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研究地球物種數量,究竟意義何在?用海洋生物學家沃姆的話來説,“如果我們連本國的人口數量,甚至連數量級都一無所知,談什麼規劃未來?"
生物多樣性,也是一樣。人類已經開始致力於保護瀕臨滅絕的物種,可是直到現在,我們連地球上的物種數量都知之甚少。
數清新物種?難!在安第斯山脈山腳下有一種蝙蝠,長得跟山莓一樣大;在新加坡,有一種蠕蟲,只寄居在變色蜥蜴的肺裏。
這種蝙蝠和蠕蟲有一個共同點:它們都是最新發現的物種。它們最近得到了正式的學名:蝙蝠叫Myotis diminutus,蠕蟲叫Rhabdias singaporensis。
在這兩種生物之後,科學家們當然還會繼續發現新的生物物種,並將它們加入到數據庫。研究者們每年會發現1.5萬個新的生物物種,並且這一發現速度沒有減緩的跡象。“隨便問博物館的任何一個分類學家,他們會告訴你他們有幾百個物種等著要描述和分類。”夏威夷大學的海洋生態學家莫拉(Camilo Mora)説。
科學家們已經命名並且分類了130萬個物種,但究竟還有多少物種沒被發現呢?200多年來,這個問題就像頭頂的烏雲一樣一直困擾著分類學家們。
加拿大達爾豪斯(Dalhousie)大學的海洋生物學家沃姆(Boris Worm)説:“我們連關於生命的這個最基本的問題都不知道,這是很讓人震驚的事情。”
物種數量最新預測,870萬最近,莫拉、沃姆兩位博士及其同事在《PloS Biology》期刊發表了一篇關於地球物種數量預測的文章。根據他們採用的最新分析方法,這個星球總共擁有870萬個物種,誤差浮動為130萬。
【新研究預測動物種類數將達到777萬種,而目前已經描述和分類的動物有953434種,包括藻類、原生動物、植物、真菌在內,更多的物種還有待人類去發現和分類。圖片來自sciencedaily】
新方法覆蓋到了地球上真核生物的五大王國,其中包括777萬種動物,29.8萬種植物,61.1萬種真菌,3.64萬種原生動物,2.75萬種藻類。
研究還表明,陸地上約有86%,海洋中約有91%的物種還沒有被人們發現和分類。
這項成果一經發表後,激起了其他專家的強烈反應。德國漢堡大學的海洋生物學家勃蘭特(Angela Brandt)認可這是一項非常重要的成果。但是也有批評認為文章中的方法沒辦法得到驗證,地球上生物的多樣性應該比文中描述的大得多。
物種數量,發現不止,爭論不休1758年,瑞典科學家林奈(Carl Linnaeus)發明並且發表的物種分類和命名的方法一直沿用至今。從那以後的253年間,約有125萬物種,包括約100萬陸地物種和25萬海洋物種,已經被描述和命名,成為生物物種核心數據庫中的一員。此外,人們也描述出了約70萬物種,但尚未被正式加入這個核心數據庫。
1833年,英國的昆蟲學家韋斯特伍德(John Obadiah Westwood)做過最早的全球生物多樣性預測:全球到底有多少種昆蟲。他先是估計了英國每一個植物物種上能有多少種昆蟲,進而把這個數字擴展到全球。當時他估計,“40萬這個數據可能不會離事實相差太遠。”
現在,科學家們知道,韋斯特伍德的數字還是太小了。
【人們現在已經發現超過100萬個昆蟲物種,而且新昆蟲物種的發現速度絲毫沒有減慢的趨勢。圖片來自guardian.co.uk】
最近幾十年,科學家們致力於找到更好的辦法來查明到底還有多少個物種沒有被發現。1988年,牛津大學的進化生物學家羅伯特(Robert May)發現,陸地上的生物體型越小,生物多樣性就越大。他推測,我們已經發現了大多數體型較大的動物,比如哺乳動物,鳥類,在根據這些生物的多樣性推測出小個體動物的多樣性後,羅伯特最後預測大概有1000萬到5000萬種陸地動物。
其他科學家的預測小至300萬,多至1億。莫拉和他的同事認為,所有這些預測方法多少總有缺陷,最重要的是,這些方法沒法通過驗證來確定可信度。
新預測模型,到底準不準?在最新預測中,科學家們的預測方法是根據分類學家的分類方法發展而來。每一個物種都可以歸為一個組類“屬”,而屬又可以歸為一個更大的組類“科”,並依此繼續類推。比如我們人類,就是同其他5500個物種一起,被歸為哺乳動物綱。
2002年,羅馬大學的科學家發表了一篇文章,文章中他們用分類學上的大組類來預測意大利的植物多樣性。在三個不同地點,他們記錄了生物的屬和科等等,在每一個地點,生物所在的組類就像金字塔層級一樣,越高級,數量就越少。科學家們可以據此猜測每個地點的物種到底有多少,就好像可以通過金字塔的上層來猜測底層到底有多大。
這篇文章在當時幾乎沒有引起什麼注意,但是莫拉和他的同事抓住了這一點,並且希望通過這個方法來預測地球上究竟有多少個物種。他們總結了自1750年以來新發現的動物,動物總數在最初的150年裏急劇增長,然後接近頂峰,這表明我們已經幾乎發現了所有動物。此外,他們還發現其他高等組類生物的發現速度也減緩了。科學家們構建了一個分類金字塔來預測我們已知的組類生物物種總數,比如哺乳動物和鳥類,而預測結果與已知數目接近。
【1-6依次為門、綱、目、科、屬、種的物種組類,基於金字塔的模型,科學家在現已發現和分類的953434個動物物種基礎上,推測出地球上約有770萬種動物。圖片來自terceracultura.cl】
基於這種方法,科學家們預測了其他物種組類的數量,得到約有770萬種動物和29.8萬種植物的結論。儘管陸地只佔地球表面29%的面積,但是科學家們推測這是地球上86%的生物的生存之所。
羅伯特認為,“地球上到底有多少種生物,是一個很重要的問題,而新方法提供了一種有趣而富有想象力的解決思路。”
但史密斯(Smithsonian)協會的昆蟲學家歐文(Terry Erwin)認為這項研究存在重大缺陷。人們沒有理由認為那些未經仔細研究的生物組類,會和那些被人類充分研究的生物組類遵循一樣的規律。他表示,“他們測量出的是人類活動可及範圍,而非真正的生物多樣性。”
美國科羅拉多大學的進化生物學家波洛克(David Pollock)也同意這一説法。波洛克研究的是真菌界,是一個為人所知不多的生物組類。根據波洛克的説法,新方法的預測非常有限。已知分類的真菌有43271種,根據莫拉和他同事的方法,地球上約有66萬種真菌,但是其他真菌多樣性的研究表明這個數字可能高達510萬。
這項新研究的作者也承認他們的這個方法並不適用於細菌。科學家們剛剛開始進入細菌多樣性研究的領域,因此他們正在致力於把細菌歸為各種大組類。莫拉及其同事認為,他們給出的“1萬種”這個預測數字,也的確只是一個“最低值”。
在另一方面,微生物學家們非常確信微生物的多樣性要比動物的多樣性大得多。一勺泥土可能就包含1萬種不同的細菌,其中很多都是新物種。
加利福尼亞大學的微生物多樣性領域專家埃爾森(Jonathan Eisen)表達了對新研究成果失望的態度,他認為,“這就好比説‘恐龍是在多於500年以前統治過地球的’,這個説法的確沒錯,可是又有什麼用呢?”
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