盖亚生物圈

每个物种和它所属群落（community）之间，都具有独特的联系，联系的方式包括该物种与其他物种间的消费、被消费以及竞争、合作关系。同时，它也会借由改变土壤、水分与空气，而间接影响到整个群落。生态学家把这整个体系看成一个不断从周边环境输入并输出能量和物质的网络，周而复始，创造出我们人类赖以生存的永恒生态循环系统。

要辨识出一个生态系统并不难，尤其是实体上独立的生态系统，例如一片湿地或是高山草原。但是，它的生物、物质以及能量动态网络是否与其他生态系统相连呢？1972年，英国发明家兼科学家洛夫洛克（James E. Lovelock）宣称，事实上，整个生物圈紧密相连，可以视为一个包裹地球的超级生物（superorganism）。而他把这个实体命名为盖亚（Gaia），源自古希腊女神Gaea或是Ge，盖亚是施梦者，是地球的神圣化身，是地球崇拜的目标，也是山、海及12名巨人泰坦（Titan）的母亲。把生命看成这样一个完整的大体系，自有它的好处。在太阳系众行星之中，地球的物理环境由于具有生物而保持微妙的平衡，如果没有生物，情况绝对不会是现在的样子。许多证据显示，有些个别物种甚至能对全球造成重大的冲击。最明显的例子是海洋的浮游植物，包括微生物、光合细菌、古生菌以及藻类，它们是世界气候的调控者。科学家相信，单凭藻类所产生的二甲基硫，便是调节云生成的重要因素之一。

关于盖亚生物圈理论有两个版本：一个强烈，另一个温和。强烈版本相信，生物圈其实是一个超级生物，里面每一个物种都会尽量维持环境稳定，然后再从整个系统的平衡中得益，就像身体里的细胞或蚂蚁窝中的工蚁。这种比喻真是很可爱，有它的事实根据，将超级生物的想法扩展到极致。然而，包括洛夫洛克在内的生物学家，通常不采用这个强烈版本作为工作准则。反观温和版本，认为某些物种会广泛扩散，甚至影响到整个地球，这已被证实。也因为这个理论被广泛接受，受其影响，科学家提出了重要的新研究计划。

面对所有生物体，“诗人”问道：盖亚的子女是谁？

“生态学家”的回答是：物种就是。我们必须知道每个物种在整个生态系统中所扮演的角色，才可能知道如何智慧地管理好地球。

“分类学家”则加上一句：那么让我们开工吧。总共有多少种物种？它们都栖息在世界哪些角落？它们的遗传血缘又是如何？

分类学家，也就是专门擅长分类的生物学者，喜欢用“物种”作为计算生物多样性的单位。他们建立的分类体系，最早是由18世纪中叶瑞典博物学家林奈（Carl Linnaeus，1707—1778）所创立的。在林奈的分类系统中，每个物种都拥有两个一组的拉丁文名字，例如灰狼的学名叫作Canis lupus，其中lupus为种名，Canis则为属名，意思是犬属，包括狼与狗。同样，人类学名都叫作智人（Homo sapiens）。目前在人属（Homo）中，只有我们人类一个成员，但是在2.7万年前，人属里还包括尼安德特人（Homo neanderthalensis），他们的年代比智人早，当时他们生活在被冰川包围的欧洲大陆上。

物种是林奈分类系统的基础，也是传统上生物学家用来辨识生命的单位。接下来，从属（genus）到域（domain）一路往上的分类层阶，只是用来主观判断并粗略描述物种相似程度的方法。因此，当我们说尼安德特人时，我们指的是一个很接近智人的物种；当我们给一种古代人猿命名为非洲南方古猿（Australopithecus aricanus）时，我们指的是，这种动物和人属里的动物很不相同，因此另外归入南方古猿属（Australopithecus）。而当我们断言这两个属中的三种动物属于人科动物时，意思是他们颇为相似，因此可以归入人科（Hominidae）。和人科亲缘最近的则是黑猩猩（Pan troglodytes）以及倭黑猩猩（Pan paniscus）。它们彼此十分相像，而且拥有颇近的共同祖先，所以被归入同一个黑猩猩属（Pan）。同时，它们和人科动物又都有相当的差异，共同祖先要往前推到老远，因此它们和人类不只不同属，甚至被编入另一个猩猩科（Pongidae）。猩猩科里还包括猩猩属（orangutan），以及涵盖两个种的大猩猩属（gorillas）。

