演化視角下的自然為本解方：強化城市氣候調適能力

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科技產業資訊室(iKnow) - 廖雅韻發表於 2026年7月1日

圖、演化視角下的自然為本解方：強化城市氣候調適能力

隨著海平面上升、極端高溫、暴雨及乾旱等氣候風險日益加劇，城市已成為環境變遷衝擊的最前線。為提升城市韌性，全球近年積極推動自然為本解方（Nature-based Solutions, NbS），透過保護、復育及永續管理生態系統，提供防洪、降溫、水質淨化及固碳等多重生態系統服務。

然而，《Science》期刊發表的回顧文獻指出，目前多數NbS的設計仍假設生態系統維持穩定，卻忽略生物族群會隨環境快速演化。城市特有的污染、高溫、棲地破碎化及水文改變等環境壓力，可能在短時間內驅動生物產生遺傳與表型變化。若忽略這些生態-演化動態（eco-evolutionary dynamics）的回饋機制，NbS在面對長期且持續加劇的環境變遷時，可能面臨生態功能下降，甚至失效的風險。

文獻整理了數種主要生物群落在都市環境中的演化反應：

海岸與河口結構物種，例如，互花米草（Spartina alterniflora）在富營養化等逆境下可能增加地上部生物量配置、減少根系發育，進而削弱沉積物固土功能；相反地，美東牡蠣（Crassostrea virginica）與珊瑚則可透過選育及輔助演化，保留耐熱與抗病基因，大幅提升海岸防護、水質淨化與生態復育的潛力。

城市森林雖具降溫、遮蔭與碳儲存功能，但在高溫、乾旱及污染等都市壓力下，樹木會透過性狀過濾進行生理上的功能取捨（如縮減樹冠、減緩生長）以提升抗逆境能力，進而降低短期的固碳與遮蔭效益。

水生生物與微生物是維持水域NbS的基礎，例如水蚤雖能快速演化出對重金屬與農藥的抗性，卻會產生生長與繁殖等生理取捨，削弱其淨化水質的功能；而人工濕地的微生物群落雖能透過基因轉移適應污染，卻可能降低污染物降解效率並增加抗藥性擴散風險。

為提升NbS在環境變遷下的長期效能，研究提出四項可驗證的核心假說：

「特定情境選擇假說」（context-specific selection hypothesis）：城市環境具有高度的空間與時間異質性，不同環境條件會形成不同的選擇壓力，驅動生物產生局部適應，因此選擇適合當地環境的基因型，可提升NbS的整體效能。
「適應潛力假說」（adaptive potential hypothesis）：具有較高遺傳多樣性的族群更有能力因應未來環境變遷並維持生態功能，若過度依賴遺傳背景單一的苗木或無性繁殖材料，雖有助於短期成效，卻可能降低未來的演化潛力，因此維持遺傳多樣性、生態連結及族群交流，是提升NbS長期韌性的關鍵。
「歷史適應假說」（historical adaptation hypothesis）：長期生活於都市環境的物種已逐漸適應累積的都市壓力，因此在現有環境下可能具有較高的功能穩定性，然而若未來氣候變遷超出其歷史適應範圍，原本具有優勢的性狀也可能轉而降低適應能力。
「功能陷阱假說」（functional trap hypothesis）：自然選擇偏好提升生物個體適應度與存活率的性狀，但未必符合人類所期待的生態系統服務，當演化讓生物得以在極端環境下存活，卻同時削弱碳儲存、水質淨化、沉積物固定或降溫等功能時，便可能形成所謂的「功能陷阱」。

綜合而言， NbS本身是一個會隨環境持續演化的動態系統。將演化視角納入NbS的規劃、設計與監測，並整合遺傳多樣性監測、功能性狀分析、基因組工具及情境模擬，可提升對生態系統適應能力與潛在風險的掌握，進一步維持遺傳多樣性、生態系統功能及長期韌性，作為強化城市韌性、氣候調適與永續治理的重要科學基礎。（1233字；圖1）

參考資料：
Evolving nature-based solutions for urban resilience. Science, 2026/5/14 (doi:https://doi.org/10.1126/science.aea9563)

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