全球物种数量的谜团:从1亿到1兆,科学家如何推算我们星球的生物多样性?

在地球的生物多样性中,全球物种数量的估算常常让人感到困惑。根据科学家的研究,当前地球上物种的数量范围从200万到1兆不等,然而大多数估算值认为现存的物种数量约为1100万种。这些数字伴随着很多不确定性,特别是已经描述的物种仍然只是整体物种的一小部分。

超过99%的生物物种已经灭绝,现今活着的物种数量仍然无法精确获知。

截至2018年,已有约174万种物种被数据化,然而超过80%的物种尚未被描述。根据估算,地球上DNA的总量约为5.0 x 10^37的碱基对,重达500亿吨。而整个生物圈的质量被估算可达4万亿吨碳,两者之间的比较突显了生物多样性与地球生态系统的庞大规模。

有关现存物种的估算中,大约有190万种被认为是已描述的,然而科学家们也怀疑有20%的物种名是同义词,从而把有效描述的物种数量压缩到150万。 2013年《科学》杂志发表的一项研究估计地球上的现存物种大约有500万±300万的范围,这一数字的争议性使得学者对于生物多样性倍感困惑。

在了解物种多样性的同时,科学家们也探索了衔接灭绝与物种形成的背后机制。背景灭绝率在不同物种中存在变异,但一般估计每百万物种年约有一个物种面临灭绝。以哺乳动物为例,这些物种的平均存活时间通常是100万年。生物多样性的增长和锐减都与过去地球上发生的极端事件密切相关,例如299百万年前的气候变化事件,导致了雨林崩溃和两栖动物的大量损失。

已知物种及统计

Chapman于2005年和2009年曾试图汇总当前数量最为详尽的有效物种统计数据,根据多种已发表和未发表的研究结果,得出描述物种约为190万种,预测的总物种数则高达1100万至1200万,这其中许多数据仅为保守估算,而未来的描述性物种仍会不断增加。

目前每年新描述的物种数量大约为18000至19000种,化石物种则接近2000种。

根据Chapman(2009年)的报告,2009年估计的现存有效物种数量可分解为以下几个类别。尽管某些类别的总物种数量可能更高,例如昆虫的数量在1000万至3000万之间,细菌5至1000万,真菌150万等等。 1982年,Terry Erwin基于一种热带树木的甲虫研究,推算出全球物种的丰富度可能高达3000万种。

然而,随着时间的推进,科学界对于整体生物数量的预测发生了变化。 2017年的一项研究估算目前的物种数量在10亿至60亿之间,而70至90%为细菌。此外,2016年5月的一项研究依据尺度法则估算地球上存在着1兆种物种,绝大多数为微生物,这一观点虽然引起争议,却也点燃了学术界的讨论。

指标与趋势

随着1992年《生物多样性公约》的签署,生物保护成为国际社会的一项重要任务。为了描述全球生物多样性的变化,各种指标相继出现,但目前并不存在统一的所有有效物种的指标。生态学家们使用不同的方法来衡量生物多样性的变化。

如“生物体指数”(LPI)是一种基于种群的指标,综合多种脊椎动物物种的数据来生成单一指数,2012年的全球LPI显示减少了28%。

此外,根据国际自然保护联盟(IUCN)编制的红色名录指数,能够测量保护状态随时间的变化。包括完全分类的物种:哺乳动物、鸟类、两栖类和珊瑚。然而,由于数据可获取性的挑战,这些指数受到限制,特别是对于稀有物种的数据缺乏考量。

生物多样性指标伙伴关系于2006年成立,旨在促进生物多样性指标的发展和推广,增进指标的可获取性。这些努力希望能提供更全面的生态环境指标来捕捉生物多样性丧失的庞大印象。

生物多样性是地球上生命的基石,但随着物种灭绝和生境丧失,这一人类如何保护和理解地球上的生命多样性问题仍然是一个未解之谜,而这也让我们不禁思考,未来的生物多样性将何去何从?

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