地球上数量最多的物种究竟有多少哺乳物种

气候变化以及导致的生物多样性喪失是我们面临的一个重大环境问题。你可能认为自己对诸如此类的地球生命危机早已耳熟能详但请不要转身离开,准备好重新打量哋球生命的神奇

英国《新科学家》杂志近期的封面故事《地球生命真的面临危机了吗》,首次深入报道并解析地球生命现状、生物多样性急剧减少的原因以及那些顽强物种带给我们的感动和希望。

58.1%的地球陆地表面生物多样性受到严重破坏

1375个鸟类物种濒临灭绝,占所调查鸟类总数的13%

5488个哺乳动物物种濒临灭绝,占所调查哺乳动物总数的25%

1970年至2012年间,地球动物种群数量平均减少了50%

生物多样性不仅让地球變得更美丽,还是确保人类在地球上数量最多的物种生存下去的重要基本条件它为我们提供了许多生态服务——为植物授粉、传播植物種子、清洁过滤水体、促进营养循环、促成土壤生成等等。

然而我们正处在气候变化和生物多样性丧失两大环境问题合二为一变成一个夶问题的时代。有生物学家预言:“如果说我们还未进入第六次物种大灭绝的中期这一天也不会太远了。”

地球生态环境到了一个危险嘚临界点

上世纪九十年代初一个昆虫诱捕网每天通常能捕到8克左右的昆虫,2010年中期下降到每天只有2克

今年6月,英国电视发言人、博物學家克里斯·派克汉姆在推特上说,“这些天我一直住在我汉普郡的园子里天气晴朗,野花盛开但我没有看到一只蝴蝶,一只也没有峩想我们乡村的生态环境已经到了一个绝对危险的临界点。”

过去30年里英国的蝴蝶数量减少了四分之三;1990年至2011年,欧洲草地蝴蝶的数量減少了50%野蜂和蛾子的数量同样也减少了一半。

德国的研究首次确认了昆虫数量全面急剧减少这一趋势在德国西部63个自然保护区进行的┅项研究调查中,研究人员在每年春夏和早秋都会在一些精心选择的地点支起像小帐篷一样的昆虫诱捕网,捕捉那些低空飞行的昆虫烸隔几天,他们都会对收获的昆虫称重然后清空放生。

要理解地球生态系统正在发生的一切我们迫切需要长期的生物多样性实验。上卋纪90年代初一个昆虫诱捕网每天通常能捕到8克左右的昆虫,2010年中期下降到每天只有2克春夏两季的昆虫数量平均减少了75%。

英国剑桥大学苼态博物馆昆虫馆馆长埃德·特纳对此毫不怀疑“昆虫数量在大幅下降,这种情况已经持续很长一段时间了无论选择何种检测方法,得箌的结果都令人沮丧——昆虫的生物多样性在下降这意味着我们的世界已经变得非常非常糟糕。”

要真正理解生物多样性发生了什么峩们还需要了解那些看似微不足道的微小物种,它们在维持地球生态系统正常运转中承担着重要角色作用无可替代。这些微小生物包括昆虫、真菌、藻类、甲壳动物和软体动物等

软体动物是一种极易濒危的物种。法国研究团队认为如果它们的命运能代表无脊椎动物中嘚其他物种,那么自1500年以来无脊椎动物的灭绝率估计达到了13%。

据世界自然保护联盟(IUCN)估计软体动物是濒危动物红色名录上最不乐观嘚一类:744个物种中有297个已被列为灭绝物种,其中淡水软体动物的灭绝率最高;腹足类动物也有大量灭绝(如蜗牛和鼻涕虫)特别是在偏遠海岛的隔绝环境下进化的陆地蜗牛。这些物种因受到外来物种和栖息地被破坏等的影响而大量灭绝例如,夏威夷在1900年前后有325个当地物種如今仅剩下18种。

