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第2章 形形色色的物种(1)

物种是生物多样性的核心内容,最为人们关注,尤其是高等植物、大型动物和各地的特有种类,更是备受重视。

世界物种知多少

物种数目众说纷纭

如有人问银河系有多少颗星星,天文学家会告诉你一个比较准确的数字。但如果问地球上有多少个物种,即使是最优秀的生物学家,恐怕也说不清楚。

世界物种数目说不清楚的主要原因是人类对它们还远远没有研究清楚,尤其是热带森林和海洋深处,科学家们更是很少涉及。

到现在为止,世界上新的物种,仍在不断地被发现,甚至鸟类和哺乳类也不例外。平均来说,每年大约能发现3个鸟类新种。在1990年,竟发现了一个猴子新种。其他脊椎动物类群也没有被完全发现,例如鱼类学家估计南美的淡水鱼类有40%还没有鉴定和分类。

1980年,一些科学家去热带森林考察,被那里丰富的巨大的昆虫多样性惊呆了。有一次,他们对巴拿马的19棵树进行研究,发现了1200种硬壳虫,其中竟然有80%以前没有定名。现在科学家认为,在热带地区,至少栖息着600万到900万种节肢动物(甚至有人认为超过3000万种),但目前只有很少一部分被研究鉴定过。

到目前为止,人们对土壤和深海中的物种仍然知道得很少。当科学家开始对这些地方进行调查时,使人惊奇的发现更是层出不穷。例如,在温带森林,仅仅1平方米的土壤面积,就能容纳20万个螨和数十万个其他种类的无脊椎动物。同样面积的热带草地,能容纳3200万个线虫。1克热带草地土壤,可能有9000万个细菌和其他微生物。以上这些土壤群落中,到底容纳有多少个物种,由于缺乏全面研究,谁也说不清楚。海洋也显示出巨大的物种多样性,一些科学家相信,在深海底部可能有100万个甚至远远高于100万个未被研究过的物种。

近年来,科学家们根据各种新的发现,对全世界的物种数目进行了估计,但是众说纷纭,一些人估计为200万种,另一些人估计为1000万种,还有人估计为1亿种,相差非常悬殊。那么,究竟世界物种有多少呢?目前,大多数人主张是1000万种,认为这个数字最接近物种的实际情况。所以近年来许多文章在谈论世界物种数目时,常常采用1000万种这个数目。

已知物种数量不多

主要分类群的已定名物种的相对数目

自从古希腊学者亚里士多德(公元前384—前322年)创立了动物学,古希腊学者西奥弗拉斯图(公元前371—前285)创立了植物学以来,在两千多年中,经过无数科学家的努力,人类已经研究和定名了近140万个物种。当然,这与多数人认定的世界物种总数1000万种比较,相距甚远。

图中各分类群已定上名的物种数目:

1.原核生物界(细菌、蓝藻等)4760

2.真菌(面包霉、青霉、酵母菌、蘑菇、灵芝等)46983

3.藻类(绿藻、红藻、褐藻等)26900

4.植物界(苔藓、蕨类、裸子植物、被子植物)248428

5.原生动物门(变形虫、草履虫、疟原虫等)30800

6.多孔动物门(海绵等)5000

7.腔肠动物门(水母、珊瑚等)9000

8.扁形动物门(涡虫、绦虫等)12200

9.线形动物门(蛔虫等)12000

10.环节动物门(蚯蚓、蚂蟥等)12000

11.软体动物门(河蚌、田螺、乌贼等)50000

12.棘皮动物门(海星、海参等)6100

13.昆虫纲(蜜蜂、蝴蝶、蚂蚁等)751000

14.非昆虫节肢动物(螨、蜘蛛、虾、蟹等)123161

15.鱼纲19056

16.两栖纲(蝾螈、蛙、大鲵等)4184

17.爬行纲(蜥蜴、蛇、龟、鳄等)6300

18.鸟纲9040

19.哺乳纲4000

热带森林——物种宝库

它拥有的陆地物种最多

热带森林又称热带雨林或雨林,分布于赤道两侧南、北纬20°之间,有美洲、非洲和东南亚3种雨林类型。由于地处热带,所在地终年气候炎热,雨量充沛,成为地球陆地上物种最多的地方。据统计,全球的热带森林仅占世界陆地面积7%,却容纳了全球50%以上的物种。

