地球陸地與海洋生境中有多少生物物種? 半個世紀(jì)以來, 生物學(xué)家對這一問題進(jìn)行了研究, 不同研究者用不同方法得到的物種估計數(shù)不同,估計地球物種總數(shù)在50萬-1億。直到今天,生物學(xué)家沒有一個確切的地球物種數(shù)目。但是,有些生物類群的種數(shù)較為確定,如植物、淡水魚類、兩棲類、爬行類、鳥類和哺乳類。為什么地球物種數(shù)目測不準(zhǔn)? 究其原因, 是因為物種定義的差異、系統(tǒng)分類方法的不同、分類學(xué)家的標(biāo)準(zhǔn)不同、不同類群研究深度的差異, 所以絕大部分物種仍是未知,加之物種的生境千差萬別,所以,我們無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惾哼M(jìn)行深入分類學(xué)研究,然而, 當(dāng)研究不同類群、甚至研究相同類群的分類學(xué)家無法統(tǒng)一劃分物種標(biāo)準(zhǔn)時,學(xué)術(shù)界仍將不可能就地球物種總數(shù)達(dá)成共識。然而,這并不妨礙我們估計推測地球物種總數(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體,不論人們是否已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些差別,同種個體構(gòu)成了一個在生態(tài)時間尺度中相對穩(wěn)定的基因庫。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提出這一問題以來,一直困擾著生物學(xué)家們。因為這一問題是生物多樣性科學(xué)的基礎(chǔ)問題。
盡管隨著新種的不斷被發(fā)現(xiàn), 全球植物與脊椎動物種數(shù)還在增加, 但是全球植物與脊椎動物已經(jīng)大致確定. 植物分類學(xué)家對全球植物種數(shù)有不同的估計數(shù),如Govaerts, Bramwell指出全球植物種數(shù)約422000種; 而Thorne估計約260000種; Palmer等人估計約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。過去二、三十年中植物分類學(xué)家在熱帶地區(qū)開展了大量野外采集及分類研究,發(fā)現(xiàn)描述和訂正了許多物種。此外, 以英美兩國植物學(xué)家為主并聯(lián)合各國專家共同建立的全球植物名錄[10], 對摸清全球植物物種數(shù)量起到了重要作用. 目前多數(shù)植物分類學(xué)者認(rèn)為全球植物種數(shù)在30萬-35萬種, 包括苔蘚1.6萬種、蕨類1.3萬種、裸子植物1000種、有花植物26萬種. FishData報道全球有33200多種魚類被描述,其中14000多種為淡水魚類。美國自然歷史博物館(American Musuem of Natural History) (2016) 記錄全球有7493種兩棲動物,截至2015年8月, Reptile Data Base 收錄了10272種爬行動物, BirdLife International (2016)報道全球有10426種鳥類。Wilson和Reeder[14]報道全球有5436種哺乳動物。近年來,人們發(fā)現(xiàn)了一些新種,IUCN(2016)報道全球有5515種哺乳動。
地球上物種的估測數(shù)
人們提出了很多方法估計地球上的物種數(shù)目。May提出利用生物體型大小分布估計地球物種數(shù)目,他估計地球上有1-5千萬種動物. Raven利用物種緯度梯度豐度估計地球上有3-5百萬種大型生物。Grassle和Maciolek根據(jù)物種-面積關(guān)系估計地球的深海海床上有1千萬物種。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27萬種維管植物,Hawksworth估計地球上有160萬種真菌。Erwin根據(jù)熱帶已知有5萬種樹, 假定甲蟲種數(shù)是數(shù)目種數(shù)的5倍,樹冠中的節(jié)肢動物中40%為甲蟲,而樹冠的物種數(shù)是地面的2倍,于是熱帶估計有3千萬種節(jié)肢動物。Hodkinson和Casson假設(shè)地球上7.5%-10%的物種是半翅目，而62.5%的半翅目昆蟲是未知的,他們估計地球上的昆蟲數(shù)目為184-257萬種。Mora等人根據(jù)物種分布曲線,外推全球有19800種海洋魚類。Bebber等人估計地球上生活著11997種鳥類. Joppa等人根據(jù)研究者-物種曲線外推,估計有待發(fā)現(xiàn)的有花植物比例為13%-18%。根據(jù)不同分類專家估計, 地球上有500萬種昆蟲,20萬種海洋生物。Mora等人發(fā)現(xiàn)物種在種以上分類階元中遵從一種恒定的可預(yù)測模式,根據(jù)這種模式,他們估計地球上約有870±130萬種生物,其中220±18萬種生活在海洋中,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)目的估計缺乏嚴(yán)格檢驗. Hinchliffa等人將分類與系統(tǒng)發(fā)生整合到反映物種進(jìn)化關(guān)系的“生命之樹”之中,他們發(fā)現(xiàn)“生命之樹”有230萬個現(xiàn)生端點(diǎn)。盡管半個世紀(jì)前人們即開始估計地球物種總數(shù),估計物種數(shù)目的方法越來越復(fù)雜,我們對生物多樣性的了解也越來越深入,但是, 目前各種物種總數(shù)目估計仍不一致,人們對地球物種總數(shù)估計值并沒有收斂于一個值。
為什么地球上的物種總數(shù)測不準(zhǔn)?
科學(xué)家們對地球上有多少物種這一問題仍沒有答案. 原因來自于以下幾方面：
物種定義的不同
物種是一個頗有爭議的概念。從達(dá)爾文時代開始, 物種的概念一直在演化。生物學(xué)界仍沒有一致的物種定義.
生物分類的意見分歧來源于種的概念。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,是生物分類的基本階元,是一個可以隨時間而變化的個體集合,是真實的存在,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“物種這個名詞, 我認(rèn)為完全是為了方便起見, 任意用來表示一群相互密切類似的個體的”), 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)個體的相似性大于種間個體的相似性)。表型種概念(生物種是表型上能識別的生物個體的集合)、生態(tài)種概念(物種是生態(tài)系統(tǒng)的功能單元,每個物種占據(jù)一個生態(tài)位)、時間種概念(當(dāng)一個物種的后代隨著時間的演化,其表型的差異足以區(qū)別與其祖先區(qū)別時,一個新的時間種即形成了)、分支種概念(以生物進(jìn)化每個分支事件,即兩個線系的衍征產(chǎn)生,作為物種的識別標(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。
我們能得到一個確定的地球物種總數(shù)嗎?
對于種概念的討論已經(jīng)持續(xù)多年, 即使是在對生物遺傳基礎(chǔ)的分子機(jī)理已有相當(dāng)認(rèn)識的今天,對于物種的定義仍存在爭議。然而,人們對地球物種總數(shù)的研究、對不同生物類群物種數(shù)目的研究一直熱情不減。
多大的差異足以區(qū)別物種?這將是一個沒有答案的問題。除非一個分類學(xué)家或者他的團(tuán)隊用同一方法在相對短的時間內(nèi)(如一代人的時間內(nèi))研究了地球上所有生物。顯然,這是不可能的。一是一個人或一個團(tuán)隊不可能相對短的時間內(nèi)完成所有的生物類群的分類研究,二是同一種分類標(biāo)準(zhǔn)不可能適用于所有生物類群, 一個研究團(tuán)隊也不可能具備對所有生物的全面知識.所以, 當(dāng)物種的標(biāo)準(zhǔn)不一時,分類學(xué)家無法統(tǒng)一劃分物種時, 我們將永遠(yuǎn)不可能得到地球物種總數(shù)。然而, 這并不妨礙我們對地區(qū)物種進(jìn)行編目, 估計推測地球物種總數(shù)。