地球陸地與海洋生境中有多少生物物種? 半個(gè)世紀(jì)以來(lái), 生物學(xué)家對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了研究, 不同研究者用不同方法得到的物種估計(jì)數(shù)不同,估計(jì)地球物種總數(shù)在50萬(wàn)-1億。直到今天,生物學(xué)家沒(méi)有一個(gè)確切的地球物種數(shù)目。但是,有些生物類(lèi)群的種數(shù)較為確定,如植物、淡水魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳類(lèi)。為什么地球物種數(shù)目測(cè)不準(zhǔn)? 究其原因, 是因?yàn)槲锓N定義的差異、系統(tǒng)分類(lèi)方法的不同、分類(lèi)學(xué)家的標(biāo)準(zhǔn)不同、不同類(lèi)群研究深度的差異, 所以絕大部分物種仍是未知,加之物種的生境千差萬(wàn)別,所以,我們無(wú)法獲得地球物種總數(shù)。即使有一天人們能夠?qū)Φ厍蛏纤猩持械乃猩镱?lèi)群進(jìn)行深入分類(lèi)學(xué)研究,然而, 當(dāng)研究不同類(lèi)群、甚至研究相同類(lèi)群的分類(lèi)學(xué)家無(wú)法統(tǒng)一劃分物種標(biāo)準(zhǔn)時(shí),學(xué)術(shù)界仍將不可能就地球物種總數(shù)達(dá)成共識(shí)。然而,這并不妨礙我們估計(jì)推測(cè)地球物種總數(shù).
物種是一群表型、基因型與其他生物群體有顯著差別的生物個(gè)體,不論人們是否已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些差別,同種個(gè)體構(gòu)成了一個(gè)在生態(tài)時(shí)間尺度中相對(duì)穩(wěn)定的基因庫(kù)。物種是生物進(jìn)化的基本單元,是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能單元。然而,地球上有多少物種?自從理論生態(tài)學(xué)家May提出這一問(wèn)題以來(lái),一直困擾著生物學(xué)家們。因?yàn)檫@一問(wèn)題是生物多樣性科學(xué)的基礎(chǔ)問(wèn)題。
盡管隨著新種的不斷被發(fā)現(xiàn), 全球植物與脊椎動(dòng)物種數(shù)還在增加, 但是全球植物與脊椎動(dòng)物已經(jīng)大致確定. 植物分類(lèi)學(xué)家對(duì)全球植物種數(shù)有不同的估計(jì)數(shù),如Govaerts, Bramwell指出全球植物種數(shù)約422000種; 而Thorne估計(jì)約260000種; Palmer等人估計(jì)約268000種; Thorne和Reveal則指出全球植物種數(shù)約253300種; Prance等人、Miller、Jackson和Miller以及全球植物名錄(The Plant List, TPL)報(bào)道全球植物種數(shù)約300000種。TPL(2013)將全球植物種數(shù)更新為約350699種。過(guò)去二、三十年中植物分類(lèi)學(xué)家在熱帶地區(qū)開(kāi)展了大量野外采集及分類(lèi)研究,發(fā)現(xiàn)描述和訂正了許多物種。此外, 以英美兩國(guó)植物學(xué)家為主并聯(lián)合各國(guó)專(zhuān)家共同建立的全球植物名錄[10], 對(duì)摸清全球植物物種數(shù)量起到了重要作用. 目前多數(shù)植物分類(lèi)學(xué)者認(rèn)為全球植物種數(shù)在30萬(wàn)-35萬(wàn)種, 包括苔蘚1.6萬(wàn)種、蕨類(lèi)1.3萬(wàn)種、裸子植物1000種、有花植物26萬(wàn)種. FishData報(bào)道全球有33200多種魚(yú)類(lèi)被描述,其中14000多種為淡水魚(yú)類(lèi)。美國(guó)自然歷史博物館(American Musuem of Natural History) (2016) 記錄全球有7493種兩棲動(dòng)物,截至2015年8月, Reptile Data Base 收錄了10272種爬行動(dòng)物, BirdLife International (2016)報(bào)道全球有10426種鳥(niǎo)類(lèi)。Wilson和Reeder[14]報(bào)道全球有5436種哺乳動(dòng)物。近年來(lái),人們發(fā)現(xiàn)了一些新種,IUCN(2016)報(bào)道全球有5515種哺乳動(dòng)。
地球上物種的估測(cè)數(shù)
人們提出了很多方法估計(jì)地球上的物種數(shù)目。May提出利用生物體型大小分布估計(jì)地球物種數(shù)目,他估計(jì)地球上有1-5千萬(wàn)種動(dòng)物. Raven利用物種緯度梯度豐度估計(jì)地球上有3-5百萬(wàn)種大型生物。Grassle和Maciolek根據(jù)物種-面積關(guān)系估計(jì)地球的深海海床上有1千萬(wàn)物種。根據(jù)真菌與維管植物的比率約為6:1,而世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了27萬(wàn)種維管植物,Hawksworth估計(jì)地球上有160萬(wàn)種真菌。Erwin根據(jù)熱帶已知有5萬(wàn)種樹(shù), 假定甲蟲(chóng)種數(shù)是數(shù)目種數(shù)的5倍,樹(shù)冠中的節(jié)肢動(dòng)物中40%為甲蟲(chóng),而樹(shù)冠的物種數(shù)是地面的2倍,于是熱帶估計(jì)有3千萬(wàn)種節(jié)肢動(dòng)物。