生物多樣性：破壞與修復(fù)的平衡

劉寧寧

自工業(yè)革命以來，人類大量使用化石能源，增加了溫室氣體排放，導(dǎo)致氣候變暖比自然變遷中的變暖和變冷更加猛烈和間隔周期更短。此外，人類生產(chǎn)和使用的大量化合物，如殺蟲劑、除草劑、化妝品、藥物、洗滌劑等排放于自然，也導(dǎo)致了對(duì)自然和生物多樣性的損害。

但是，地球和大自然也在以最大的自我修復(fù)能力來彌補(bǔ)人類活動(dòng)導(dǎo)致的生物多樣性受損?，F(xiàn)在，這兩種力量的較量可能走到了一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

生物多樣性的減少

人類活動(dòng)導(dǎo)致生物多樣性的減少已經(jīng)有太多的事例，但是，最近披露的一些人類活動(dòng)導(dǎo)致物種減少的結(jié)果仍然讓人觸目驚心。

盡管歐洲制定了關(guān)于保護(hù)環(huán)境的物種多樣性的法定農(nóng)藥濃度，但在這種被視為對(duì)環(huán)境有保護(hù)作用的農(nóng)藥濃度的使用下，生物多樣性仍然在下降。德國研究人員的一項(xiàng)研究表明，農(nóng)藥殘留已經(jīng)嚴(yán)重破壞了無脊椎動(dòng)物的多樣性。大量使用農(nóng)藥導(dǎo)致無脊椎動(dòng)物，如蜉蝣和蜻蜓等生物的銳減。

德國水生生態(tài)學(xué)家米哈伊爾·別克托夫和其同事研究并分析了德國、法國和澳大利亞等地的農(nóng)藥殘留與物種多樣性減少的關(guān)系。他們調(diào)查了在德國中部的23條溪流，法國西部平原南部的16條河流和在澳大利亞南部維多利亞的24條溪流。根據(jù)3種不同程度的農(nóng)藥污染程度，研究人員把這些河流和溪流分為3類：未受污染河流和溪流、輕度污染河流和溪流及高度污染河流和溪流。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在德國和法國高度污染河流和溪流比未受污染的河流和溪流生物品種少了42%；澳大利亞高度污染的河流和溪流無脊椎動(dòng)物的數(shù)量與未受污染河流和溪流的無脊椎動(dòng)物的數(shù)量相比，最多減少了27%。這一事實(shí)說明，即便在環(huán)境保護(hù)做得比較好的地區(qū)，人類生產(chǎn)的多種化學(xué)物質(zhì)也在進(jìn)一步造成生物多樣性的減少。

氣候變暖也對(duì)海洋和水生生物的多樣性造成了威脅。

美國斯坦福大學(xué)的克羅克等人發(fā)現(xiàn)，人類活動(dòng)導(dǎo)致的全球變暖主要體現(xiàn)在大氣和環(huán)境中的二氧化碳濃度的升高，同時(shí)也引起海水酸性增強(qiáng)，由此影響和減少海洋生物的多樣性。為了研究二氧化碳對(duì)水生動(dòng)物多樣性的影響，他們選取了靠近意大利的伊斯基亞島附近的海水為研究對(duì)象。這些海域的淺水層位于地中海板塊上的火山口，大量的二氧化碳由此噴出，并以該地為中心形成一個(gè)海水化學(xué)梯度，越靠近噴發(fā)口，酸性越大。

海水的酸化對(duì)由碳酸鈣構(gòu)成殼體的生物的影響最大，它們的殼體會(huì)在酸性水域中被消融掉。蝸牛、蛤蚌、貽貝和扇貝在極酸的水域未見蹤影；附著于巖石生活的小蟹類、海膽、基圍蝦也消失不見；在酸度比周圍水域適度高些的中間地帶，一些蠕蟲難覓蹤跡。在海水酸性最強(qiáng)的地方，即使相距1米，物種的變化也非常顯著。

