生物多样性的挑战

The most curious fact is the perfect gradation in the size of the beaks of the different species of Geospiza.

—– Charles Darwin (1842)

 

这是一篇关于《How and Why Species Multiply (The radiation of Darwin’s Finches)》(Grant PR和Grant BR著)的阅读推荐。在此郑重向大家推荐这本书!适合所有专业人员、物种分类学者和博物学爱好者。

同时,对于此书的作者,在领域内被大家称为“神雕侠侣”的Grant夫妇,感兴趣的朋友也可以去了解他们的故事和神奇经历。

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封面

 格兰特夫妇

Grant夫妇

 

1

我们生活在一个丰富多彩的世界上,这里有很多各式各样的物种。从看不见的微生物到蓝鲸这种庞然大物,人类已经识别了不下数百万个物种。然而,我们仍然无法知道地球上所有物种的真实数目,至少五百万种?还是更多?无论这个数字是多少,从整个生物的演化历史来看,所有现存的物种仍然只占所有出现过的物种数量的一小部分。

而另一方面,物种知识的积累还在以一个相对稳定的速度继续向前推进,我们能够不断地收到新物种发现的新闻,报道新物种的期刊(如Zootaxa)仍然持续地火爆。发现新物种在今天仍然还是一件很有趣很有前途的事情。

但是,不可否认的是今天无论发现新物种的平均速度有多快,要想发现一个属于全新的目(order)、纲(class)或者门(phylum)的新物种已经成为一件极其困难的事。不仅如此,对于一些有特别意义的物种,例如新的大型兽类,它们的发现都会立即成为一个轰动的新闻。

造成这种现状的原因是,现在发现的每一个新种,几乎都可以立即归入已经比较成熟的林奈分类体系(Linnean framework)当中,很难再对这个既有的体系造成冲击。

因此,尽管生物多样性探索的工作仍然在进行,但焦点已经逐渐转移到如何解释生物多样性这个问题上来。简而言之,为什么会有这么多物种?这就是现在“生物多样性”给人们的挑战!

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被放上百元大钞的林奈

 

2

解释生物多样性是很困难的事情,尤其是这么多各式各样物种存在的情况下。对于演化生物学家来说,一个可操作的方式就是从林奈体系的低级层次开始,如种群(population)、物种(species)和属(genus),然后再将研究结论放大到其它级别。具体来讲,就是只选择一组相近的物种,然后解答下面的问题:它们从哪里来?它们怎么变成如此多的物种?什么原因使它们这样演化?以及,以上的事情都是什么时候发生的?

选择物种就是做这件事要面临的第一个问题,也是最基础的问题。理想状态下,当然也为了方便,这一组包含的物种不能太少,否则不能提供足够多的信息;同时也不能太多,不然没有那么多的精力和金钱。这些物种最好能生活在同样的地理环境中以方便比较,在野生环境下和人工环境下都能够很好地被观察。而且,最好还能有化石记录!

通过适应辐射(adaptive radiation)演化出的物种是符合以上条件的最佳研究对象。简单地说,适应辐射指的是从一个共同祖先快速演化出多个物种的过程,而这些物种占据着不同的生态位(ecological niches)。它们有足够的数量来帮助进行特征的定量分析,足够的相似性来帮助推断多样性产生的过程,不同的生态位来帮助找到适应产生的原因。

符合以上要求的物种有很多,比较著名的有非洲大湖地区的慈鲷,中北美和加勒比地区的安乐蜥等。生活在加拉帕戈斯群岛(Galápagos)的达尔文雀(Darwin’s Finches,地雀亚科Geospizinae)也是其中的一组,它们以达尔文最早对它们的观察和描述而闻名。

 

3

除去分布在科科岛(Cocos island)的一个物种,其它所有的达尔文雀都局限分布在厄瓜多尔的加拉帕戈斯群岛。基于不同的分类标准,可以分为14或15个物种。它们来自一次典型的适应辐射,有一个最近共同祖先,在快速演化过程中形成了多样的形态和生态特征。

达尔文雀不同物种间最重要的区分特征是它们的羽毛和形态,而其中“喙”是最典型的一个特征。它们的觅食特性和喙的形状高度匹配,更表明了它们的演化过程是“适应性的”,即受到自然选择的作用。

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达尔文雀

 archepalogo

加拉帕戈斯群岛

 

从1973年起,格兰特夫妇就在加拉帕戈斯群岛开始了对达尔文雀的研究工作,至今已超过40年,积累了大量的第一手资料。在这本书中,作者用这些观察和研究成果尝试解释了达尔文雀多样性形成的原因,涉及到自然选择、性选择、遗传漂变和杂交等方面,把这些知识一一向读者呈现。此外,本书还呈现了另一个具有现实意义的问题,即物种/种群的边界问题。尽管达尔文雀已经被划分为上述的物种,但它们之间的界限并不完全清晰。例如,同一个岛上可能分布着不同的物种,而不同岛的种群却属于同一物种。探索这种现象的成因,会对我们在进行物种分类时有重要的启示意义。

最后一点,这本书写作风格明快,行文简单且通俗易懂,还很薄,对专业科研人员和爱好者来说都是不得不读的佳作!

 

中国科普博览-从水到陆专栏

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