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熱帶雨林中的鳥(niǎo)類和深海中的蠕蟲(chóng),我們?cè)摫Wo(hù)哪個(gè)?

2020-05-25 08:27
中國(guó)科學(xué)探險(xiǎn) 2020年6期
關(guān)鍵詞:交配物種生物

去年冬天的雪化了以后,我在窗前放了一個(gè)喂鳥(niǎo)器,裝上了專門(mén)為野鳥(niǎo)配的混合種子,有花生也有瓜子,還有蔓越莓干。周圍的鳥(niǎo)很快發(fā)現(xiàn)了這個(gè)寶藏,每天都有不同的鳥(niǎo)來(lái)吃。

我桌前放了一塊白板,專門(mén)用來(lái)記錄看到的鳥(niǎo)種。因?yàn)橐咔?,我在桌前待的時(shí)間比以前更長(zhǎng)了,鳥(niǎo)的名單也越來(lái)越長(zhǎng)。從一開(kāi)始什么鳥(niǎo)都不認(rèn)識(shí),慢慢地可以分辨出白腹燈草鹀、北美紅雀、黑帽山雀、毛冠山雀,連帶著將各種鳥(niǎo)的性格也摸清楚了一些。北美紅雀喜歡站在那里嗑瓜子,冠藍(lán)鴉每次都呱呱大叫著來(lái),偷兩粒花生就馬上跑走。毛冠山雀最可愛(ài),就算我站在不遠(yuǎn)處,它們也大大方方地來(lái)吃,帶走一粒以后還要分給自己的另一半(被鳥(niǎo)撒狗糧這還是第一次)。

鳥(niǎo)或許是最能讓我們直觀地欣賞到生物多樣性的動(dòng)物了。這些能上天下海的精靈雖然不輕易讓人靠近,但卻是所有野生動(dòng)物中最容易被我們聽(tīng)到,也是在這個(gè)城市化進(jìn)程日益加快的世界里,離我們最近的“自然”之一。

世界上的一萬(wàn)多種鳥(niǎo)其實(shí)各有各的美麗,從各種華麗的羽毛,到鳥(niǎo)喙的形狀,到鳴唱的聲音,不能不讓我們驚嘆生物多樣性的神奇。進(jìn)化學(xué)之父達(dá)爾文,就是在加拉帕戈斯群島上通過(guò)觀察當(dāng)?shù)伉B(niǎo)類發(fā)現(xiàn),雖然這些鳥(niǎo)類很明顯長(zhǎng)得很相似,有著共同的祖先,但是它們的鳥(niǎo)喙形狀卻大相徑庭。吃水果的鳥(niǎo)的鳥(niǎo)喙更粗壯,而細(xì)長(zhǎng)的鳥(niǎo)喙通常都屬于那些吃蟲(chóng)子的鳥(niǎo),于是達(dá)爾文得出了“這些鳥(niǎo)原本有著同一個(gè)祖先,但由于進(jìn)化過(guò)程中資源的稀缺,不同的鳥(niǎo)選擇了不同的食物并進(jìn)化出了相應(yīng)的鳥(niǎo)喙,成為了不同的物種”的結(jié)論。

在達(dá)爾文寫(xiě)出《物種起源》的時(shí)代,“物種”的定義主要依靠研究者的肉眼區(qū)分動(dòng)物的外形,加上一些對(duì)動(dòng)物習(xí)性的了解。然而根據(jù)達(dá)爾文對(duì)“物種”是如何出現(xiàn)的解釋,我們很容易就有這樣的疑問(wèn):一個(gè)物種因?yàn)橐m應(yīng)環(huán)境的演化,造成了外形上的變化,但是變化到什么程度這個(gè)物種就算是新物種了呢?親緣關(guān)系相近的物種之間,界線該如何劃分?