但是，海水酸性增強(qiáng)并非總是削弱動(dòng)物的生存，如無脊椎動(dòng)物會(huì)沿著酸性濃度最大的噴發(fā)口到方圓200米開外的酸性分布帶形成棲息區(qū)。但是，總體而言，海水酸性增加會(huì)影響到整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)，使生物多樣性減少。因?yàn)椋S著小蟹類、海膽、基圍蝦等生物的減少，以它們?yōu)槭车聂~類和大型海洋生物也會(huì)因此而減少。

2014年5月6日，美國白宮發(fā)布的《國家氣候評(píng)估》指出，由于人類活動(dòng)造成氣候變暖，物種，包括許多標(biāo)志性的物種可能在其生存的地區(qū)消失或滅絕，改變了一些地區(qū)的植物和動(dòng)物組合。

所有這些都表明，人類活動(dòng)導(dǎo)致的環(huán)境污染、氣候變暖以及過度捕撈等，已經(jīng)造成了生物多樣性的減少，這對(duì)人類的生存并非好事。

自然的自我修復(fù)能力

盡管人類的活動(dòng)造成了環(huán)境污染和全球變暖的加速，并因此而導(dǎo)致生物多樣性的減少，但是，大自然也在用較強(qiáng)的自我修復(fù)能力對(duì)地球上的生態(tài)損害進(jìn)行修補(bǔ)，一些研究結(jié)果正在揭示這一點(diǎn)。

生物多樣性一般可以通過α、β和γ多樣性指數(shù)來反映。α多樣性指數(shù)主要關(guān)注一個(gè)相對(duì)均勻的區(qū)域生境中的物種數(shù)目，也可稱為生境內(nèi)的多樣性；β多樣性指數(shù)則指沿環(huán)境梯度變化，不同生境群落之間物種組成的相異性，β多樣性與α多樣性一起構(gòu)成了總體多樣性或一定地段的生物異質(zhì)性。γ多樣性則用于考察區(qū)域或大陸尺度的生物多樣性，常用區(qū)域或大陸中的物種數(shù)量來衡量，也稱為區(qū)域多樣性。

與人們印象中的生物多樣性日益減少的事實(shí)相反，現(xiàn)在研究人員發(fā)現(xiàn)，從極地到熱帶，從海洋到陸地，很多地方的物種數(shù)量甚至有所增加。英國圣·安德魯斯大學(xué)的瑪麗亞等人仔細(xì)查找了世界各地多年之前跟蹤和統(tǒng)計(jì)的物種檢測(cè)研究，選擇了100年中包含超過35000個(gè)不同物種的觀測(cè)，其中最早的數(shù)據(jù)可追溯到1874年，但更多的數(shù)據(jù)集中在過去40年。

他們的研究發(fā)現(xiàn)，幾十年來許多地方的物種數(shù)量一直沒有太大的改變，反而有所增加。近80%的生物群落在物種組成方面發(fā)生了變化，59%的生物群落的物種多樣性增加了，41%的生物群落的物種多樣性有所下降。研究人員認(rèn)為，全球物種在快速周轉(zhuǎn)，導(dǎo)致新的生物群落出現(xiàn)。這些情況也表明，隨著生物多樣性的喪失，生物多樣性也開始變化，并且得到修復(fù)。

生物多樣性的變化甚至呈現(xiàn)加速趨勢(shì)。例如，幾乎80%的群落在物種組成方面表現(xiàn)出實(shí)質(zhì)性變化，平均每10年有約10%的變化，明顯超過由各種模型所預(yù)測(cè)的速度。在地球上，生物物種正在進(jìn)行巨大的周轉(zhuǎn)，由此而產(chǎn)生新的生物群落。

與此同時(shí)，一些地方性的生物群落多樣性也在增加。例如，在美國的佛羅里達(dá)州，螞蟻的多樣性就增加了，其中大約30%的螞蟻都不是本地的，它們主要是從熱帶地區(qū)意外地被引入，現(xiàn)在組合成為當(dāng)?shù)厝郝涞囊徊糠帧?/p>

