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1700246920 关于盖亚生物圈理论有两个版本:一个强烈,另一个温和。强烈版本相信,生物圈其实是一个超级生物,里面每一个物种都会尽量维持环境稳定,然后再从整个系统的平衡中得益,就像身体里的细胞或蚂蚁窝中的工蚁。这种比喻真是很可爱,有它的事实根据,将超级生物的想法扩展到极致。然而,包括洛夫洛克在内的生物学家,通常不采用这个强烈版本作为工作准则。反观温和版本,认为某些物种会广泛扩散,甚至影响到整个地球,这已被证实。也因为这个理论被广泛接受,受其影响,科学家提出了重要的新研究计划。
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1700246922 面对所有生物体,“诗人”问道:盖亚的子女是谁?
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1700246924 “生态学家”的回答是:物种就是。我们必须知道每个物种在整个生态系统中所扮演的角色,才可能知道如何智慧地管理好地球。
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1700246926 “分类学家”则加上一句:那么让我们开工吧。总共有多少种物种?它们都栖息在世界哪些角落?它们的遗传血缘又是如何?
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1700246928 分类学家,也就是专门擅长分类的生物学者,喜欢用“物种”作为计算生物多样性的单位。他们建立的分类体系31 ,最早是由18世纪中叶瑞典博物学家林奈(Carl Linnaeus,1707—1778)所创立的。在林奈的分类系统中,每个物种都拥有两个一组的拉丁文名字,例如灰狼的学名叫作Canis lupus,其中lupus为种名,Canis则为属名,意思是犬属,包括狼与狗。同样,人类学名都叫作智人(Homo sapiens)。目前在人属(Homo)中,只有我们人类一个成员,但是在2.7万年前,人属里还包括尼安德特人(Homo neanderthalensis),他们的年代比智人早,当时他们生活在被冰川包围的欧洲大陆上。
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1700246930 物种是林奈分类系统的基础,也是传统上生物学家用来辨识生命的单位。接下来,从属(genus)到域(domain)一路往上的分类层阶,只是用来主观判断并粗略描述物种相似程度的方法。因此,当我们说尼安德特人时,我们指的是一个很接近智人的物种;当我们给一种古代人猿命名为非洲南方古猿(Australopithecus aricanus)时,我们指的是,这种动物和人属里的动物很不相同,因此另外归入南方古猿属(Australopithecus)。而当我们断言这两个属中的三种动物属于人科动物时,意思是他们颇为相似,因此可以归入人科(Hominidae)。和人科亲缘最近的则是黑猩猩(Pan troglodytes)以及倭黑猩猩(Pan paniscus)。它们彼此十分相像,而且拥有颇近的共同祖先,所以被归入同一个黑猩猩属(Pan)。同时,它们和人科动物又都有相当的差异,共同祖先要往前推到老远,因此它们和人类不只不同属,甚至被编入另一个猩猩科(Pongidae)。猩猩科里还包括猩猩属(orangutan),以及涵盖两个种的大猩猩属(gorillas)。
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1700246932 于是,我们一边游走在地球生物多样性的网络中,一边用命名法来辨识生物。一旦弄懂林奈命名法,就不难掌握分类上更高阶的部分了。林奈系统建构更高阶分类层级的方式,基本原则与陆军作战部队的建制相同,由班到排,然后是连,再者是营、团和旅,最后则到师和军。
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1700246934 就拿灰狼为例32 ,它们归犬属,和一般狗及狼同属;接着又和包括郊狼及狐狸的几个属一同归入犬科。然后,犬科和包括熊、猫、鼬鼠、浣熊及鬣狗在内的其他几个科,一同编入食肉目。目之上是纲,哺乳纲便涵盖了食肉目以及所有其他的哺乳类动物。然后纲再编入门,在这个进阶中,涵盖了哺乳类动物以及其他所有脊椎动物的脊索动物门,便和无脊椎的蛞蝓及海鞘同一个等级了。因此,门再归入界(计有细菌界、古生菌界、原生生物界、真菌界、动物界以及植物界)。最后,再将地球上所有生物分为三个域33 :细菌域、古生菌域以及真核生物域(真核生物域涵盖了原生生物、真菌、动物以及植物)。
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1700246936 然而,还是一样,真正可以看到并可以估算的实体单位仍是物种。就像野战部队,他们就在那里,等着你来数,不管你怎样帮他们编组或命名。世界上到底有多少种物种?已发现并命名的约在150万到180万种之间。到目前为止,还没有人真正计算过去这250年来,所有已发表的分类文献中的物种数。不过,有一点我们倒是很清楚:不论这份名单有多长,它都只能算是刚刚起步。随着估算方法的不同,生物物种的数目约为360万到1亿或是更多。估计值的中值为1000多万种,但是少有专家敢冒名誉扫地的危险来坚持某个数字,即便把单位缩小到百万都不敢。