現(xiàn)在課本基本上都將物種定義為“物種是自然界能夠交配并產(chǎn)生可育后代,與其他種存在有生殖隔離的群體?!边@樣的解釋通俗易懂,對(duì)于研究者來(lái)說(shuō),也容易定義和量化??闪炕谝詳?shù)據(jù)為基礎(chǔ)的科學(xué)研究中非常重要,因?yàn)檫@樣,我們就可以將“所有物種的總和”定義成一個(gè)名詞——“生物多樣性”。如果把某個(gè)地區(qū)的物種數(shù)一遍,再加起來(lái),就得出了這個(gè)地方的物種是否“多樣”的結(jié)論。這個(gè)說(shuō)法簡(jiǎn)單明了,因此21世紀(jì)初還有Norman Myers為代表的科學(xué)家提出,要根據(jù)物種的數(shù)量對(duì)世界的土地進(jìn)行劃分,找出世界上那些有著最多物種的“生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)域”,用有限的資金在建立面積有限的保護(hù)區(qū)的情況下,保護(hù)最多的物種。

然而,當(dāng)我們真的要行動(dòng)起來(lái),把這個(gè)生物多樣性的概念應(yīng)用到實(shí)際操作時(shí),這個(gè)定義就顯示出了很大的問(wèn)題。

問(wèn)題一:“物種”真的是保護(hù)的最小單位嗎?

不知道觀察細(xì)致入微到鳥(niǎo)嘴形狀的達(dá)爾文鳥(niǎo)語(yǔ)程度如何,因?yàn)轼B(niǎo)的歌聲可是相比于外形更能區(qū)分鳥(niǎo)的種類的工具。在同一地區(qū),長(zhǎng)相相似的鳥(niǎo)種可以通過(guò)辨別自己族類的歌聲,準(zhǔn)確地找到自己的同類,避免和“長(zhǎng)得像”的遠(yuǎn)方表兄交配。

然而喜馬拉雅山區(qū)域的暗綠柳鶯,卻打破了物種的界限——這些物種最初來(lái)自山地西邊的同一個(gè)區(qū)域,漸漸擴(kuò)散到環(huán)繞著喜馬拉雅山都有分布,但是每距離起源地遠(yuǎn)一點(diǎn),這些鳥(niǎo)的種群的歌聲就要變化一點(diǎn),以至于繞著山北邊的暗綠柳鶯到了山的東邊,和繞著山的南邊來(lái)到山的東邊的暗綠柳鶯碰頭后卻傻眼了——雖然來(lái)自同一祖先,但是它們的歌聲已經(jīng)變得完全不同,無(wú)法再互相交配了。吊詭的是,如果順著它們種群擴(kuò)散的“腳步”走回去,會(huì)發(fā)現(xiàn)任何兩個(gè)臨近的區(qū)域,暗綠柳鶯的“歌聲”雖然略有不同,但是它們還是能認(rèn)出彼此是同類并交配產(chǎn)下后代。這樣的“環(huán)形種”,不免要讓分類學(xué)家抓破腦袋:這山的東邊沒(méi)法交配的兩群暗綠柳鶯,應(yīng)該算一個(gè)物種還是兩個(gè)物種?如果再問(wèn)一個(gè)現(xiàn)實(shí)一點(diǎn)的問(wèn)題,我們的資金只夠保護(hù)一小片區(qū)域,那我們?cè)摫Wo(hù)哪群?從山的北邊不停地發(fā)生著細(xì)微變化的這些“過(guò)渡種群”是否也應(yīng)該保護(hù)呢?

這樣的兩難局面就發(fā)生在斯洛伐克的塔特拉山野山羊(Tatra mountain ibex, Capra ibex)的保護(hù)中。政府為了保護(hù)這些在斯洛伐克滅絕的山羊,從奧地利引進(jìn)了一小部分同類的山羊。來(lái)自?shī)W地利的阿爾卑斯羊在相同的氣候條件下生存還可以,但奧地利不想給斯洛伐克更多山羊,因此斯洛伐克從土耳其引進(jìn)了山羊。然而,土耳其的種群習(xí)慣了更為干燥溫暖的氣候,它們和當(dāng)?shù)氐姆N群之間交配后生下的后代在秋天而不是冬天交配,導(dǎo)致小羊出生在最寒冷的二月后就可能夭折,最終斯洛伐克的這些羊群還是沒(méi)能避免滅絕的命運(yùn)。這些羊群無(wú)論在哪個(gè)層面上來(lái)說(shuō)都屬于同一個(gè)“物種”,但是想要保證它們?cè)谀硞€(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的存活,很顯然,光是這種“物種”的定義已經(jīng)不能滿足我們的需要了,而“亞種”的說(shuō)法也因此逐漸廣泛地流傳開(kāi)來(lái)。