此外，過去的研究表明，珊瑚是氣候變暖的最大受害者之一，由于海水酸化，許多珊瑚死掉，而珊瑚的消失又讓魚類、蠕蟲、軟體動(dòng)物、海綿、棘皮動(dòng)物和甲殼動(dòng)物等失去了棲息地，導(dǎo)致海洋生物的減少。但是，瑪麗亞等人的研究發(fā)現(xiàn)，衰落的珊瑚礁可能由其他藻類取代，因此能保持海洋中的相同的物種數(shù)目，以保持物種的數(shù)量和多樣性，但是珊瑚的減少也可能不會(huì)讓漁業(yè)和旅游業(yè)像過去那樣受益于珊瑚礁。

當(dāng)然，生物多樣性的周轉(zhuǎn)和取代還可能發(fā)生其他一些情況。例如，隨著海洋變暖和污染的加劇，鳳尾魚可能會(huì)減少，但是卻會(huì)出現(xiàn)更多的可怕的水母，這也是一種物種的替換或取代，以此來保持物種的多樣性。

所有這些都是大自然本身的修復(fù)功能所產(chǎn)生的效應(yīng)。不過，更能說明大自然的修復(fù)功能的是最新發(fā)現(xiàn)的珊瑚適應(yīng)環(huán)境變化的能力。

珊瑚的適應(yīng)能力

珊瑚的存在是保持海洋生物多樣性的重要條件，正如陸地上的植被存在是陸地生物多樣性的保證一樣。因?yàn)?，由珊瑚形成的多孔的珊瑚礁為許多海洋生物提供了生活環(huán)境。成千上萬的珊瑚蟲死亡后，其碳酸鈣骨骼在成百上千年的時(shí)間逐漸堆積，形成珊瑚礁。大多數(shù)珊瑚必須在透光層（水深不到50米）中生長(zhǎng)，在珊瑚內(nèi)共生的單細(xì)胞蟲黃藻能夠進(jìn)行光合作用，并為珊瑚蟲提供營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)為珊瑚礁披上絢麗的色彩。

在珊瑚中生活的生物有蠕蟲、軟體動(dòng)物、海綿、棘皮動(dòng)物和甲殼動(dòng)物等，占海洋物種數(shù)的25%。一些無脊椎動(dòng)物生活在珊瑚礁的巖石基礎(chǔ)內(nèi)部，有些能夠鉆入石灰?guī)r，有些住在巖石內(nèi)部本來就存在的縫隙中。珊瑚礁也是培育多種魚類的幼魚的搖籃，也是一些海洋哺乳動(dòng)物的食物來源。所以，珊瑚的生死存亡影響著海洋生物的多樣性。

蟲黃藻是海藻的一種，密集分布在珊瑚蟲的內(nèi)胚層細(xì)胞中，從珊瑚蟲那里獲得光合作用所必需的二氧化碳，并向珊瑚蟲提供氧氣、葡萄糖和氨基酸等。如果海水溫度上升及海水污染，珊瑚蟲體內(nèi)共生的蟲黃藻就會(huì)減少，從而引起珊瑚白化，并最終導(dǎo)致珊瑚死亡。但是，目前人們并不知道海水溫度上升及海水污染是如何讓蟲黃藻減少的。

美國斯坦福大學(xué)的史蒂芬·帕魯姆比等人發(fā)現(xiàn)，盡管珊瑚礁對(duì)溫度高度敏感，但它能抵抗氣候變暖。這是通過順應(yīng)與適應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。所謂順應(yīng)是指，生物個(gè)體在其生活史上產(chǎn)生了非遺傳學(xué)的變異以應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化；所謂適應(yīng)是指生物個(gè)體出現(xiàn)了遺傳學(xué)上的變異以應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化。由于人們對(duì)這兩個(gè)概念有爭(zhēng)論，因此可以統(tǒng)一用適應(yīng)來描述珊瑚對(duì)環(huán)境變暖的應(yīng)對(duì)。

生物應(yīng)對(duì)氣候變暖或污染的方法之一是遷移，但是，珊瑚和其他一些固著生物只能通過幼蟲才能遷移，成蟲是固定不動(dòng)的，因此珊瑚的幼蟲可以遷徙，但成蟲不可以，后者就必須通過行為方式和生理變化來適應(yīng)變暖的環(huán)境。

