• 首页
  • 视频中心
  • 工程案例
  • 工程案例

    下一次物种大灭绝离我们还有多远?

    发布日期:2022-07-30 10:11    点击次数:68

    近年来全球范围内高温、暴雨、龙卷风等极端天气和灾害频发,刚刚过去的南太平洋岛国汤加火山喷发、小岛沉没、灰尘蔽日、海啸肆虐,妥妥的好莱坞末日大片的既视感,眼下新冠疫情更是进入第三年,让人不禁心里犯嘀咕:人类会就此走向灭绝吗?

    图1 卫星云图显示强烈的火山喷发使这座小岛沉入了太平洋 (图片引自新华社)

    这个问题,看似杞人忧天,但也并非毫无根据。自从进入21世纪以来,影响人类生存的最大威胁已不再是大规模杀伤性武器,

    取而代之的是全球气候变化、传染性疾病和以物种灭绝为特征的生物多样性丧失的危机。而这三者之间,又有着密切的相互关联。

    物种为何会灭绝?

    纵观地球生命的演化历史,地质学家和古生物学家们用化石向我们证明,尽管35亿年来生命不断繁衍进化形成了数以亿计的物种,但我们的地球并没有因为越来越多的生命存在而不堪重负。相反,它始终处在一个微妙的平衡中。因为在这漫长年代里, 伴随着一次次的沧海桑田,曾经在地球上生活过、称霸过的物种中, 有99%都已消失了。

    科学家把物种灭绝的方式大致分为两种类型:第一种被称为集群式灭绝或大灭绝(mass extinction),这种大灭绝主要是指由于地球重大自然环境灾变,如气候突然变化、海洋大幅度升降、大规模火山喷发等引起的大量物种在一定时段内(几万年,甚至几十万年)的系统性灭绝。像我们耳熟能详的白垩纪恐龙大灭绝,就属于此类。但其实,恐龙灭绝并非个例,目前已知的大灭绝事件在地球上发生了至少5次, 分别出现于奥陶纪末、泥盆纪晚期、二叠纪末、三叠纪末和白垩纪末(见表1)。 而这些大灭绝事件,无一例外都是因重大地质灾害和全球气候变化而引发的。而且每一次大灭绝中,当时最鼎盛的物种类群都是首当其冲、惨遭毁灭的。更值得注意的是,最新的研究证据表明,作为历史上最严重的一次大灭绝事件,二叠纪末生物大灭绝恰恰是由于火山大爆发而引起的。

    另一种物种灭绝被称为背景灭绝(background extinction),这种灭绝主要是指某一个(或某一类)物种由于无法适应环境变化或者在与其他物种(包括人类)的生存竞争中被淘汰而导致自身灭亡。通俗的说,就是在自然界的生存进化过程中被淘汰。尽管我们人类已经成为了目前地球上无可争议的优势物种,而且我们具备了其他物种无法比拟的改造和适应环境的能力。但是新冠疫情的肆虐,再一次让我们意识到,即使强大如斯,我们也依然有可能会被这些看似微不足道的微生物在生存竞争中淘汰。

    图2 勃鲁盖尔的《死神的胜利》再现了中世纪欧洲鼠疫大流行(公元1346-1352年)的惨烈,超过2000万人死亡(左图,引自网络);新冠疫情在全球的传播导致了超过560万人死亡,造成的经济损失无法估量(右图,引自网络)

    物种灭绝对人类生存的影响

    人类虽然自诩为智慧生物,但是作为生态系统中的一份子。我们的生存自始至终都无法完全剥离于自然之外。全球现存已知生物种类约有800多万种,这些动物、植物和微生物构成了我们这个美丽世界环境健康与生态安全的核心屏障。更为重要的是这些丰富的生物资源是人类赖以生存的必要条件,和人类的日常生活密切相关。被誉为“生物多样性之父”的美国学者爱德华·威尔逊教授在其著作《生命的未来》中有过这样一段形象的描述:“如果没有氧气人类最多只能活3分钟,0度以下没有衣服最多只能活3小时, 金泰希官网没有水最多只能活3天,没有食物最多只能活3周......”。而且,随着人类社会的不断发展和人口的不断增长,自然对人类的贡献愈发不可替代(见图4)。

    图3 爱德华·威尔逊(Edward O.Wilson),是最早宣传“生物多样性”概念的人之一,他在《生命的未来》一书中明确提出在寻求经济发展的同时,人类必须找到适当的方法来维持地球的完整性及其所蕴藏的生物多样性 图片引自网络

    可能有人会想,既然地球上已知的物种就有800多万,而未知的物种更是数不胜数,那么消失上几个问题应该不大吧?猪肉买不到了,我可以吃牛肉啊。实在不行,吃素也是可以的。但实际上,我们的生态系统运行的方式远比我们想象的复杂。每一个物种都不是孤立存在的,它们与其他物种通过食物链网络相互联系,相互影响。一种生物的灭绝可能会直接或间接导致其他数十种生物灭绝。举个简单的例子,试想一下,如果没有了蜜蜂传粉,那么我们超市中常见的水果蔬菜可能超过一半的种类都会消失。而如果像蜜蜂这样的数十种关键物种都发生灭绝,则可能引发米诺骨牌效应导致上百种甚至是上千种生物灭绝,从而形成新的生物大灭绝。

    图4 全球22个行业面临生物多样性损失风险的增加值总额比例充分体现了人类对于自然界生物资源的高度依赖性[3]

    下一次物种大灭绝离我们还有多远?

