地球-我们输不起的实验室 作者:斯蒂芬·施奈德-第14节

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是一个其功能（在这里是中学教育）基本上没有变化的偶然的个人集合体？生态系统中某些物种是否与系统的功能相关，或者仅仅只要足够类型的物种就行了？如果一种树种灭绝并被另～树种取代，这个生物群落会出现很大的差异吗？

　　物种在生物群落中作用的概念引出了另一种观点，即生态系统自我维持的思想。这两个问题多少都是有争论的。生态系统是被定义为一个由相互作用着的不同物种和物理化学环境组成的共同体。

　　生态系统的尺度可以小到云状水滴中的微生物群落，大到整个世界，这取决于我们想要考虑的特定系统和时间框架。生态系统的功能导致了许多相互作用，这些相互作用随时间演变，最终导向一个称之为“自然平衡”的状态。但是今天，已经很少有生态学家持有这种稳定不变的观点。相反，“自然涨落”这个词更经常地被用来描述一个动态的平衡。在这种状态中，许多单个物种可以有数量上的波动，在足够长的时间里，仅仅因为被新演化的生命形式替代而走向灭绝。但是生态系统自我维持的功能多少得到保持。这种自我维持包括基本的生产力（光合作用、氧气产生、把CO。从空气中移走并固化在植物体中——食物链的基础）、废物的再循环（来自于大量腐败菌）、洪水控制（有植被的山坡相对于赤裸的山麓能戏剧性地减少水土流失）、保持基因资源（作为食物、防治疾病和用作医药）、净化水体，以及其他一些功能。对生物多样性形成威胁的人类活动，是否也会威胁生态系统的功能。如果是的话，人类是否能够用可以持续和可以承受的技术替代自然界的这种免费服务，这些都是有争论的问题。

　　我还说过，生物群落的概念也是有争论的。没有人否认占据某个特定地点（并且在大多数情况下发生相互作用）的各种物种的总体构成了生物群落。然而，争论在于，某组特定的物种，是否具有不能为其他不同的种群或物种所复制的独一无二的特性和功能。

　　可能有两种极端的情况：①物种群落根本没有独一无二的秩序，而只是偶尔的组合；②物种间相互作用非常紧密，以致整个群落所受到的影响要超过群落中的任何一个物种。虽然大多数生态学家相信，介于两者中间的某些系统才具有代表性，但在自然界可以识别出上述两种极端的实例。并非所有的物种对群落的功能都同样重要。某些物种扩张或缩小它们的数量，但对群落的其他成员可以没有多少影响，而有些物种（称之为基本物种）在群落结构中起着关键的作用。

　　存在关键性危机的一个众所周知的例子是，美国西海岸的海懒差一点被毛皮捕猎者灭绝。海獭数量的减少对整个近海生物群落户生了明显的干扰。以往曾是海獭食物的海胆快速繁殖，反过来毁坏海藻森林，导致了一片被称之为海胆荒地的生物枯竭的类沙漠海底。只有在保护海懒的有争论的政治压力取得成功以后，海胆的数量才趋于减少，海藻恢复生长，一个由鱼、就鱼和更小的生物组成的新的群落得以重建起来。

　　还可以讲述许多其他这样的故事。例如，美国西部为保护牲畜，大量消灭狐狸，结果导致了郊狼的繁殖。于是产生了允许狐狸数量膨胀但会威胁家禽数量的控制郊狼的计划。这导致了一些有争议的重新引入狐狸的建议。在进行自然实验时，特定的群落是松散联系还是紧密联系往往是不清楚的。更不用说，什么是群落中的关键性物种，或者是否存在关键性的种群限度（低于这个限度灭绝就有可能发生，波动将长时期地折磨群落）。从事保护工作的生物学家已经草拟出了有关最小种群数量和最小栖息面积的粗略的规则——低于这个限度一（至少适用于区域性问题，如果只剩下一块含有那种物种的地区，那么就具有全球性意义）灭绝就会逼近。这些规则也被用来预言人类活动（最明显的是砍伐森林）是怎样减少未来的生物多样性的。由于这种预言要求减慢对某些生物栖息地的破坏（这种土地利用也许在经济上有利于某些特殊群体），规则本身受到了攻击。下面让我们稍微详细地考察：由于砍伐森林这类全球变化所引起的物种丧失的根据是什么。