隨著基因測(cè)序技術(shù)的普及,人們發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多以前被認(rèn)為是同一“物種”的動(dòng)物,實(shí)際上有著非常不同的基因,比如人們就曾經(jīng)以為金豺廣布?xì)W亞大陸和非洲大陸,然而從最新的基因檢測(cè)來(lái)看,非洲的金豺?qū)嶋H上與狼的關(guān)系更為親近。以前以為無(wú)法交配的物種,也被證明可能一直有著基因的流動(dòng),比如北美的灰狼和郊狼,由于人類占用了過(guò)多土地造成它們棲息地重合,導(dǎo)致原本互不相干的灰狼和郊狼互相交配并產(chǎn)下后代。類似的“雜交”還發(fā)生在很多瀕危物種身上。

問(wèn)題二:數(shù)量能夠代表一切嗎?

世界的生態(tài)系統(tǒng)多種多樣,如果真的如Myers們所說(shuō)的按物種劃分,我們只能得到一條環(huán)繞地球赤道的“生物多樣性熱點(diǎn)帶”。畢竟,還有什么能比熱帶雨林有著更多的物種呢?而海洋的生態(tài)系統(tǒng)更是直接被忽略了,因?yàn)楣馐侵参锏奈锓N,陸地上就能比海洋多出許多。

然而,看似無(wú)聊的海水表面底下實(shí)際上是另一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。在海底,不但有陸地也有高山和峽谷,還有“火山”。在板塊與板塊相接的地方,地底下的地幔因?yàn)楦鼰岣p,源源不斷地從地底深處冒出來(lái)。而上方冰冷的海水順著縫隙往下流,冰冷的海水遇到炎熱的地幔,就蒸發(fā)了,而冷卻下來(lái)的地幔變成巖石,蒸發(fā)后的水?dāng)y帶著含有礦物質(zhì)的石頭,由于壓強(qiáng)增加而不得不從縫隙中溢出來(lái),成為冰冷的海底中一塊熱島。根據(jù)測(cè)量,這些海底熱泉(hydrothermal vent)的平均溫度高達(dá)380攝氏度。

由于熱蒸汽觸及到海水很快冷卻,金屬?gòu)闹形龀龅牧蚧瘹溆袆《尽8邏簭?qiáng)、沒(méi)有光、高溫,還被硫化物包圍的環(huán)境,怎么能夠生存呢?可就有這么一批生物,憑借著這冰冷的深海中唯一的熱源繁衍生息。這里有一種細(xì)菌——“巨管蠕蟲(chóng)”(giant tube worm, Riftia pachyptila)是深海熱泉這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的明星。雖然名字不太光彩,但這些沒(méi)有嘴、沒(méi)有消化器官、牢牢黏在海底巖石表面并且長(zhǎng)達(dá)兩米的蟲(chóng)子看起來(lái)更像是一簇簇長(zhǎng)著紅色頭發(fā)的金針菇。它們頭頂?shù)募t色“頭發(fā)”,其實(shí)是用來(lái)捕捉水里氧氣、二氧化碳和硫化物的鰓,然后它們會(huì)將捕捉到的這些無(wú)機(jī)物輸送給體內(nèi)的細(xì)菌,細(xì)菌將這些無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,蟲(chóng)子再利用這些有機(jī)物活下來(lái)。除了巨管蠕蟲(chóng),也有不少蟹和貝殼類生物依靠著這些細(xì)菌轉(zhuǎn)化的有機(jī)物生活在這海底的熱島中。