    生物大灭绝带来的影响是残酷的。它打破了生物与环境间长期的相对平衡,中断了生物演化的连续进程,使得生物多样性剧跌。但幸运的是,地球并没有因此而失去生机。已消失物种所让出的生存空间,使幸存者得以获得新的发展,那些具有顽强生命力的物种为自己赢得了新的繁盛机遇。历史上每一次物种大绝灭发生后, 经历千百万年的休养生息,随之而来的是生物多样性增加, 大量新的生物类群随之出现。就像恐龙绝灭后, 哺乳动物迅速辐射演化, 啮齿类、偶蹄类和灵长类占据了由于恐龙消失而空出的生态位。

    但是,人类的出现改变了自然界物种繁衍更迭的法则,人类社会的发展, 使得地球环境发生了深刻变化。之所以产生这样的影响,主要是人类发展和人口膨胀带来的后果。为了掠取自然资源和发展经济导致生境的破坏、无节制的捕猎、疾病的传播和入侵物种扩散都对自然界的物种多样性产生了严重影响。

    2019年联合国发布的《生物多样性和生态系统服务全球评估报告》中指出:人类活动已经严重改变75%的陆地环境和66%的海洋环境;超过三分之一的全球陆地表面和近75%的淡水资源被用于农业和畜牧业生产;全球的现存湿地已经丧失85%。

    图 5 俄罗斯和平钻石矿 世界上最大的人工洞穴 图片源于网络

    图6 亚马逊雨林被人类逐步改造成耕地 图片源于网络

    数据显示,自1900年以来主要陆地栖息地的本地物种丰度至少下降了20%。超过40%的两栖动物、近40%的造礁珊瑚和超过三分之一的海洋哺乳动物正在濒临灭绝。据统计,自16世纪以来,至少有680种脊椎动物已经灭绝。曾经生活在地球上的冰岛大海雀、北美旅鸽、南非斑驴、澳洲袋狼、高鼻羚羊、普氏野马以及渡渡鸟等物种都已经不复存在。被誉为兽中之王的老虎共有8个亚种,有3个都先后在上世纪灭绝,剩下的5个现在也不容乐观。目前,全球还有1341种鸟类和哺乳动物被列为极度濒危或濒临灭绝的状态,其中85%的物种数量正在以不同速度减少。

    图7 黄胸鹀(左图)一种曾经如麻雀一样常见的鸟类,因为得了一个“荷花雀”的食名(右图)被国人在不到三十年里撸串撸成了极危物种 图片源于网络

    自然界正常的物种背景灭绝通常都在上万年的尺度上发生。而人类活动导致物种灭绝却在几百年甚至几十年这样的尺度上发生,以至于现有类群无法在短期内靠适应环境并通过新物种形成来取代丧失的物种。参考近百年来的物种灭绝情况,若以平均每年5‰这一保守速度推算, 今后每年大约将有近150-200种动植物消失,这其中还不包括大量尚未被我们发现的物种。由人类活动带来物种灭绝的加剧,正在被越来越多的学者称为“第六次物种大灭绝”。由此导致的生物多样性丧失,也已深刻影响着我们每个人的生活,进入二十一世纪以来三次冠状病毒(SARS、中东呼吸综合征和新冠肺炎病毒)的大流行,正是生物多样性丧失对人类社会的一种反馈影响。

    保护全球生物多样性的中国贡献

    解铃还须系铃人。既然当前物种消亡, 生态破碎的情况因我们人类而起,那我们也能够通过采取措施来避免情况的进一步恶化。去年10月刚刚结束的联合国《生物多样性公约》 第十五次缔约方大会(简称COP15大会),向全人类展示了中国为保护全球生物多样性做出的努力和贡献。2000-2020年全球新增的绿化面积中,我国贡献比例超过25%,居世界首位。不仅如此,自发布并实施《中国生物多样性保护战略与行动计划》(2011-2030年)后,我国先后颁布和修订野生动物保护法、环境保护法等20多部生物多样性相关的法律法规。政策法规不断健全,使得保护能力和水平显著提升。目前,全国建立各级各类自然保护地近万处,约占陆域国土面积的18%,90%的陆地生态系统类型和71%的国家重点保护野生动植物物种得到有效保护。

    图8 2021年10月14日,COP15大会在云南昆明开幕 图片引自新华社

    希望大家共同努力,尽快遏制生物多样性锐减的全球趋势, 为当代更为我们的子孙留下可容之地,不要让人类成为下一次生物大灭绝中最悲剧的受害者。

    参考文献:

    1. 葛颂. 什么决定了物种的多样性? 科学通报,2017,62(19)

    2. 李晓等. 为生物多样性与人类未来而战. 科学通报,2019,64(23)

    3. 朱春全. 为什么要关注生物多样性价值的主流文化?知识分子,2021,10

    4. Rachael. Winfree el al. Species turnover promotes the importance of bee diversity for crop pollination at regional scales. Science, 2018, Vol. 359 (6377)

    5. 蒋志刚. 能否避免物种灭绝?科学通报,2016,61(18)

    6. David J. Civitello. Biodiversity inhibits parasites: Broad evidence for the dilution effect. PNAS , 2015, 112 (28)

    7. 冯思远等. 变化环境下的生物多样性保护———第四届“一个星球”峰会述评. 生态学报, 2022,42(5)

    8. 魏辅文等. 中国生物多样性保护取得的主要成绩、面临的挑战及对策建议. 中国科学院院刊,2021,36(04)

    9. 杨明等. 我国生物多样性保护的主要进展及工作建议. 中国科学院院刊,2021,36(04)

    10. 魏辅文. 生态文明指引下的中国生物多样性保护. 中国日报网, 2021.10.10

    作者丨李勃

    审稿丨冯伟民 中国科学院南京地质古生物研究所二级研究员,南京古生物博物馆名誉馆长)

    文章由腾讯“全民爱科学”团队推出

    转载请注明来自科普中国

    (更多精彩内容 请下载科普中国客户端)