帕魯姆比研究團(tuán)隊(duì)選擇了幾個(gè)有明顯溫度差異的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，如美國薩摩亞后礁池（這個(gè)地方經(jīng)常出現(xiàn)極端高溫情況），并采集這些地方的珊瑚礁進(jìn)行相互交換，然后觀察它們的生理和基因表達(dá)狀況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，珊瑚礁能夠適應(yīng)高溫并產(chǎn)生耐熱性，而且還將這種變化固定在基因表達(dá)中。

這些固定在基因中的特征可以通過表觀遺傳進(jìn)行傳遞，而且能在非極端溫度條件下的珊瑚礁中保存下來。研究人員估計(jì)，這些表觀遺傳變化的速度為15～24個(gè)月，比進(jìn)化適應(yīng)所需的多代速率要快得多。由于有這種表觀遺傳傳遞對(duì)環(huán)境溫度變化的適應(yīng)，珊瑚對(duì)未來增溫的壓力就有一種內(nèi)部的預(yù)先適應(yīng)。

此外，珊瑚可以在相對(duì)較小的空間（數(shù)十米）和時(shí)間（數(shù)十年）尺度上對(duì)溫度上升予以響應(yīng)和適應(yīng)。

如何看待自然的修復(fù)能力？

帕魯姆比等人只是測(cè)試了一種快速生長(zhǎng)的珊瑚適應(yīng)氣候變暖的適應(yīng)性，現(xiàn)在還不清楚有多少珊瑚具有這樣的適應(yīng)能力。當(dāng)然，從這一點(diǎn)也可以看出，珊瑚和其他物種都有適應(yīng)環(huán)境變化的能力，許多物種通過適應(yīng)形成和發(fā)展了自我修復(fù)能力，讓生物多樣性不會(huì)減少，或通過其他物種的替換和增加來彌補(bǔ)生物多樣性的減少。

對(duì)于自然的這種修復(fù)能力，美國斯坦福大學(xué)物理學(xué)家羅伯特·勞克林（1998年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主之一）早就認(rèn)為，不必對(duì)全球變暖擔(dān)憂，因?yàn)榈厍驎?huì)自行解決這個(gè)問題。他說，“地質(zhì)記錄告訴我們，當(dāng)我們展望未來時(shí)，不需要為氣候問題擔(dān)心太多，這并不是因?yàn)樗恢匾且驗(yàn)檫@是我們力所不能及的”。換句話說，不管人們往地球上扔什么，地球都會(huì)以自己的節(jié)奏和方式將問題解決掉。

地球非常古老，而且經(jīng)受過很多磨難：火山爆發(fā)、洪水、流星碰撞、造山運(yùn)動(dòng)，以及各種形式的災(zāi)難，這些都比人為造成的打擊要嚴(yán)重。然而，地球仍然健在。對(duì)地球來說，氣候變化的危機(jī)（假如稱得上危機(jī)的話）就像在公園散步一樣。

但是，勞克林也承認(rèn)，人類面臨的真正問題是人口壓力，還有居住地的破壞、濫用殺蟲劑、過度捕殺、物種入侵等。

當(dāng)然，也有人并不同意勞克林的觀點(diǎn)，尤其是環(huán)境保護(hù)者。他們認(rèn)為，即便大自然有全方位的自我修復(fù)能力，但如果人類對(duì)環(huán)境的破壞日積月累，總有一天會(huì)超越地球的自我修復(fù)能力，這時(shí)負(fù)面效應(yīng)就會(huì)增多，生態(tài)也可能崩潰。

所以，與其讓自然界來自我修復(fù)被破壞的肌體，不如人們主動(dòng)采取行動(dòng)保護(hù)地球，這才能讓地球維持其正常的自我修復(fù)能力，就像人的每個(gè)個(gè)體一樣，不要讓癌癥破壞人的免疫系統(tǒng)，人的自我修復(fù)能力才能維持。所以，現(xiàn)階段不能制造大自然的癌癥。

【責(zé)任編輯】張?zhí)锟?/p>