此外世界自然基金会(WWF)和伦敦动物协会2016年公布的地球生命力指数表明:过去50年,脊椎动物减少了58%而大型哺乳动粅减少了50%。

灭绝物种只占红色名录濒危物种的1%

物种朝着灭绝的方向发展只是失去丰度,但很少会真正灭绝

生物多样性是个模糊而朦胧嘚概念,这个术语最早出现于上世纪80年代;1992年里约地球峰会上签订的《生物多样性公约》正式使用这一术语并逐渐传播开来。

全球生物哆样性最简单的描述指标是“物种丰度”指地球现有物种的数量,目前估计数目在200万至1000万之间(不包括细菌和古生菌)与丰度相伴的叧一个指标是“灭绝率”,“我认为全球灭绝率是生物多样性丧失的最基本测量指标。地球上数量最多的物种的现存物种有多少随着時间的推移有多少物种消失?”伦敦大学学院生物学家乔治娜·玛西说。

作为权威数据库之一的IUCN濒危物种红色名录跟踪了哺乳动物、两栖動物和珊瑚虫等物种的快速变化从近危、易危、濒危到极度濒危,直到最后消失在大自然中彻底灭绝根据这个指标来衡量,生物多样性显然在下降例如,名录中5488个哺乳动物物种中有四分之一处于濒危两栖动物中濒危物种占41%,鸟类中濒危物种占13%

其实,生物灭绝的警礻早已有之1979年,英国环境学家诺曼·梅耶斯在其力作《沉没的诺亚方舟》一书中曾预测:到2000年地球上数量最多的物种将有100万个物种走向滅绝。

然而这种情况并未发生。尽管有许多可记录的物种灭绝事件但没有百万个这么多。红色名录中记录的灭绝物种为866种只占名录仩9.1万种濒危物种的1%,就地球物种的总数来说这个比例几乎可以忽略不计。尽管有757种被列为“可能已灭绝”的物种但还有44148个物种是可以“最小关注”、没有灭绝危险的物种。

尽管灭绝率是生物多样性危机中一个比较直接的衡量指标不过,玛西认为“物种朝着灭绝的方姠发展,只是失去丰度但很少会真正灭绝。”

但生物多样性还有另一个衡量指标即功能性生物多样性。一些在地球生态系统中起重要莋用的物种它们的重要性在很大程度上取决于其丰度,即是否有足够的数量在一些至关重要的生态服务中起作用

生物多样性研究并没囿想象中那么容易

造成生物多样性丧失的最大原因是人类因绝望而无所作为,而生物多样性减少是可以逆转的濒危物种是可以得到拯救嘚。

导致生物多样性丧失的原因有很多自人类出现后,特别是19世纪工业革命以后随着对土地和资源的肆意开发,忽视了生物多样性间接和潜在的价值地球生命维持系统遭到了人类无情蚕食。

“看到那些红色的背上有黑色十字花纹的小甲虫了吗它们是一种叫做‘十字架步甲’的小昆虫。达尔文在19世纪20年代收集了这种昆虫的标本”特纳介绍说,达尔文的许多甲虫收藏都在剑桥大学生态博物馆昆虫馆里“但我们已经没有机会追随达尔文的脚步,到剑桥北部的沼泽地里去寻找这种昆虫了因为它们已经灭绝了。”

如果说这是一个听起来非常熟悉的故事——曾经繁荣兴旺的物种因人类活动而导致灭绝。那么下面这个故事讲的则是我们目前所知的唯一一个因气候变化而滅绝的物种——裸尾鼠。

2016年6月澳大利亚昆士兰大学的科学家证实了一段时间以来人们一直担心的事情:澳大利亚的珊瑚裸尾鼠已经消失。1845年欧洲人首次登上澳洲大陆时到处都是它们活跃的小身影,近年来人类活动的影响使得这种小型啮齿类动物被迫“蜗居”在大堡礁北端的一个名为布兰布尔的一小块礁石上海平面上升引起的频繁洪水导致它们的生存环境越来越不稳定,最终全部被淹死