在高温多雨条件下,热带森林中的树木长得密密麻麻,再加上地面上的灌木草本和横向生长的藤本植物,使得整个林子好像一个装满火柴的火柴盒,把林内空间挤得满满的,以致往往要用砍刀开路,才能进入林中。

热带森林的垂直结构

然而植物个体密度大还不是热带森林的主要特点,更突出的是它的植物种类极其丰富。热带森林中的植物主要是被子植物。东南亚的马来西亚,面积只有33万平方千米,那里的热带森林却拥有2万种被子植物,其中乔木种类在9000种以上。而面积为1016万平方千米的欧洲,温带森林中只有5000种被子植物,其中乔木仅有250种。可见马来西亚热带森林无论是总体还是单位面积,植物种类都是极其丰富的。

其他地区的热带森林也是这样。据调查,巴西亚马孙河流域的热带森林中,在1公顷的范围内,胸径在10厘米以上的乔木,多达300种、600株之多,而1公顷温带森林,一般只有10种胸径在10厘米以上的树木,最多也不会超过25种。厄瓜多尔西部的热带森林中,在0.1公顷范围内,包括乔木、灌木和草本植物在内的被子植物,达到360种,这个数字是任何温带森林所无法相比的,一般温带森林,在0.1公顷范围内,通常只有40~50种被子植物。印度尼西亚加里曼丹一带的热带森林,在10个1公顷的标准地上,有近700种乔木,而整个北美洲温带森林才有600种乔木。物种数目竟相差如此悬殊。

由于得天独厚的条件,热带森林中许多树木长得特别高大,一般上层树种都高达30~40米,有的种类如我国西双版纳雨林中的望天树,竟高达60~80米。

望天树的植株外形望天树的花枝和果实

由于树木过于高大,光靠根系往往难以支撑,热带森林中有些乔木种类,如四数木科的四数木,在树干基部生出木板一样的不定根,这种不定根称为板状根(如下图)。板状根以树基部为中心,伸向四面八方,一般都有3~4米长、2~3米高。

热带森林中,由于植物密度过大,昆虫很难在枝叶间飞翔传粉,而树干和老枝周围却有较大的空间,对昆虫活动比较方便,这种特殊的环境条件,使得雨林中很多被子植物逐渐形成了老茎生花的习性。例如桑科植物菠萝蜜(又称木菠萝),就是我国西双版纳雨林中有名的老茎生花植物,花后在树干或主枝上结出许多果实,每个果实长25~60厘米,重达10~20千克,颜色鲜艳,非常引人注意。

板状根菠萝蜜

在热带森林中,还生长着许多附生植物,附生在各种乔木的树干、枝条甚至叶片上,用自己的气生根从空气中吸收水汽,维持生命。附生植物的种类很多,主要由兰科植物组成,开花时,五颜六色的花簇,悬挂在高高的大树上,形成了雨林特有的空中花园景观。

木质大藤本

藤本植物是热带森林中一类很特殊的生态类群,种类很多,如棕榈科的省藤和葡萄科的木质藤本种类等。藤本植物的主茎不粗,但很长,有的种类主茎长达300余米。藤本植物能迅速攀上乔木,茎上长出刺、不定根、棘和卷须,将乔木的枝干紧紧缠住或从乔木的枝上向下垂挂,或由一树攀越到另一树,或匍匐于地面等。

热带森林中还有不少蕨类和苔藓植物,它们大多生于森林下部的草本层或树干上。这两类植物在林内的种数,远远少于被子植物。

热带森林中的动物种类,同样非常丰富。特别是全世界75万多种已定名的昆虫中,大部分分布在热带森林。例如,在秘鲁的热带森林中,一棵豆科的树木上,可以观察到43种蚂蚁,分属于26个属,相当于英伦三岛全部蚂蚁的种类。热带森林中昆虫种类之多,由此可见一斑。

脊椎动物在热带森林中的种类,远远超过其他陆地生态系统。例如中美洲的哥斯达黎加,面积仅5万多平方千米的雨林中,却拥有196种哺乳动物,而面积为997万平方千米的加拿大,哺乳动物却只有163种。雨林中其他脊椎动物的种类也很丰富。例如,南美雨林中有1000种鸟,东南亚婆罗洲的雨林中有91种蛙、168种蛇,而以蛇多闻名的美国得克萨斯州,才有68种蛇。