即使你在其他任何一個(gè)生態(tài)環(huán)境中都不會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的生物組合,即使發(fā)現(xiàn)了也沒(méi)有用——從生物多樣性的角度來(lái)說(shuō),只有幾種生物和一些細(xì)菌的生態(tài)系統(tǒng),實(shí)在稱不上“多樣”,也談不上“保護(hù)”。缺乏保護(hù)的依據(jù),這些生態(tài)系統(tǒng)就成為被利用的對(duì)象。海床富含的硫化物和各種礦物質(zhì)被一些陸上資源稀缺、又有充足海洋資源的國(guó)家看中,成為它們研究開(kāi)采的對(duì)象。在日本和澳大利亞,針對(duì)深海開(kāi)采的研究一直在進(jìn)行,而這樣的開(kāi)采對(duì)于這些巨管蠕蟲(chóng)和它們的伙伴有什么影響我們卻無(wú)法知道。更為危險(xiǎn)的是,這樣的生態(tài)系統(tǒng)一旦遭到破壞,由于“下?!睏l件苛刻,想要修復(fù)的成本可能會(huì)是陸上生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)倍或是數(shù)十倍。

問(wèn)題三:如何保護(hù)那些遠(yuǎn)離我們的物種?

這個(gè)問(wèn)題和生物本身無(wú)關(guān),卻和人心有關(guān)——人都更愿意保護(hù)自己熟悉的東西,而這些熱帶雨林、深海熱泉雖然令人心向往之,到底是離我們遙遠(yuǎn)的事物,若是用它們作為生物多樣性的代名詞,未免不接地氣而且難有實(shí)感。其實(shí),圍繞在我們身邊的動(dòng)物已經(jīng)足夠我們?nèi)バ蕾p生物多樣性了。你在城市里,就可以開(kāi)始學(xué)習(xí),用心聆聽(tīng)清晨時(shí)的鳥(niǎo)鳴,嘗試去分辨不同的鳥(niǎo)的叫聲。在看到一只從沒(méi)看到過(guò)的蟲(chóng)子時(shí),別忙著尖叫,分辨一下它的花紋和大小,你會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)原以為遠(yuǎn)離城市的自然其實(shí)就在身邊。

蕾切爾·卡爾森,就以鳥(niǎo)作為她聞名遐邇的書(shū)《寂靜的春天》的題目——寂靜的春天,指的是聽(tīng)不到鳥(niǎo)叫的春天——為保護(hù)生物多樣性的歷史上畫(huà)出了有力的一筆。在DDT作為殺蟲(chóng)劑被大量使用的年代,她提出大量的鳥(niǎo)因?yàn)镈DT的毒性而正在死去,最終不忍身邊美麗鳥(niǎo)類死去的美國(guó)人修正了法律,禁止了DDT的使用。另一個(gè)例子則比較悲傷,是美國(guó)的旅鴿。書(shū)上說(shuō)它們的數(shù)量如此之多,以至于旅鴿群飛上天空的時(shí)候,能夠把天空遮住。這種鳥(niǎo)的滅絕使大家意識(shí)到,數(shù)量并不是種族存活的保證。而無(wú)論哪種情況,這些物種都并非在遙遠(yuǎn)的雨林,而是切實(shí)可以看見(jiàn)、聽(tīng)見(jiàn)的物種。

地球的半徑約6000千米,而生物圈的范圍從最深的海底,到最高的高空,不過(guò)20千米,而其中絕大部分生物都生活在海平面下500米到海平面上6000米之間。因此有人說(shuō)如果把地球比作一個(gè)蘋(píng)果的話,生物圈不過(guò)是蘋(píng)果上的一層皮。然而,就是這層蘋(píng)果皮,卻是1000萬(wàn)現(xiàn)存物種賴以生存的家園,包括人類。生物多樣性的迷人之處,或許不光在于她的美麗和多樣,也在于她的易碎,在于她的觸手可及,還在于她是如此被我們的一舉一動(dòng)影響塑造著。

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