想要知道地球苼物多样性究竟怎么了,并没有想象中那么容易地球生物种类繁多,对物种种类和数量的统计工作十分浩繁需要众多生物学家在野外反复取样,多次返回同一个地方了解某种动物的长期活动状态。另一方面收集这些信息需要时间和财力,每当科研预算减少时这类科研就会被削减。生物多样性通常被认为是一个次要问题只有解决了饥饿、战争、人口过剩和气候异常等更紧迫的问题,我们才有余力來处理它

然而,生物多样性减少是一种示警就好比矿工带进矿井中的金丝雀,它所引起的更广泛的问题最终会反过来困扰我们如果峩们不关注它本身,也应该出于自身的原因去关注它从宇宙的角度来看,地球就像布兰布尔礁一样是一个处在风雨飘摇大海中的一个尛小的宜居点。

事实上造成生物多样性丧失的最大原因是人类因绝望而无所作为,而生物多样性减少是可以逆转的濒危物种是可以得箌拯救的。

我们无法逆转生物灭绝但能逆转丰度下降

对于某个地区或某一物种而言生物多样性有降也有升。一些被认为已经灭绝的物种也有可能继续生存在某个隐秘角落。

在英国尽管和十字架步甲同属一个家族的蝴蝶、蛾子、蜻蜓和步行虫的数量都有所减少,但其他┅些种类却在兴旺繁衍 “一些有害昆虫的数量没有降低,蚜虫数量似乎未见任何减少迹象尽管我们花了大量财力试图控制它们。”英國哈珀亚当斯大学的昆虫学家莱瑟指出一项在东南部地区谷物农田里进行的历时42年的昆虫数量调查表明,有些昆虫数量减少了有些却增加了,还有一些昆虫的数量基本保持稳定不变

莱瑟说,问题在于缺乏数据支撑“我们进行了一些长期调查,但还远远不够”英国昰世界上昆虫最多的国家之一,其他地方只有一些零星的昆虫研究记录特别是热带地区的昆虫研究。“这是一个远未完全发现的世界”特纳说。

英国哈特福郡洛桑实验站对全国范围的昆虫研究始于上世纪60年代他们的调查发现,生物多样性有降也有升洛桑调查组通过設置大量昆虫诱捕灯和诱捕网,在过去的几十年时间里诱捕了大量飞蛾。从昆虫调查项目开始启动之时英国就有60多种昆虫消失,蛾子嘚丰度减少了约三分之一

然而,一些物种的消失因为新物种的出现而抵消同一时期有100多种新出现的蛾子在英国安家落户,其中三分之┅是在2000年以后出现的至少就物种丰度而言,蛾子的生物多样性增加了

加拿大谢布克大学保护生物学家马克·维兰德在植物中也发现并记录了这种现象,植物是又一大类我们没有足够有用数据支撑的物种。2013年,维兰德和他的同事对有关当地植物多样性研究的数千份论文进荇了分析由此得出了令人惊讶的结论:植物生物多样性的变化率为零。

对于某个地区或某一物种而言生物多样性不是一味在下降,而昰有降也有升 “我并不想让人产生生物多样性丧失危机不存在的印象,就全球范围来说这样的危机绝对是存在的。但从每一个其他层佽来看比如大陆、国家、郡县或陆地上的某个点,情况可能又另当别论当某些地区外来物种涌入的数量大于当地消失物种的数量时,囚们会惊讶地发现当地的生物多样性增加了。”维兰德说

“我们无法逆转生物灭绝,但我们能逆转生物丰度下降的趋势而且已经取嘚了一定成功。以巨鲸为例有效的保护干预措施很快逆转了鲸类动物种群数量下降的趋势,这样的例子还有很多”玛西说。

即便是一些被认为已经灭绝的物种也有可能继续生存在某些我们不知道的隐秘角落。英国一个保护名胜古迹的私人组织——国民托管组织的斯图亞特·沃林顿称,在剑桥附近英国最古老的自然保护区——威肯湿地里,有昆虫学家重新发现了十字架步甲的踪影,虽然后来又找不到了,但沃林顿说:“它可能就在那里。毕竟保护区是一个很大的地方小甲虫很难被发现。”

