威廉·C. 伯格

《生命大趨勢(shì)：從生物多樣性到人類文明的未來(lái)》[ 美] 威廉·C. 伯格 著吳勐 譯海峽書局出版社2021年6月

地球擁有豐富的生物多樣性，諸如成群結(jié)隊(duì)的昆蟲、種類繁多的鳥類、遍地盛開的花朵……隨著地質(zhì)時(shí)代的變遷，植物和動(dòng)物的種類似乎也越來(lái)越多樣，形態(tài)也越來(lái)越復(fù)雜。

現(xiàn)今，人類已經(jīng)發(fā)展出了多種文明和上千種語(yǔ)言，可我們?nèi)栽诓粩嗬酶咚侔l(fā)展的技術(shù)手段讓世界變得更加復(fù)雜。其實(shí)，人類成功的基礎(chǔ)正是自然世界的多樣性。數(shù)百年來(lái)，理解生物多樣性這一概念和無(wú)數(shù)種生物共處的機(jī)制，一直是生物學(xué)科的一個(gè)難題。但當(dāng)我們討論生物多樣性時(shí)，是指什么呢？

生物多樣性背后的能量

一般來(lái)說(shuō)，植物多樣性是生物多樣性的基礎(chǔ)，原因有二。植物能夠?qū)㈥?yáng)光中的物理能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能量，支持其棲息地的食物鏈。生物的生存和繁殖離不開持續(xù)的能量供給，而陸地植物、藻類和藍(lán)細(xì)菌（舊稱藍(lán)綠藻）的光合作用，正是這種能量的來(lái)源。在海中，微小的浮游植物吸收了大部分太陽(yáng)的能量，而在陸地上，綠色植物則是整條食物鏈的“地基”。

除了獲取能量，大型植物還以其本身特定的外部形態(tài)構(gòu)成陸地環(huán)境。一片地域的鳥類多樣性，尤其受制于該地區(qū)有多少適合筑巢的地點(diǎn)。而可筑巢地點(diǎn)的數(shù)量，正取決于當(dāng)?shù)貥淠镜臄?shù)量。同時(shí)，不同種類的植物越多，果實(shí)、種子、嫩芽的種類和數(shù)量也就越多，這正是許多昆蟲、鳥類和哺乳動(dòng)物所需要的。大部分情況下，一片棲息地中陸生動(dòng)物數(shù)量和高等植物種數(shù)都是正相關(guān)的。

談生物多樣性離不開棲息地。我們將這些棲息地與其中的生物合稱為不同的生物群系。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，生物群系就是當(dāng)?shù)厮兄参锖推渌锝M成的群體。通過觀察植被的外形、密度、生產(chǎn)力和年周期生命活動(dòng)特征，我們就可以區(qū)分不同的生物群系。

許多生物群系由于在很大程度上受到環(huán)境壓力的制約，其內(nèi)部的物種數(shù)量也相差巨大。另外，在討論生物群系時(shí)，常常被提及的還有兩個(gè)概念：生物帶和生態(tài)系統(tǒng)。爬一座熱帶的高山，你就能體驗(yàn)不同的“生物帶”—起點(diǎn)是濕潤(rùn)炎熱的熱帶雨林，途中會(huì)經(jīng)過氣候涼爽的山地云霧林，最終到達(dá)沒有樹木的高山草甸。生物群系和生物帶，都是生物世界的重要概念。

宇宙層面上的多樣性

我們?cè)缫寻l(fā)現(xiàn)，多樣性無(wú)處不在。恒星的大小、亮度，甚至連顏色都不同，星系的形狀和大小也是各有千秋。借助行星際探測(cè)器，20世紀(jì)后半葉人類最重大的發(fā)現(xiàn)，就是我們的太陽(yáng)系內(nèi)部居然也存在差異性。木星衛(wèi)星“歐羅巴”的表面似乎覆蓋著一層光滑堅(jiān)硬的冰，冰面之下很可能存在液態(tài)海洋。而木星另一個(gè)衛(wèi)星“伊娥”的外表色彩斑斕，原因是其表面頻繁而劇烈的火山活動(dòng)。土星的衛(wèi)星也是類似情況。