于是，我们一边游走在地球生物多样性的网络中，一边用命名法来辨识生物。一旦弄懂林奈命名法，就不难掌握分类上更高阶的部分了。林奈系统建构更高阶分类层级的方式，基本原则与陆军作战部队的建制相同，由班到排，然后是连，再者是营、团和旅，最后则到师和军。

就拿灰狼为例，它们归犬属，和一般狗及狼同属；接着又和包括郊狼及狐狸的几个属一同归入犬科。然后，犬科和包括熊、猫、鼬鼠、浣熊及鬣狗在内的其他几个科，一同编入食肉目。目之上是纲，哺乳纲便涵盖了食肉目以及所有其他的哺乳类动物。然后纲再编入门，在这个进阶中，涵盖了哺乳类动物以及其他所有脊椎动物的脊索动物门，便和无脊椎的蛞蝓及海鞘同一个等级了。因此，门再归入界（计有细菌界、古生菌界、原生生物界、真菌界、动物界以及植物界）。最后，再将地球上所有生物分为三个域：细菌域、古生菌域以及真核生物域（真核生物域涵盖了原生生物、真菌、动物以及植物）。

然而，还是一样，真正可以看到并可以估算的实体单位仍是物种。就像野战部队，他们就在那里，等着你来数，不管你怎样帮他们编组或命名。世界上到底有多少种物种？已发现并命名的约在150万到180万种之间。到目前为止，还没有人真正计算过去这250年来，所有已发表的分类文献中的物种数。不过，有一点我们倒是很清楚：不论这份名单有多长，它都只能算是刚刚起步。随着估算方法的不同，生物物种的数目约为360万到1亿或是更多。估计值的中值为1000多万种，但是少有专家敢冒名誉扫地的危险来坚持某个数字，即便把单位缩小到百万都不敢。

探索不尽的地球生物

事实上，我们的确才刚刚开始探索地球生物。我们对生命知道的到底多有限，可以从对原绿球藻属（Prochlorococcus）的认识上看出端倪，它们据称是地球上数量最丰的生物，而且是海洋中的主要生产者，但直到1988年才被科学界发现。原绿球藻的细胞以每毫升海水中有7万到20万个的密度，在水域中随波逐流，靠着从阳光中吸收能量来繁殖。由于体积极小，使得它们格外不显眼。它们属于很特别的一群，叫作超微型浮游生物（picoplankton），比一般细菌还要小，即使是在最高倍的光学显微镜下，也几乎看不见。

在蓝色的海洋中，充满了新奇且人们所知不多的其他细菌、古生菌以及原生生物。1990年代，当研究焦点开始集中在它们身上时，科学家才发现这些生物远较先前想象的丰富和多样。这一微观世界大多生命都存在于先前没人注意的暗物质中，诸如束状的胶质聚合体、细胞碎片的聚合物等，其半径从十亿分之一到百分之一米不等。这些物质里有些富含营养物，能吸引分解细菌以及它们的猎食者（其他的小细菌和原生生物）前来。我们眼睛所见的海洋，看起来一片清澈，不时有鱼儿和无脊椎动物在水中来回游动，但事实上并非我们所想象的那样。我们肉眼看到的生物，只不过是生物量（biomass）金字塔顶端的一个小点。

不论在地球上的哪一种环境中，体积愈小的物种，被了解的程度也愈低。分布几乎和微生物一样广泛的真菌，目前已知并命名的只有6.9万种，但是据信真菌有160万种之多。线虫也是一样，虽然占据了地球动物种类的五分之四，而且也是分布最广的动物之一，却只有1.5万种被人了解，还有好几百万种有待我们去发现。