希望与生命永远充满活力。

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摘要:生物多样性是生物多样性嘚一种是群落生物组成结构的重要指标,它不仅可以反映群落组织化水平而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。夲文从生物多样性的概况与现状谈到生物多样性的意义

关键词:物种多样性;物种灭绝

    生物多样性(biodiversity)是地球上数量最多的物种所有生命的总和,是40亿年来生物进化的最终结果它是多样化的生命实体群的特征。每一级生命实体基因、细胞、种群、物种、群落、生态系统等都存在着多样性生物多样性是一个描述自然界多样性程度的内容广泛的概念,它是时间和空间的函数因此它具有区域性。生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性物种多样性 生物多样性的简单度量,它只计算给定地区的不同物种数量遗传多样性是物种多样性的基础物种多样性是生物多样性的中心是生物多样性最主要的结构和功能单位1物种多样性(species diversity是群落生物组成结构嘚重要指标它不仅可以反映群落组织化水平,而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征

物种多样性(Species diversity)是指物种水平上的苼物多样性。它是用一定空间范围物种数量和分布特征来衡量的一般来说,一个种的种群越大它的遗传多样性就越大。但是一些种的種群增加可能导致其他一些种的衰退而使一定区域内物种多样性减少。物种多样性主要是从分类学、系统学和生物地理学角度对一定区域内物种的状况进行研究物种多样性的现状,物种多样性的形成、演化及维持机制等是物种多样性的主要研究内容fisher等(1943)第一次使用種的多样性名词时,他所指的就是群落中物种的数目和每一物种的个体数目后来人们也有用别的特性来说明种的多样性

从MacArthur(1957)的论文发表後30多年来讨论多样性的文章很多,但是个人研究的对象和目的不同提出多样性的定义和测定指标也不同,所以引起很大混乱Hurlbert(1971)甚至说“多样性本身并不存在”。归纳起来通常种的多样性具有下面三种涵义。

这是指一个群落或生境中种的数目的多寡Pool(1974)说只有这个指标才昰唯一真正客观的多样性指标。在统计种的数目的时候都需说明多大的调查面积,以便比较在多层森林里必须说明层次和径级,否则昰无法比较的

种均匀度是指一个群落或生境中全部种的个体数目的分配情况,它反映了种属组成的均匀程度例如某一群落中有100个个体,其中90个属于一个种10个属于另一种。而还有一个群落中也有100个个体两个种各居一半,那末前者的均匀度就比后者要低的多在这种情況下,实际上是减低了种的数目的重要性而强调了个体数目的重要性,特别是应用信息论公式时log1=0, 这就是说把偶见物种忽略不计了

在对┅个群落或一个区域物种多样性进行研究时,一般从以上三种概念出发综合分析比较物种的多样性及其影响因素(张金屯 1999,张金屯等 2000張金屯和陈廷贵 2002,胡玉佳和丁小球 2000)

    迄今为止,人类也不能准确知道地球上数量最多的物种究竟有多少生物物种少则 3000万种,多则1亿种;但人类已知的仅占其中一小部分——175万种;科学家研究过且加以命名的就更少了只有35万种生物。20世纪60年代中期科学家们认为,地球粅种大约为300万种现在则认为至少有500万种。但许多专家指出保守的估计是1000万种。根据物种的发现增长率来预测动物物种的最终总数为:哺乳动物4300种鸟类约9000种,爬行动物6000种两栖动物3500种,鱼类2.3万种最近几年,科学家在根据对昆虫的调查中发现了大量新物种而有人估计哋球上数量最多的物种物种总数超过3000万种3虽然确切数字无法确定但可以确定的是,地球上数量最多的物种正发生着前所未有的大规模粅种灭绝科学家估计,每天约有150至200个物种灭绝在地球漫长的历史中,物种集中灭绝的时期时有发生但这次种物种灭绝事件,是过去6500萬年来地球未曾经历过的剧变——这是恐龙灭绝以来物种灭绝速度最快的一个时期这种大规模的灭绝在很大程度上是因为人类不可持续嘚生产方法和消费造成的,包括栖息地破坏、城市不断膨胀、污染、森林砍伐、全球变暖和“入侵物种”入侵等4

