全球物種數量的謎團:從1億到1兆,科學家如何推算我們星球的生物多樣性?

在地球的生物多樣性中,全球物種數量的估算常常讓人感到困惑。根據科學家的研究,當前地球上物種的數量範圍從200萬到1兆不等,然而大多數估算值認為現存的物種數量約為1100萬種。這些數字伴隨著很多不確定性,特別是已經描述的物種仍然只是整體物種的一小部分。

超過99%的生物物種已經滅絕,現今活著的物種數量仍然無法精確獲知。

截至2018年,已有約174萬種物種被數據化,然而超過80%的物種尚未被描述。根據估算,地球上DNA的總量約為5.0 x 10^37的碱基對,重達500億噸。而整個生物圈的質量被估算可達4萬億噸碳,兩者之間的比較突顯了生物多樣性與地球生態系統的龐大規模。

有關現存物種的估算中,大約有190萬種被認為是已描述的,然而科學家們也懷疑有20%的物種名是同義詞,從而把有效描述的物種數量壓縮到150萬。2013年《科學》雜誌發表的一項研究估計地球上的現存物種大約有500萬±300萬的範圍,這一數字的爭議性使得學者對於生物多樣性倍感困惑。

在了解物種多樣性的同時,科學家們也探索了銜接滅絕與物種形成的背後機制。背景滅絕率在不同物種中存在變異,但一般估計每百萬物種年約有一個物種面臨滅絕。以哺乳動物為例,這些物種的平均存活時間通常是100萬年。生物多樣性的增長和銳減都與過去地球上發生的極端事件密切相關,例如299百萬年前的氣候變化事件,導致了雨林崩潰和兩棲動物的大量損失。

已知物種及統計

Chapman於2005年和2009年曾試圖匯總當前數量最為詳盡的有效物種統計數據,根據多種已發表和未發表的研究結果,得出描述物種約為190萬種,預測的總物種數則高達1100萬至1200萬,這其中許多數據僅為保守估算,而未來的描述性物種仍會不斷增加。

目前每年新描述的物種數量大約為18000至19000種,化石物種則接近2000種。

根據Chapman(2009年)的報告,2009年估計的現存有效物種數量可分解為以下幾個類別。儘管某些類別的總物種數量可能更高,例如昆蟲的數量在1000萬至3000萬之間,細菌5至1000萬,真菌150萬等等。1982年,Terry Erwin基於一種熱帶樹木的甲蟲研究,推算出全球物種的豐富度可能高達3000萬種。

然而,隨著時間的推進,科學界對於整體生物數量的預測發生了變化。2017年的一項研究估算目前的物種數量在10億至60億之間,而70至90%為細菌。此外,2016年5月的一項研究依據尺度法則估算地球上存在著1兆種物種,絕大多數為微生物,這一觀點雖然引起爭議,卻也點燃了學術界的討論。

指標與趨勢

隨著1992年《生物多樣性公約》的簽署,生物保護成為國際社會的一項重要任務。為了描述全球生物多樣性的變化,各種指標相繼出現,但目前並不存在統一的所有有效物種的指標。生態學家們使用不同的方法來衡量生物多樣性的變化。

如“生物體指數”(LPI)是一種基於種群的指標,綜合多種脊椎動物物種的數據來生成單一指數,2012年的全球LPI顯示減少了28%。

此外,根據國際自然保護聯盟(IUCN)編制的紅色名錄指數,能夠測量保護狀態隨時間的變化。包括完全分類的物種:哺乳動物、鳥類、兩棲類和珊瑚。然而,由於數據可獲取性的挑戰,這些指數受到限制,特別是對於稀有物種的數據缺乏考量。

生物多樣性指標夥伴關係於2006年成立,旨在促進生物多樣性指標的發展和推廣,增進指標的可獲取性。這些努力希望能提供更全面的生態環境指標來捕捉生物多樣性丧失的庞大印象。

生物多樣性是地球上生命的基石,但隨著物種滅絕和生境喪失,這一人類如何保護和理解地球上的生命多樣性問題仍然是一個未解之謎,而這也讓我們不禁思考,未來的生物多樣性將何去何從?

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