在生物学的分子生物革命期间，也就是差不多整个20世纪后半叶，分类学被认定是落伍的学科，被丢在一边，苟延残喘。如今，更新林奈系统似乎又被视为一种崇高的冒险活动，而分类学也重新回到生物学的中心位置。造成分类学中兴的原因很多。首先，分子生物学提供了很理想的工具，加快了发现微生物的速度。此外，在遗传学和进化树的数学原理的建构方面，通过新科技的帮忙，现在能够以更快速、更令人信服的方式追踪生物的进化轨迹。这一切都来得正是时候。由于全球环境危机，完整并确切描绘生物多样性图谱，俨然成为迫切的要务。

在生物多样性探测行动中，一个有待开发的领域是海床，从浪头到海底深渊，共占据了地表的70%。所有已知的36个动物门，在海里都有，反观陆地，只有其中10个门的动物。其中最常见的是节肢动物，或是昆虫、甲壳类、蜘蛛以及它们千奇百怪的近亲；另外还有软体动物，例如蜗牛、蚌类以及章鱼。惊人的是，过去这30年来发现了两个新的海洋动物门：第一个是铠甲动物门（Loricifera），形状如同缩小的子弹，身体中央环绕着一圈腰带般的条纹，最早是在1983年被发现；再者则是环口动物门（Cycliophora），这种体形圆胖的共生动物专门栖息在龙虾的嘴里，滤食宿主吃剩的食物，最早是在1996年被人发现。

环绕在铠甲动物和环口动物身边，而且深藏在浅海淤泥中的，则是一些梦幻般的动物——小型底栖动物（Meiofauna），但是它们大部分都是肉眼难辨的。这些奇异动物包括腹毛类、颚口类、动吻类、缓步类、毛颚类、扁盘动物、直游动物，再加上线虫以及形状像蠕虫的原生纤毛生物。它们分布在世界各地的沙滩和大陆架的浅水中。在潮间带或离岸的水洼中，随便挖一桶沙，就可以发现它们的芳踪。

所以，想要发现新生物，你不妨花一天时间到最近的海滩去。记着带上遮阳伞、水桶、小铲子、显微镜以及无脊椎动物图鉴。别堆沙堡了，专心探索吧！沉醉在这个水中小宇宙时，别忘了19世纪的英国物理学家法拉第（Michael Faraday，1791—1867）曾经说过，这世界真是无奇不有！他说得一点都没错。

发现新种

即使是最常见的小型生物，人类研究的程度也不如想象的深入。目前约有1万种蚂蚁是已知并被正式命名的，但是如果热带地区探索得更彻底，这个数值可能会增加一倍。最近我正在研究大头家蚁属（Pheidole，世界最大的两个蚂蚁属之一）的蚂蚁，发现了341个新种，不但使该属物种增加了一倍多，而且还使得西半球已知蚂蚁种类增加了10%。当我于2001年发表这篇专题论文时，新的物种还在不断加进来，大多是由我研究蚂蚁的同行们在热带地区收集到的。

在某些大众娱乐节目里，常常会出现下列场景：科学家发现了一种新的植物或动物[也许是经过一场艰辛的跋涉，比如前往委内瑞拉的奥利诺科河（Orinoco）支流之类的]。只见他的组员们在大本营大事庆祝，一边开香槟，一边以无线电向国内报告佳音。我敢说，真实的情况绝对不是这么回事。为数有限的分类学家，各自专精于不同种类的生物，从细菌、真菌到昆虫，几乎个个都被“准新物种”所淹没。他们多半独自作业，费尽力气整理标本，一边还要勉强挤出时间，来发表他人送交鉴定的准新物种中的一小部分。

就算是传统上一向备受野外生物学家偏爱的开花植物，也还有一大堆等待发现的物种。全世界已被记载的物种约有2.7万种，但是真正的数目可能在30万种以上。每年约有2000个新物种加入植物学标准参考文献《邱园植物索引》（Index Kewensis）。即使这方面研究最透彻的美国和加拿大，每年都不断产生约60个新种。有些专家相信，北美洲应该还有5%的植物没被发现，单是物种丰富的加利福尼亚州应该就有不下300种。