　　岛屿生物地理学：生物多样性的水晶球

　　大的区域常常以冻原、北方的森林、沙漠、草地或者热带雨林这类生物带为特征。只要气候条件合适，这些生物区系或生物带常常可以在地球各地多次再现，例如，冻原常常见于寒冷的高山或高纬地区，而阔叶植物的雨林则见于热而潮湿的地区。鲁特发现的1月份夜间温度与北美许多过冬鸟类向北活动边界的相关性，起因于鸟类在夜晚变得又长又冷的地方所经历的生理限制。它们需要开足它们的代谢速率，用它们的脂肪作为燃料，实打实地度过颤抖的夜晚。这迫使它们～个晚上就失去身体重量的10％，第二天它们必须得到充分的补给，否则这些鸟就必须去南方生活或者就是灭绝。

　　类似地，居住在各种生物区系的植物，也具有允许它们在一定的地理和气候区域生存的生理特征。物种分布或生物带与气候这类大规模要素之间的关系被称为生物地理组合。

　　影响物种分布生物地理学的另一个因素，是栖息地的面积和这些栖息地之间的距离。把一个地区的多样性（物种的数量）与该地区的气候、大小以及与其他地区分离。精况联系起来，这种生物地理学规则是通过研究岛屿发现的。由火山活动新形成的岛屿最初是缺乏生命的，但很快就有植物和动物随着风来到岛屿之上并开始繁殖（或者再后来，搭在船底上过来，就像有高度破坏力的斑贻贝20世纪80年代从欧洲侵入北美水域那样）。

　　岛屿与新迁徙过来的物种的源地（例如大陆）越近，该物种就越容易在这种旅行中生存，因此它们在岛屿上的数量就越大。这称之为“距离效应”。岛屿的面积越大，不同的物种可以生存的地方或生态位置就越多。此外，较大的空间允许较多的个体，因此较多的物种将具有基于长期生存所需要的最小限度之上的总体数量。这些机制合起来构成“面积效应”。换句话说，岛屿越大，物种的数量就可能越多。最后，如果气候、火或者其他威胁等所有外部因素（生态学家叫做“干扰因素”）保持稳定，就建立了一个动态平衡，即岛屿上已有物种的灭绝速率为外部新物种的到来所平衡。平衡意味着在这种情况下多样性保持不变；而动态则意味着物种的名单随时间发生变化。

　　1963年，罗伯特·麦克阿瑟（Robert　MacArthur）和爱德华·威尔逊（Edward　O．W　沏。n）用这些思想和大量资料建构了一个理论，这个理论是今天预言砍伐森林这样的全球变化活动怎样减少生物多样性的主要工具。这个被称为岛屿生物地理理论，对说明人类对生命与气候共同演化的40亿年的地球自然史的影响，具有非常深远的意义。这个理论在生态学家和盲目追求发展的人群之间激起了愤怒的对抗，前者用理论去证明人类应该减慢他们对自然的影响，后者不是无视非人类的自然的价值就是攻击这个理论是夸夸其谈。哈佛大学的爱德华·威尔逊在其得奖著作《生物多样性）｝（The　Diversity　of　life）中解释了他们的理论是怎样产生的：

　　我们注意到世界各岛屿的动植物显示了岛屿面积与其生存的物种数量之间的一致性关系。岛屿面积越大，物种越多。古巴的鸟类、蛇类、植物和其他生物的种类比牙买加的要多得多，而牙买加的动植物又比安提瓜的多。这种关系差不多到处都可见到，从英格兰岛到西印度群岛、加拉帕戈斯、夏威夷、印度尼西亚群岛和西太平洋，它什1都遵循一个始终如一的算术规则：面积每增加10倍，物种数量（鸟、蛇、草）就接近增wl倍。以世界上的陆地鸟为实际例子。一个1000平方千米的岛屿大约有55个种类，而一个1万平方千米的岛屿，则有2倍那么多的种类即10O种。更准确地说，物种数量是按面积一物种方程增加的：S一＊”。这里A是面积石是物种数量，C是常数，指数Z是一个二级的取决于生物类群（鸟、蛇、草）的生物学意义上的常数。Z的价值还取决于群岛是接近源地（像印度尼西亚群岛那样）还是远离源地（如夏威夷和西太平洋的其他群岛）。