顺便指出,热带森林中的动物种类虽然非常多,但除昆虫外,各种动物的个体数目都不多。这是因为林中植物种类繁多,但分布范围分散,以某一种植物为食的动物,必须到处栖息,才能找到足够的食物。所以使得每一种动物的个体数目不多。正如著名英国生物学家华莱士(1823—1913)所说,在热带森林中捉到100个不同种,比获得同一种的100个体要容易得多。

10个热点地区

在1988年,科学家们对世界各地的热带森林进行了分析。他们根据物种多样性程度、特有种的数目以及被人类砍伐的速度,确定了10个关键热带森林区,并称之为“热点地区”。

关键热带森林的热点地区

图中所列的10个地区,大约占世界热带森林总面积的3%~4%、全球陆地面积的0.2%,却拥有世界高等植物种数的27%,其中有13.8%还是这些地区的特有种。

林内还有大量物种未被发现

人们对热带森林物种丰富的判断,是根据已经发现的物种数目作出的。事实上,热带森林物种丰富的程度,远远超过人们目前的判断,还有大量物种尚未被人发现。

近年来,科学家们对世界物种的已知种数和未知种数,进行了大量统计和估计工作。

大部分类群的估计种数都明显超出已知种数,昆虫和真菌这两个类群最为突出,前者有75万种尚待发现,后者更多,有140多万种尚待发现。我们知道,昆虫和真菌都是喜温喜湿的生物,它们中的大多数种类生活在高温高湿的地方,而热带森林正是这样的场所,显而易见,未发现的大量昆虫和真菌种类,主要生活在热带森林。

不仅如此,无脊椎动物只列举了昆虫一类,对于其他无脊椎动物,如原生动物、扁形动物、线形动物、环节动物、软体动物和非昆虫节肢动物,都没有列入,在这些动物类群中,同样也有大量未发现的物种。特别是非昆虫节肢动物,已知物种数目仅次于昆虫,是动物界中第二大类群,尚未发现的种数肯定非常多。以上这些无脊椎动物,大多具有喜温喜湿的习性,也主要分布于热带森林。

由此可知,热带森森中还有大量未发现的物种,等待着我们去调查、鉴定。

顺便指出,有一些类群的种数不一致,这是由于科学家们统计物种时所用资料不同的缘故。科学家们之所以使用不同的资料,是因为到现在为止,全世界还没有一份世界性的物种名录。

揭开海洋物种多样性的面纱

海洋物种五花八门

人类研究海洋生物的时间,几乎同研究陆地生物一样早。经过科学家两千多年的工作,到现在为止,已有20多万种海洋生物被研究和定名,其中,绝大多数是动物,植物只有7000种左右。

海洋生物虽然只发现了20万种,仅占陆地生物种类的17%,但它的多样性丰富程度却高于陆地。

我们在本书第一部分“什么是生物多样性”中曾经提到:物种多样性的丰富程度,由“丰富度”、“分类学多样性”和“相对多度”三个指标来确定。海洋物种多样性之所以高于陆地,主要是由“分类学多样性”这一指标决定的。据统计,海洋接纳了世界上现有的32个动物门中的31门,其中14门完全是海洋生物。这种情况说明,海洋生物的类群远比陆地的多。这些海洋生物类群彼此性状差别很大,物种多样性呈现一派千姿百态、绚丽多彩的景象。

下面分别介绍海洋中特有的生物类群。

软骨鱼

在众多的海洋生物中,最具特色的生物就是鱼了。海洋中的鱼类已发现有2万余种,构成了海洋生物的主体。其中的软骨鱼是海洋特有的鱼类,它们虽然只有几百种,却是海洋中异常活跃的一群生物,常见种类有各种鲨鱼和鳐鱼。软骨鱼大多性情凶猛,常常追捕其他鱼类,有时也袭击海兽甚至人类。它们当中有的体形很大,一种叫鲸鲨的软骨鱼,体长达13米,体重达5吨多,是鱼类中个体最大的种类。另一种叫大白鲨的种类,体长7米左右,体重2吨多,常到沿海吃人,因此被称为食人鲨。

几种常见鲨鱼

海绵

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