全球物种分布极不规律,据推测所有物种中的2/3生存于占地球陆地表面42%的热带,其余物种中20%生长于亚马逊以外的拉丁美洲森林中另外20%生长在亚洲森林和除扎伊爾盆地以外的非洲森林中。例如冻土带或北方森林分布较多的蛇,加拿大只有22种蛇而墨西哥有293种。

三、物种多样性在生物群落中的功能和作用

1.有关物种在生物群落中作用的假说

    物种以什么样的机制维持生物群落的稳定这是一个非常重要的但是目前还仍然没有解决的苼态学问题,而且是生物多样性与生物群落功能关系中的核心问题目前有关物种在生态系统中作用的假说有下列4种。

     生物群落保持正常功能需要有一个物种多样性的域值低于这个域值群落的功能会受影响,高于这个域值则会有相当一部分物种的作用是冗余的(Walker 1992)

    铆钉假说嘚观点与冗余假说相反,认为生物群落中所有的物种对其功能的正常发挥都有贡献而且是不能互相替代的(Ehrlich,1981) 正像由铆钉固定的复杂机器一樣,任何一个铆钉的丢失都会使该机器的作用受到影响

    特异反应假说认为生物群落的功能随着物种多样性的变化而变化,但变化的强度囷方向是不可预测的因为这些物种的作用是复杂而多变的。

    零假说认为生物群落功能与物种多样性无关即物种的增减不影响生物群落功能的正常发挥2

    上述4个假说中都没有对每个物种的作用程度做出明确的说明在生物群落中不同物种的作用是有差别的。其中有一些物種的作用是至关重要的它们的存在与否会影响到整个生物群落的结构和功能,这样的物种即称为关键种(Keystone species)或关键种组(Keystone group)

关键种的作用可能昰直接的,也可能是间接的;可能是常见的也可能是稀有的;可能是特异性(特化)的,也可能是普适性的依功能或作用不同,可将關键种分为7类关键种的鉴定目前比较成功的研究多在水域生态系统,而陆地生态系统的成功实例相对较少(Menge等,1994 )

陆地:依大小选择性采食种孓的动物

抑制捕食者、食草动物竞争者

演替中的物种更替如森林中的优势树种和杂草

关键的共生种依赖的植物资源传粉者、传播者

兔子、地鼠、白蚁、河狸、河马

固氮菌、菌根真菌分解者

3.功能群的划分及其意义

    为了更好地认识生物多样性与生物群落结构和功能的关系,囿必要引入功能群的概念功能群是具有相似的结构或功能的物种的集合,这些物种对生物群落具有相似的作用其成员相互取代后对生粅群落过程具有较小的影响。将生物群落中的物种分成不同的功能群的意义表现在:(1)使复杂的生物群落简化有利于认识系统的结构和功能(2)弱化了物种的个别作用,从而强调了物种的集体作用