　　这种关系在该书出版以来的30年中，已被加州大学洛杉矶分校的贾里德·戴蒙德（Jared　Diamond）等生态学家，针对数十个不同大小的栖息地做过数十次的检验与再检验，发现差不多所有的案例都证明了这个基本公式，只是Z值有微小的差异。

　　威尔逊和其他的生态学家已经运用物种一面积方程，推测如果未来几十年人类发展引起岛屿森林面积减少，那么可能会丧失（被迫灭绝）的物种的百分比将是多少。威尔逊解释道：

　　在栖息地面积减少时，灭绝的速率就上升，并持续高于原来的基础水平，直到物种数目从一个高的平衡下降到一个低的平衡。要使结果比较明确的粗略方法是，当面积减少为原来大小的十分之一时，物种的数量就最终下降到原来的一半（实际上非常接近在自然界经常遇到的数目）。士。果雨林的破坏以现在的速率持续到2022年，那么现有雨林的一半将会消失。这将引起物种灭绝的总量在10％到22％之间。

　　依据威尔逊岛屿生物地理理论推测，每年将有多少物种灭绝呢？为了估计这一点，我们首先必须估计地球上一共有多少物种？今天相对于过去有多少正在灭绝？各种物种在不同的群落中的重要性如何？牛津大学的生态学家（曾经当过英国首相科学顾问的）罗伯特·梅（Robert　M．May）多年来一直在试图回答这些问题：

　　出于在过去的知识社会中根深蒂固的难以理解的理由，我们在回答这些问题方面所取得的进展是惊人之少。标准版的林耐著作出版的时间是1758年，它可以看作是记录地球上生物多样性的简单而真实工作的开始。从牛顿基于几百年来有关行星运动和星表的记录信息，给出引力定律的分析性和预见性知识以来，已经过去了整整100年。由牛顿与林耐之间的这种滞后标志出来的遗产仍然伴随在我们身边。今天我们对恒星的分类学所知道的东西（以及所花费的时间），仍然要比有关地球生物分类学所知道的要多。我什1对宇宙中原子的数目已经有了较好的估计（这是一个难以想象的成就），但对与我们一起分享地球的动植物物种的数目，却没有获得相应的成功。

　　尽管生态学家竭力呼吁要重视调查自然的多样性（某些政治家和那些不想了解他们的私人属地有多少物种生存的土地所有者，以同样强烈的程度，要求撤销政府为弄清全球生物资源而设的基金），科学家确实已经对生物多样性做了大致差不离的估计。威尔逊认为仅是对雨林的保守估计就有1000万物种。假定现今森林毁灭的速率大于每年1％，运用由岛屿生物地理理论建立的物种一面积公式，威尔逊作出的“乐观估计”是每年有7．7万物种灭绝，每小时不会低于3种。通常，灭绝速率是每年每百万现有的物种中，大约会有一种灭绝。因此，他断言：“人类活动在雨林方面，仅是减少面积就使物种灭绝增加了1000到1　　　　倍。显而易见，我们正处在地质史上一次大灭绝发作的进程中”。生态学家这些估计卿便是没有包括其他全球变化的干扰）的令人震惊的意义是显而易见的。一个决心增加自身数量和经济水准的物种（人类），有权继续这种不知不觉的，或者是故意的行星级别的屠杀吗？或者，人类应该使用我们已经进化的推理和感知能力，会停止我们的脚步，估量我们行为的结果，使我们整体上少一些破坏性吗？或者，尽管缺少普遍的政治支持，人类应该重新思考那种把人类数量和经济的增长，置于差不多所有其他竞争价值之上的全球规模的价值系统吗？只要这些含义对于某些人的经济利益或世界观是不利的，对于赋予人类发展比保护自然具有更高伦理价值的我们这个文明的整体嗜好是不利的，或许我们就不应该奇怪：为什么某些满足于传统经营生涯和以人类为中心价值的人，要煞费苦心地怀疑，那些为由人类引起的生物灭绝危机而忧心忡忡的人的科学与价值。

　　资料导向的经济学家与理论导向的生态学家

　　虽然要冒着夸大成见和创造某种错误的两分法的危险，但我仍然断言，与生态学家相对的是自由市场的传统经济学家。后者通常坚