新种通常很罕见，并不是生性胆怯和外形不抢眼。有些新种，例如最近发现的蔷薇科植物大滨菊（Neviusia clifionii），就美丽得足以当作观赏植物。但是大多数新种的外形确实平凡。1972年才被发现的百合花科植物帝博龙蝴蝶百合（Calochortus tiburonensis），生长的地点距离旧金山市区不过16公里。另外，1982年，21岁的业余采集者默菲尔德（James Morefield），也在亚拉巴马州亨茨维尔（Huntsville）近郊找到一种毛茛科植物新种——默氏铁线莲（Clematis moreeldii）。

由于环境破坏的紧迫感，对动物界的探测活动更加深入，也发现了数量惊人的新种脊椎动物，然而其中许多新物种才刚被发现，就登上了濒危物种的名单。全球两栖类动物的种类，包括青蛙、蟾蜍、火蜥蜴，以及比较罕见的热带吲螈，在1985年至2001年间，增加了近三分之一，总数从4003种增到5282种。毫无疑问，该数值将来很可能突破6000种。

哺乳类动物新种的发现也同样有大幅进展。过去20年间，采集者长途跋涉到遥远的热带地区，专注于一些不起眼的小型动物，例如马岛猬和鼩鼱，就让全球哺乳类动物种类由4000种左右增加到5000种。1996年7月，巴顿（James L. Patton）打破了近50年来哺乳类动物新种发现速度的纪录。不过在哥伦比亚的安第斯山脉努力了三周，他便一举发现6个新物种，包括4种鼠类，1种鼩鼱，1种有袋类动物。即使是灵长类动物，包括猿类、猴子和狐猴这些被探寻得最多的哺乳类动物，也都有新发现。单是1990年代，米特迈尔（Russell Mittermeier）和同事们就帮原先已知的275种灵长类，多加了9个新种。为了研究，米特迈尔踏遍了全球的热带雨林，据他估计，起码还有100种灵长类等待我们去发现。

陆地大型哺乳类动物的新种比较罕见，但还是会找到几种。近年来在我的记忆中最令人惊讶的发现或许要算1990年代中期，在越南和老挝边境的安南山脉（Annamite Mountains）一次就发现了4种大型动物。其中一种是有条纹的野兔，一种是35公斤重的巨麂，以及另一种体型较小、15公斤重的赤麂。但是最令人惊讶的是重达90公斤、长得像牛的一种动物，当地人管它叫saola，或是spindlehorn，动物学家则命名为福昆羚（Vu Quang bovid）。50多年来，这是第一次发现这么大型的陆地脊椎动物。福昆羚和目前已知所有有蹄类哺乳类动物的关系都不密切。因此它自成一属，叫作伪羚羊属（Pseudoryx），因为它的外形和一种大型非洲羚羊颇为相像。据信目前仅存几百只福昆羚。它们的数目锐减，一方面可能是被当地人猎杀，另一方面则可能是生存的林地遭到砍伐所致。从那以后，科学家再也没有看到过野生的福昆羚，只在1998年，有一部架设野外的照相机抓拍到了一只福昆羚的照片。此外，一名猎人曾经捉到一只母福昆羚，送进老挝莱克索（Lak Xao）动物园，但只住了很短的一段时间就死掉了。

几百年来，鸟类一直是最受人关注且了解最深的动物，但是直到现在，鸟类新种依然以稳定速度出现。1920—1934年，是鸟类田野调查的黄金时期，平均每年都会有10个新种提出来。到了1990年代，数值降到每年两三种，但是发现速度还是蛮稳定的。到了20世纪末，全球正式命名的鸟类约在1万种。