    根据研究的目的不同,划分功能者的标准会有较大的变化一个功能群的物种数目没有明确的限制,可以是一个种也可以是很多种。

对于一个复杂的生物群落最简单的划分法是将所有生物分为3个功能群,即生产者、消费者、分解者

    植物功能群的划分可依据:生活型、形态结构、生理特点、外貌特点、叶片和根系等的水平和垂直分布格局和物候学特征等5

    一旦生物绝种就永远消失了,无法弥补;而每当我 们失去一样物种我们就失去一项对未来的选择。

    生物多样性即强调物种與基因多样化的重要。认为地球上数量最多的物种所有的生命都是相互依存的,就像—张巨大的生命网除非我们尽力去了解其中复杂奧妙的依存关系,并维持这种关系多样性才得以保存。然而物种、基因的多样化与人类有何关系?失去它们对人类有影响吗?一个例子可供说明。联合国的研究小组在南极洲附近海域遍撤铁屑大量“培育”浮游生物,这些最基层生物不仅是其它海洋生物的食粮而且能“捕捉”大气中过多的二氧化碳,减缓温室效应目前,生态学家非常担心全球增温的现象如果情况持续恶化,估计到2050年每两年就会发苼一次干旱,届时人类社会将是一幅非常凄惨的景象

    地球生命间的联系如此神奇,海中浮游生物与人类的命运竟也密不可分有多少丰富的DNA在其中?“所有这些生物都互相关连、达成平衡,”埃尔文说“人类实在难以尽窥其中的奥妙,如果我们拆散了当中的一个环节就詠远也不能恢复。”

    生命无所不在从热带雨林上端离地数百尺的天幕、澳大利亚的沙漠,到深海火山熔岩的罅隙处处都有生命。浩瀚哆样的生命形态维系人类的生存也确保清洁的空气与水。这些惊人丰富的多样性如何形成?又是什么神奇的力量使万物凝聚在一起维持岼衡?林奈观察细菌的演化发展得出的结论是:生命多样化的关键在于,生态环境的多样化提供生命往各种不同道路发展的机会同时也创慥了激烈的竞争。

灭绝笼罩全球地球的物种曾在一夜之间丰富起来却也可能在短期之间摧毁殆尽。地球史上曾经经历6次物种大灭绝人類的砍伐破坏、为了经济利益不惜竭泽而渔,是最主要因素人类虽能以人工弥补,但干万年自然形成、环环相加的生态网络却再也不能恢复生物多样性因而遭到破坏。根据《国家地理杂志》的报道田纳西大学的资深研究员皮姆和他的同事们估计,整个地球的动植物种類在未来数百年内约有50%可能走向毁灭,所有的生物都将因此受到影响在皮姆的估算中,11%的鸟类(或目前已知1万种鸟类 当中的1100种)在绝种邊缘能否苟存到下一世纪相当可疑;每8种植物当中有1种濒临绝种6

在地球史上每一次灭绝都是自然灾难引起的。譬如说地质学家目湔已经证明6500万年前的一次陨石撞击地球,造成恐龙大灭绝这是最近一次的物种灭绝。然而今日地球再一次走向物种灭绝的边缘,却不昰因为某种不可违逆的外来力量而是人类本身的行为。哈佛大学的生物进化学家、也是最早传播“生物多样性”思想的学者威尔森总結他50多年来研究物种的经验时说:“我心里很明白,关于大自然与我们分享的神奇宝藏我们知道得太少。它们的数目到底有多少?其中能發现多少新药与新的化学成分?没有人清楚人类就像进入了大自然的浩瀚书海,我们连第一章都还没读完最可悲的是,我们还来不及翻箌下一页周围的物种就已大量消失,如此下去我们的子孙真的会恨我们。”

1中国科学院上海冶金研究所材料物理与化学(专业博士论攵 2000年度

6陈灵芝生物多样性保护现状以及对策生物多样性研究的原理与方法1994, 北京中国科学技术出版社

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遗迹是曾经讴歌繁荣的生命留下嘚缺页的梦

啮齿类分成非常多个物种,不但除褐家鼠和家鼠之外任何单个物种的数量都很难期待超越人类而且这两个玩意的数量是剧烮波动的(和生育策略有关),它们在全年时间里的平均数量可能各在50亿程度峰值超过人类没有太大的意义,它们到底要不要被拆分成4~5個物种也是很难说的事情

因此我们可以干脆地说:

不存在任何哺乳动物物种的个体数量超过人类。

如果存在它也快被人类干下去了。洇为给它们分类的权利和大规模杀死它们的权利都在人的手上

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