生物多樣性：陸地上與大海中

對于生物多樣性，還有一個令人驚訝的事實，那就是陸地動植物的物種數(shù)量要比海洋動植物多得多。要知道，若考慮可居住容積，把最深的海和最高的山全算上，全世界有超過90%的可居住容積位于水下?？蔀槭裁慈绱藦V大的生物棲息地物種卻更少呢？誠然，海洋生物的門有很多，海中有各種水母、蠕蟲、甲殼動物、軟體動物、魚，還有能在海底找到的長得像植物的苔蘚動物。生命起源于大海，所以我們能在大海中找到數(shù)量最多的古老動植物門類。綠藻、褐藻、紅藻、硅藻和許多微生物都在大海中繁衍不息，這些生物門類本身就代表著最古老的分類。然而，最低生物分類等級的多樣性，也就是種的數(shù)量，卻不是這么回事。光昆蟲一項就有約80萬個確定物種，數(shù)目遠(yuǎn)超已確定的海洋動物的物種，而后者只有25萬種。海洋生物學(xué)家辯稱，海底還有許多未被承認(rèn)的物種。這話沒錯，但我們也無需擔(dān)心，因為這類海洋生物主要是仍在等著被確認(rèn)的微生物。在本書中，我們主要還是會集中討論體形較大的陸地生物的多樣性和數(shù)量。

雖然陸地只約占地球總面積的29%，但科學(xué)家估計，全球超過一半的光合作用都發(fā)生在陸地上。光合作用就是指綠色植物、各種藻類和藍(lán)細(xì)菌從陽光中獲取能量，合成富含能量的碳水化合物和其他產(chǎn)物的過程。在陸地和水下進(jìn)行的光合作用讓全世界99%的生命有了持續(xù)的能量供給。能量是生命之源，不管你是細(xì)菌還是芭蕾舞演員，只要能量沒了，生命就會終止。盡管海水儲量豐富，海洋面積廣大，但海洋環(huán)境中的光合作用能力有限。深海中光線不足，所以無法進(jìn)行光合作用，而且許多水域中幾乎沒有養(yǎng)分。更糟的是，海底還有許多大大小小的動物等著吃掉那些進(jìn)行光合作用的生物。此外，水下主要幾種能進(jìn)行光合作用的生物都是微生物，生命周期短，像海草、海帶和大型藻類這樣的植物并不常見。不管是藍(lán)細(xì)菌還是其他微型藻類，都無法提供陸地上的草木所能提供的那種物質(zhì)和養(yǎng)分支持。總的來說，海洋的生物量（某一時刻空間中所含生物體的總干重）在50億—100億噸，而陸地生物量卻在5600億噸上下。二者的巨大差距，正是陸地物種數(shù)量比海洋多得多的一個主要原因。據(jù)加拿大環(huán)境科學(xué)家瓦茨拉夫·斯米爾估測，現(xiàn)在的陸地植物量很可能是海洋植物量的200倍之多。(9)

不過，研究陸地生物多樣性，光考慮光合能力可不夠。陸地生境從寒冷的極地到干燥的沙漠，再到常綠雨林，差別非常顯著。它們中有熱帶海岸邊的紅樹林，有沙漠邊緣的荊棘植物群，還有各種森林和高山草甸。陸地生態(tài)系統(tǒng)的巨大差異性也會影響其居民生存競爭的激烈程度。如果生活在海底，你根本不用擔(dān)心脫水，但這對大部分陸地生命來說是個很現(xiàn)實的大問題。同樣，你在海底也體會不到溫度的劇變，生存壓力和生活在美國中西部大草原上的動物更沒法比，那里夜晚溫度會降到零下30攝氏度，白天卻能高達(dá)40攝氏度。很明顯，在陸地生活面臨的挑戰(zhàn)要比在水中多多了。同時，陸地本身的結(jié)構(gòu)也各不相同，有肥沃的土壤，有軟爛的黏土，還有干燥的沙子、堅硬的巖石。事實上，1克泥土本身就很可能是好幾千種細(xì)菌的家園。