在科幻小說(shuō)里經(jīng)常被描繪得熱氣騰騰、布滿森林的金星，實(shí)際上卻擁有厚重的大氣層和炎熱的地面。火星也一樣，不同于人們的想象，它表面隱約的顏色變化并不是季節(jié)性的植被更替，而是冰冷的沙漠上偶然刮起的沙塵暴。就連從天而降的石頭—隕石，結(jié)構(gòu)和成分也不一樣。以上這些天文發(fā)現(xiàn)，和每個(gè)星球各自的歷史發(fā)展都是相關(guān)聯(lián)的。一個(gè)更有趣的結(jié)論是，太陽(yáng)系形成之初的環(huán)境極其復(fù)雜，所以地球能擁有適宜生命生存的環(huán)境，純屬幸運(yùn)—這個(gè)“幸運(yùn)”，指的是有幾顆巖質(zhì)行星比地球更接近太陽(yáng)，同時(shí)還有巨大的氣態(tài)行星在更遠(yuǎn)處。事實(shí)上，木星的存在很可能就是地球擁有豐富生物多樣性的另一個(gè)原因。大沖擊假說(shuō)聲稱，曾有一個(gè)火星大小的物體和早期地球擦肩而過，而那次撞擊給地球增加了質(zhì)量，甚至還在地球軌道上遺留了一些碎片。這些碎片經(jīng)過壓縮，集合成了今天美麗的月球。

如果沒有月亮，地球的自轉(zhuǎn)軸就可能在幾百萬(wàn)年的歷史中左右擺動(dòng)，變動(dòng)的角度能達(dá)到40度之多。多虧了月亮，地軸擺動(dòng)的角度才能被控制在2度以內(nèi)。通過牽制這種擺動(dòng)，月亮為地表生物創(chuàng)造了更加穩(wěn)定的地球環(huán)境。同時(shí)，大沖擊假說(shuō)還認(rèn)為，早期太陽(yáng)系的環(huán)境十分混亂。月球和水星的表面遍布環(huán)形山，這些環(huán)形山記錄了它們被小行星和彗星不斷撞擊的早期歷史。這些太陽(yáng)系內(nèi)彗星、小行星的撞擊，說(shuō)不定也是地球史上的幸事。因?yàn)?，越靠近太?yáng)系外邊緣的地方濕度越大，這樣的撞擊相當(dāng)于給地球注入了大量水分。要是沒有這些珍貴的水，地球表面也不會(huì)被海洋覆蓋，降雨也不會(huì)潤(rùn)澤廣袤的陸地，而我們?nèi)祟?，自然也不?huì)誕生。

一顆幸運(yùn)的行星

我們出現(xiàn)在地球上其實(shí)源于一系列幸運(yùn)的事件，這些偶然事件讓地球變成了適宜生存的家園。首先，地球環(huán)繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，且處于太陽(yáng)系的宜居帶。地球表面與太陽(yáng)之間的距離，正好能讓地球表面的溫度既不太熱也不太冷。多虧了地球表面一層薄薄的溫室氣體鎖住了太陽(yáng)的熱量，大部分地表的水才得以保持液態(tài)。

還有一點(diǎn)也很重要—地球的軌道接近正圓。如果地球軌道更接近橢圓形（軌道離心率更高）的話，地球的季相變化就會(huì)更明顯。

早期的地球曾被月球撞擊，這可能也是一大幸事，因?yàn)檎沁@次撞擊讓地軸產(chǎn)生了約23度的傾斜。這個(gè)傾斜偏角的作用可大了。如果地軸沒有傾斜，將只有赤道附近一條極窄的帶狀區(qū)域會(huì)不斷降雨，但地軸的偏角讓降雨區(qū)域擴(kuò)展到整個(gè)熱帶地區(qū)。這個(gè)偏角還讓北極地區(qū)在短暫的夏季白天變長(zhǎng)，溫暖了北極凍原上的植被，讓西伯利亞的森林得以存活，也讓加拿大阿爾伯塔地區(qū)長(zhǎng)出了小麥。

此外，地球的大小也剛剛好！如果體積更大的話，引力也會(huì)更強(qiáng)，使得像猴子這樣靈活的陸生動(dòng)物無(wú)法存在。體積更大的行星還會(huì)擁有更厚重的大氣，比如金星的大氣層，而這有可能會(huì)讓地表生物無(wú)法呼吸。相應(yīng)地，體積小的行星引力也小，大氣層也相對(duì)較薄，而這對(duì)地表生物的存活至關(guān)重要。

不僅如此，地球的自轉(zhuǎn)速度還使得白天不會(huì)太熱，夜晚也不會(huì)太冷。如果地球自轉(zhuǎn)速度加快，就有可能形成不停歇的颶風(fēng)，斬?cái)嚓懙刂参锏幕盥?，而自轉(zhuǎn)速度減慢則會(huì)導(dǎo)致夜晚寒冷漫長(zhǎng)，而白天炎熱炙烤。在這種情況下，海洋生物也許還有一條活路，但陸地上肯定毫無(wú)生機(jī)了。