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1700246938 探索不尽的地球生物
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1700246940 事实上,我们的确才刚刚开始探索地球生物。我们对生命知道的到底多有限,可以从对原绿球藻属(Prochlorococcus)的认识上看出端倪,它们据称是地球上数量最丰的生物34 ,而且是海洋中的主要生产者,但直到1988年才被科学界发现。原绿球藻的细胞以每毫升海水中有7万到20万个的密度,在水域中随波逐流,靠着从阳光中吸收能量来繁殖。由于体积极小,使得它们格外不显眼。它们属于很特别的一群,叫作超微型浮游生物(picoplankton),比一般细菌还要小,即使是在最高倍的光学显微镜下,也几乎看不见。
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1700246942 在蓝色的海洋中,充满了新奇且人们所知不多的其他细菌、古生菌以及原生生物。1990年代,当研究焦点开始集中在它们身上时,科学家才发现这些生物远较先前想象的丰富和多样。这一微观世界大多生命都存在于先前没人注意的暗物质中35 ,诸如束状的胶质聚合体、细胞碎片的聚合物等,其半径从十亿分之一到百分之一米不等。这些物质里有些富含营养物,能吸引分解细菌以及它们的猎食者(其他的小细菌和原生生物)前来。我们眼睛所见的海洋,看起来一片清澈,不时有鱼儿和无脊椎动物在水中来回游动,但事实上并非我们所想象的那样。我们肉眼看到的生物,只不过是生物量(biomass)36 金字塔顶端的一个小点。
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1700246944 不论在地球上的哪一种环境中,体积愈小的物种,被了解的程度也愈低。分布几乎和微生物一样广泛的真菌,目前已知并命名的只有6.9万种,但是据信真菌有160万种之多。37 线虫也是一样,虽然占据了地球动物种类的五分之四,而且也是分布最广的动物之一,却只有1.5万种被人了解,还有好几百万种有待我们去发现。38
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1700246946 在生物学的分子生物革命期间,也就是差不多整个20世纪后半叶,分类学被认定是落伍的学科,被丢在一边,苟延残喘。如今,更新林奈系统似乎又被视为一种崇高的冒险活动,而分类学也重新回到生物学的中心位置。造成分类学中兴的原因很多。首先,分子生物学提供了很理想的工具,加快了发现微生物的速度。此外,在遗传学和进化树的数学原理的建构方面,通过新科技的帮忙,现在能够以更快速、更令人信服的方式追踪生物的进化轨迹。这一切都来得正是时候。由于全球环境危机,完整并确切描绘生物多样性图谱,俨然成为迫切的要务。
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1700246948 在生物多样性探测行动中,一个有待开发的领域是海床,从浪头到海底深渊,共占据了地表的70%。所有已知的36个动物门,在海里都有,反观陆地,只有其中10个门的动物。其中最常见的是节肢动物,或是昆虫、甲壳类、蜘蛛以及它们千奇百怪的近亲;另外还有软体动物,例如蜗牛、蚌类以及章鱼。惊人的是,过去这30年来发现了两个新的海洋动物门:第一个是铠甲动物门(Loricifera),形状如同缩小的子弹,身体中央环绕着一圈腰带般的条纹,最早是在1983年被发现;再者则是环口动物门(Cycliophora),这种体形圆胖的共生动物专门栖息在龙虾的嘴里,滤食宿主吃剩的食物,最早是在1996年被人发现。39
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1700246950 环绕在铠甲动物和环口动物身边,而且深藏在浅海淤泥中的,则是一些梦幻般的动物——小型底栖动物(Meiofauna),但是它们大部分都是肉眼难辨的。这些奇异动物包括腹毛类、颚口类、动吻类、缓步类、毛颚类、扁盘动物、直游动物,再加上线虫以及形状像蠕虫的原生纤毛生物。40 它们分布在世界各地的沙滩和大陆架的浅水中。在潮间带或离岸的水洼中,随便挖一桶沙,就可以发现它们的芳踪。
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1700246952 所以,想要发现新生物,你不妨花一天时间到最近的海滩去。记着带上遮阳伞、水桶、小铲子、显微镜以及无脊椎动物图鉴。别堆沙堡了,专心探索吧!沉醉在这个水中小宇宙时,别忘了19世纪的英国物理学家法拉第(Michael Faraday,1791—1867)曾经说过,这世界真是无奇不有!他说得一点都没错。
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1700246954 发现新种
