、只想佔便宜的個體不會瓦解合作」。他指出，當付出與回報之間的關係不清楚，或是不付出也能取得利益時，欺騙與自私就更容易出現。反之，當群體面對共同挑戰，且合作利益清楚連結到每個成員的生存與回報時，合作就比較可能穩定。

他以冠羽畫眉為例，在大雨中，個體沒有足夠體力持續打鬥，衝突反而被環境限制；埋葬蟲面對蒼蠅競爭時，若延遲產卵、試圖吃掉其他個體的幼蟲，屍體可能先行腐敗，欺騙也就失去意義。環境在此不是道德力量，而是讓合作成為更有利策略的條件。

沈聖峰認為，人類本身也是高度合作的物種。人類嬰兒出生時無法獨立生存，需要長期照顧；從演化歷史來看，人類一直是在社會互助中發展出自身特徵。「要理解人的本質，一定要理解社會性。」他說。從冠羽畫眉、埋葬蟲到織巢鳥，動物行為不只是自然界的故事，也提醒人類：真正穩定的合作，來自制度、環境與利益分配之間更清楚的連結。

AI打開生態研究新視野　從蛾類影像看見海拔裡的演化訊息

早在2017年，沈聖峰便開始嘗試將人工智慧帶入生態研究。契機並非來自一開始就規劃好的學術路線，而是一段生活中的相遇：他的孩子與已故的中研院資訊所研究員陳昇瑋的孩子同在中研院幼稚園，兩家人熟識後，孩子一起玩，大人便開始聊研究。當時陳昇瑋是台灣推動AI應用的重要研究者之一，也讓沈聖峰開始接觸人工智慧在影像分析上的可能。

沈聖峰指出，在AI以前，研究者能從一張影像中測量的資訊非常有限；但AI可以處理大量「非結構化資料」，從圖像中辨識出人眼難以系統化分析的訊息。這也使生態研究有機會從過去無法處理的龐大資料中，看見新的演化線索。

2019年，他與團隊運用AI分析蛾類影像，探討蛾類色彩與海拔環境的關係。研究一開始，其實並非沈聖峰已清楚預設要尋找什麼結果，而是資訊團隊提出：是否能透過AI模型，從蛾類影像預測牠們分布的海拔高度。等研究結果出來後，他才意識到，如果影像能預測海拔，代表影像本身帶有與環境分布相關的資訊。

進一步分析後，團隊發現，低海拔蛾類的色彩相對多樣，呈現更多變化；海拔約500公尺以上的物種，則顏色較深，色彩多樣性明顯降低。沈聖峰解釋，高海拔環境較冷，蛾類需要較深的體色幫助吸熱，於是演化受到較強限制。「高海拔時，生存擺在第一位，它就沒有那麼多空間去發展多樣性。」

這項研究也回到他一貫關心的演化問題：環境限制如何形塑生物多樣性。沈聖峰認為，相對穩定、限制較少的環境，往往能容許更多多樣性產生；相反地，當環境挑戰強烈，生物便必須朝特定方向演化。蛾類色彩研究讓他看見，AI不是取代生態學家的工具，而是幫助研究者看見過去無法被量化的自然訊息。

暖化不是單一故事 生物多樣性需要更長期、更精準的資料

近年沈聖峰另一項受到高度關注的研究，是山區氣候速度與生物分布變化。這項研究的起點，來自成功大學陳一菁老師2010年一篇關於氣候變遷與生物分布的研究。該研究指出，生物在緯度上的分布移動，與暖化趨勢相當一致；但在海拔上，卻未呈現同樣清楚的關係。這讓沈聖峰感到疑惑：如果氣候變熱，山區物種為什麼不一定往上移動？

他進一步思考，問題可能出在山區暖化速度的估算。山區不像平地，缺乏長期、連續且穩定的氣候觀測資料。後來，他請教台大大氣科學系郭鴻基老師，從熱力學原理出發，重新理解海拔、地表溫度與水氣如何共同影響山區溫度變化。

透過這套方法，團隊建立出可用於全球山區的估算方式，並進一步檢驗新的計算是否能更好預測生物移動。結果顯示，新方法確實比過去估算更能解釋物種分布變化。沈聖峰說，這項研究重要之處，不只是算出一組數字，而是讓研究者能更精確判斷全球哪些山區面臨較高暖化壓力。

不過，他也提醒，暖化對生物的影響並不是單一方向的故事。以日本中部山區的研究為例，團隊重新調查1960年代已有紀錄的地區，發現物種分布變化相當複雜：有些物種往上移動，有些維持不變，也有些往下移動。換言之，暖化之下會有「輸家」，也可能有「贏家」。

沈聖峰強調，這並不表示暖化不嚴重，而是科學上必須更精準地理解不同物種、不同地區的反應。談到台灣，他認為，台灣許多物種面臨的急迫威脅，未必都來自氣候變遷。例如石虎面對的是淺山開發、道路與人類活動衝突；櫻花鉤吻鮭雖已累積保育成果，未來仍需更進一步管理其遺傳多樣性。淡水魚、沿海魚類與淺山生態，則是他認為更值得警覺的區域。

沈聖峰指出，生物多樣性是台灣數百萬年累積下來的自然遺產，一旦物種滅絕，失去的不只是眼前一種生物，而是一段漫長演化歷史。他也期待台灣社會能建立更強的「歷史感」與長期資料意識。許多國外研究之所以能判斷氣候變遷影響，是因為幾十年前已有完整調查；若今天台灣不持續建立系統性資料，未來便無從判斷真正的變化。

對他而言，研究者的角色不只是提出警訊，更是讓社會知道真正的問題在哪裡。無論是光電板、風機設置，或各種開發與保育衝突，都不可能只用「全做」或「全不做」來決定。唯有對環境有足夠理解，才有能力判斷什麼地方最重要、什麼地方相對可承受。科學研究的價值，正在於提供社會做選擇時所需的依據。