Hodkinson和Casson假設(shè)地球上7.5%-10%的物種是半翅目，而62.5%的半翅目昆蟲(chóng)是未知的,他們估計(jì)地球上的昆蟲(chóng)數(shù)目為184-257萬(wàn)種。Mora等人根據(jù)物種分布曲線,外推全球有19800種海洋魚(yú)類(lèi)。Bebber等人估計(jì)地球上生活著11997種鳥(niǎo)類(lèi). Joppa等人根據(jù)研究者-物種曲線外推,估計(jì)有待發(fā)現(xiàn)的有花植物比例為13%-18%。根據(jù)不同分類(lèi)專(zhuān)家估計(jì), 地球上有500萬(wàn)種昆蟲(chóng),20萬(wàn)種海洋生物。Mora等人發(fā)現(xiàn)物種在種以上分類(lèi)階元中遵從一種恒定的可預(yù)測(cè)模式,根據(jù)這種模式,他們估計(jì)地球上約有870±130萬(wàn)種生物,其中220±18萬(wàn)種生活在海洋中,86%的陸上生物和91%的海洋生物有待發(fā)現(xiàn). 然而, 有關(guān)生物種數(shù)目的估計(jì)缺乏嚴(yán)格檢驗(yàn). Hinchliffa等人將分類(lèi)與系統(tǒng)發(fā)生整合到反映物種進(jìn)化關(guān)系的“生命之樹(shù)”之中,他們發(fā)現(xiàn)“生命之樹(shù)”有230萬(wàn)個(gè)現(xiàn)生端點(diǎn)。盡管半個(gè)世紀(jì)前人們即開(kāi)始估計(jì)地球物種總數(shù),估計(jì)物種數(shù)目的方法越來(lái)越復(fù)雜,我們對(duì)生物多樣性的了解也越來(lái)越深入,但是, 目前各種物種總數(shù)目估計(jì)仍不一致,人們對(duì)地球物種總數(shù)估計(jì)值并沒(méi)有收斂于一個(gè)值。
為什么地球上的物種總數(shù)測(cè)不準(zhǔn)?
科學(xué)家們對(duì)地球上有多少物種這一問(wèn)題仍沒(méi)有答案. 原因來(lái)自于以下幾方面：
物種定義的不同
物種是一個(gè)頗有爭(zhēng)議的概念。從達(dá)爾文時(shí)代開(kāi)始, 物種的概念一直在演化。生物學(xué)界仍沒(méi)有一致的物種定義.
生物分類(lèi)的意見(jiàn)分歧來(lái)源于種的概念。生物以種存在。種是生命科學(xué)的基石,是生物多樣性的基本單位,是生物分類(lèi)的基本階元,是一個(gè)可以隨時(shí)間而變化的個(gè)體集合,是真實(shí)的存在,是生物進(jìn)化的基本單元, 是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能單元。然而,從柏拉圖和亞里士多德的模式種概念、達(dá)爾文的唯名論種概念(達(dá)爾文說(shuō)“物種這個(gè)名詞, 我認(rèn)為完全是為了方便起見(jiàn), 任意用來(lái)表示一群相互密切類(lèi)似的個(gè)體的”), 到群體種概念(生物種是一些具有形態(tài)和遺傳相似性的種群組成,種內(nèi)個(gè)體的相似性大于種間個(gè)體的相似性)。表型種概念(生物種是表型上能識(shí)別的生物個(gè)體的集合)、生態(tài)種概念(物種是生態(tài)系統(tǒng)的功能單元,每個(gè)物種占據(jù)一個(gè)生態(tài)位)、時(shí)間種概念(當(dāng)一個(gè)物種的后代隨著時(shí)間的演化,其表型的差異足以區(qū)別與其祖先區(qū)別時(shí),一個(gè)新的時(shí)間種即形成了)、分支種概念(以生物進(jìn)化每個(gè)分支事件,即兩個(gè)線系的衍征產(chǎn)生,作為物種的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)),物種的概念也在演化。Maydan總結(jié)了25種進(jìn)化種概念,發(fā)現(xiàn)這些概念之間有交叉、甚至有包含關(guān)系。
我們能得到一個(gè)確定的地球物種總數(shù)嗎?
對(duì)于種概念的討論已經(jīng)持續(xù)多年, 即使是在對(duì)生物遺傳基礎(chǔ)的分子機(jī)理已有相當(dāng)認(rèn)識(shí)的今天,對(duì)于物種的定義仍存在爭(zhēng)議。然而,人們對(duì)地球物種總數(shù)的研究、對(duì)不同生物類(lèi)群物種數(shù)目的研究一直熱情不減。
多大的差異足以區(qū)別物種?這將是一個(gè)沒(méi)有答案的問(wèn)題。除非一個(gè)分類(lèi)學(xué)家或者他的團(tuán)隊(duì)用同一方法在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)(如一代人的時(shí)間內(nèi))研究了地球上所有生物。顯然,這是不可能的。一是一個(gè)人或一個(gè)團(tuán)隊(duì)不可能相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)完成所有的生物類(lèi)群的分類(lèi)研究,二是同一種分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不可能適用于所有生物類(lèi)群, 一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)也不可能具備對(duì)所有生物的全面知識(shí).所以, 當(dāng)物種的標(biāo)準(zhǔn)不一時(shí),分類(lèi)學(xué)家無(wú)法統(tǒng)一劃分物種時(shí), 我們將永遠(yuǎn)不可能得到地球物種總數(shù)。然而, 這并不妨礙我們對(duì)地區(qū)物種進(jìn)行編目, 估計(jì)推測(cè)地球物種總數(shù)。