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1700246956 即使是最常见的小型生物,人类研究的程度也不如想象的深入。目前约有1万种蚂蚁是已知并被正式命名的,但是如果热带地区探索得更彻底,这个数值可能会增加一倍。最近我正在研究大头家蚁属(Pheidole,世界最大的两个蚂蚁属之一)的蚂蚁,发现了341个新种,不但使该属物种增加了一倍多,而且还使得西半球已知蚂蚁种类增加了10%。当我于2001年发表这篇专题论文时,新的物种还在不断加进来,大多是由我研究蚂蚁的同行们在热带地区收集到的。
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1700246958 在某些大众娱乐节目里,常常会出现下列场景:科学家发现了一种新的植物或动物[也许是经过一场艰辛的跋涉,比如前往委内瑞拉的奥利诺科河(Orinoco)支流之类的]。只见他的组员们在大本营大事庆祝,一边开香槟,一边以无线电向国内报告佳音。我敢说,真实的情况绝对不是这么回事。为数有限的分类学家,各自专精于不同种类的生物,从细菌、真菌到昆虫,几乎个个都被“准新物种”所淹没。他们多半独自作业,费尽力气整理标本,一边还要勉强挤出时间,来发表他人送交鉴定的准新物种中的一小部分。
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1700246960 就算是传统上一向备受野外生物学家偏爱的开花植物,也还有一大堆等待发现的物种。全世界已被记载的物种约有2.7万种,但是真正的数目可能在30万种以上。每年约有2000个新物种加入植物学标准参考文献《邱园植物索引》(Index Kewensis )。即使这方面研究最透彻的美国和加拿大,每年都不断产生约60个新种。41 有些专家相信,北美洲应该还有5%的植物没被发现,单是物种丰富的加利福尼亚州应该就有不下300种。
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1700246962 新种通常很罕见,并不是生性胆怯和外形不抢眼。有些新种,例如最近发现的蔷薇科植物大滨菊(Neviusia clifionii),就美丽得足以当作观赏植物。但是大多数新种的外形确实平凡。1972年才被发现的百合花科植物帝博龙蝴蝶百合(Calochortus tiburonensis),生长的地点距离旧金山市区不过16公里。另外,1982年,21岁的业余采集者默菲尔德(James Morefield),也在亚拉巴马州亨茨维尔(Huntsville)近郊找到一种毛茛科植物新种——默氏铁线莲(Clematis moreeldii)。
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1700246964 由于环境破坏的紧迫感,对动物界的探测活动更加深入,也发现了数量惊人的新种脊椎动物,然而其中许多新物种才刚被发现,就登上了濒危物种的名单。全球两栖类动物的种类42 ,包括青蛙、蟾蜍、火蜥蜴,以及比较罕见的热带吲螈,在1985年至2001年间,增加了近三分之一,总数从4003种增到5282种。毫无疑问,该数值将来很可能突破6000种。
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1700246966 哺乳类动物新种的发现也同样有大幅进展。过去20年间,采集者长途跋涉到遥远的热带地区,专注于一些不起眼的小型动物,例如马岛猬和鼩鼱,就让全球哺乳类动物种类由4000种左右增加到5000种。1996年7月,巴顿(James L. Patton)打破了近50年来哺乳类动物新种发现速度的纪录。不过在哥伦比亚的安第斯山脉努力了三周,他便一举发现6个新物种,包括4种鼠类,1种鼩鼱,1种有袋类动物。即使是灵长类动物,包括猿类、猴子和狐猴这些被探寻得最多的哺乳类动物,也都有新发现。单是1990年代,米特迈尔(Russell Mittermeier)和同事们就帮原先已知的275种灵长类,多加了9个新种。43 为了研究,米特迈尔踏遍了全球的热带雨林,据他估计,起码还有100种灵长类等待我们去发现。
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1700246968 陆地大型哺乳类动物的新种比较罕见,但还是会找到几种。近年来在我的记忆中最令人惊讶的发现或许要算1990年代中期,在越南和老挝边境的安南山脉(Annamite Mountains)一次就发现了4种大型动物。其中一种是有条纹的野兔,一种是35公斤重的巨麂,以及另一种体型较小、15公斤重的赤麂。但是最令人惊讶的是重达90公斤、长得像牛的一种动物,当地人管它叫saola,或是spindlehorn,动物学家则命名为福昆羚(Vu Quang bovid)。50多年来,这是第一次发现这么大型的陆地脊椎动物。福昆羚和目前已知所有有蹄类哺乳类动物的关系都不密切。因此它自成一属,叫作伪羚羊属(Pseudoryx),因为它的外形和一种大型非洲羚羊颇为相像。据信目前仅存几百只福昆羚。它们的数目锐减,一方面可能是被当地人猎杀,另一方面则可能是生存的林地遭到砍伐所致。从那以后,科学家再也没有看到过野生的福昆羚,只在1998年,有一部架设野外的照相机抓拍到了一只福昆羚的照片。此外,一名猎人曾经捉到一只母福昆羚,送进老挝莱克索(Lak Xao)动物园,但只住了很短的一段时间就死掉了。44
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