另一個致使陸地生物多樣性增加的原因是陸地被廣闊的大洋隔開了。這種隔離導(dǎo)致距離遙遠(yuǎn)的不同大洲上形成了各具特色的陸地生物群系。在海洋中，珊瑚礁中的魚群也可能復(fù)雜多樣，但它們很有可能游過上千里地去和另一片珊瑚礁內(nèi)的同類進(jìn)行交流。但這在陸地上是行不通的，很少有雨林生物能跨越海洋。剛果的熱帶雨林看起來好像和亞馬孫雨林或者亞洲的雨林差不多，但你仔細(xì)看就會發(fā)現(xiàn)其中的動植物種類大不相同。有些陸地原本就有多種動植物，但在它們被大大小小的海洋隔離開來后，常常又會形成許多動植物新物種。(10)

除了被海洋隔開的陸地能形成地理隔離，更大的陸地區(qū)域本身也可能存在隔離。如果你已經(jīng)適應(yīng)了生活在高山上，那你的后代可能很難到另一座遙遠(yuǎn)的山頂上去定居。如果你是一條生活在山脈西側(cè)河水中的淡水魚，那你的后代也很難跨過這座山游到山脈東側(cè)的河里。地球上大概共有31000種魚類，其中超過三分之一是淡水魚，而淡水總面積卻只占地球水體的1%。據(jù)估計，亞馬孫河流域魚類的物種數(shù)量很可能和整個太平洋里一樣多！鑒于我們自己就是陸生動物，而且陸地生物本身的多樣性如此豐富，在接下來的討論中，我們將只著眼于陸地生物的多樣性和我們自己的歷史。

本書為我們闡述了一個簡單的事實：隨著歷史長河的流淌，我們的地球變得越來越復(fù)雜了，地質(zhì)環(huán)境、生命形態(tài)以及人類技術(shù)都在不斷朝著更加多樣的方向變化。在這本書中，我們將探索在過去40億年的時光里，到底是什么力量將這部多樣性的傳奇史詩一直書寫下去。

為了更好地理解地球生物多樣性，我們會提出一系列問題。在第一章，我們會先去探索昆蟲世界，看看它們?yōu)槭裁茨茉谏娓偁幹腥〉萌绱说某晒?。在第二章，我們要來解答?xì)菌的相關(guān)問題，包括它們和生物多樣性的關(guān)系，并由此展開，看看有細(xì)胞核的真核生物的出現(xiàn)為什么是生命史上的一大進(jìn)步。這些問題看起來可能有點(diǎn)兒深奧，但生命本身就是復(fù)雜難解的，為了判明生命進(jìn)化的動力，我們必須了解這些基本的歷史。在第三章，我們將討論推動新物種形成的原因。(11)接下來的第四章和第五章，我們會去調(diào)查全球不同區(qū)域的物種數(shù)量，尋找一般規(guī)律，嘗試?yán)斫鉃槭裁丛谀承┑貐^(qū)某些生物群的數(shù)量會異常多。在第六章，我們會解答一個疑問：如此眾多的物種是如何生活在一起的。

從第七章開始，我們的視線將從當(dāng)代生態(tài)學(xué)轉(zhuǎn)到古生物學(xué)，探尋過去60億年間生物多樣性不斷豐富的發(fā)展歷程。在第八章，我們會討論驅(qū)使生物多樣性發(fā)展的原因。在第九章，我們來看看人腦這個自然界最復(fù)雜的器官。人類有了大腦，后來又和某些動植物形成了互惠的關(guān)系，于是就產(chǎn)生了文化的啟蒙和進(jìn)步。第十章將揭示人類在安頓下來，形成聚落后，是如何發(fā)展技術(shù)的。第十一章將回顧過去40億年中人類逐漸稱霸的歷史。在本書最后一章，我們將探究人類技術(shù)的發(fā)展和人口數(shù)量的暴增是如何影響生物圈的（通常是壞影響）。

我們的旅程即將從這里開始，首先，讓我們先來看看這個巨大而成功的六足動物家族：昆蟲。