后来，一场出人意料的田野调查革命，为大批的新的候选物种谱查开启了一条新路。鸟类专家早就发现有许多两似种（sibling species，或译姊妹种）的存在，所谓两似种，是指某个族群在诸多传统分类特征上，与另一个族群非常相似，例如体型大小、羽毛以及鸟喙形状；但是在其他同等重要、只能在野外观察到的特征上，却又极不相同，比如偏好的栖息地以及求偶的叫声等。传统区分鸟类（以及大部分动物）物种的标准，来自生物学上对物种的定义：两个族群如果没有办法在自然环境下自由交配繁殖，便属于不同的物种。随着野外研究经验的累积，科学家愈来愈了解遗传隔离的族群。于是，有些老物种最近被细分为多个物种，包括常见的柳莺属（Phylloscopus，欧洲和亚洲的莺科鸟类），以及更引人争议的北美交嘴雀（crossbill）。

有一个很重要的新分析法叫作“回放鸣声法”（song playback），由鸟类学家先录下其中一族群的鸣声，然后再播放给另一族群听。如果这两种鸟类对于彼此的叫声不感兴趣，就可以合理推断它们属于不同种，因为它们即使在自然界中巧遇，也不会交配。由于回放鸣声法的出现，鸟类学家现在不只能评估相同栖息地的族群，也能评估栖息在不同地区、先前被视为地理物种（geographic race）或亚种的鸟类族群。毫无疑问，鸟类种数最后一定会突破2万大关。

生物多样性的绚烂

科学家相信，全球半数以上的动植物生活在热带雨林中。这些在生物多样性方面与麦克默多干谷恰恰相反的天然温室，产生出许多破世界纪录的生物多样性报告。譬如，在巴西的亚特兰大森林（Atlantic Forest）中，1万平方米土地上竟生长了425种树木；另外，在秘鲁的马努国家公园（Manu National Park）的某个角落，栖息着1300种蝴蝶。这两个数值都比欧洲和北美类似地区高出10倍。蚂蚁的世界纪录是在秘鲁境内亚马孙河流域上游的一条森林小路上创下的，在这儿，10万平方米面积里竟有365种蚂蚁。同样在这个地区，我曾经在一棵树上辨识出43种蚂蚁，这个数目刚好等于英伦群岛上已知蚂蚁种类的总数。

这类令人印象深刻的统计数字，不排除世界上其他生境中某些生物也有这样的丰富度。印度尼西亚地区，单单一个珊瑚枝上就栖息着数百种甲壳纲动物、多毛纲虫以及其他无脊椎动物，外加一两只小鱼。有人在新西兰的温带雨林内，发现一株巨大的罗汉松（Pokocarpus）上，竟然附生了28种藤蔓及草本植物，打破单一树木上维管束附生植物的世界纪录。同样，北美地区某些阔叶林中，1平方米内就聚生了不下200种螨和蜘蛛般的小型甲壳类动物。同个地点内，1克泥土（大概是拇指和食指捏起的量）里面就含有数千种细菌。其中有些正快速分裂增殖，但是大部分都处于休眠状态，各自等待着最适合它们的环境组合的出现，包括特定的养分、湿度和温度。

你并不需要长途跋涉，甚至不必从椅子上站起来，就可以经历生物多样性的绚烂丰富。因为你本身就像一个热带雨林。在你的眼睫毛根，很可能就有极小型长得像蜘蛛般的螨虫所筑的巢。你的指甲里，也有一堆真菌的孢子和菌丝正在等待最佳时机，以便发展成一座小人国里的森林。你体内大部分的细胞不仅仅属于你，它们也属于细菌和其他微生物。另外，大概有超过400种微生物以你的口腔为家。但是不用紧张，你体内所携带的原生质大部分属于你自己的，因为微生物细胞实在太小了。每一次当你摩擦掉鞋子上的尘土或是水坑溅起的烂泥，里面就有一大堆科学界还未发现的细菌或是什么其他的小生物。

这就是覆盖着地球以及你我的生物圈。它是大自然赏赐给我们的奇迹。同时也是我们的悲剧，因为其中一大部分，在我们认识它、学会怎样好好欣赏、利用它之前，已经永远地消失了。