世界上的物种正在演奏音乐椅：它将如何结束？

2018 年 6 月，180 辆汽车在丹麦和德国部分地区展开了一场盛大的昆虫狩猎活动。热情的市民博物学家在他们的车顶上安装了白色的漏斗形网，在城市、农田、草原、湿地和森林中漫游。司机将他们的“昆虫手机”运送给哥本哈根丹麦国家历史博物馆和莱比锡德国综合生物多样性研究中心的科学家。研究人员对收集物进行干燥和称重，以确定每个景观中飞行昆虫的总质量。他们预计会有一些坏消息。前一年，德国科学家发现自然保护区中的飞虫生物量在 27 年 1 中下降了 76%。类似的研究导致新闻头条大肆宣扬“昆虫灭绝”和“昆虫末日”。英国专栏作家乔治·蒙比奥特在《卫报》中写道：“虫害：农业比气候崩溃更具灾难性”。但是当研究人员统计 InsectMobile 结果 2 时，他们并没有看到到处都有下降的迹象。农业领域的昆虫生物量总量高于预期，实际上除了他们研究中的城市之外的所有地方都高于预期，这有待同行评审 2. 莱比锡中心的昆虫学家、该研究的合著者 Aletta Bonn 说这可能是因为农民使用的化肥导致植物生长茂盛，并在整个生态系统中产生反响。也就是说，她警告说，并非研究区域内的所有昆虫物种都表现良好。有些可能会蓬勃发展，有些则不然。 “我们确实需要更好地了解哪些昆虫受到影响以及影响程度，”波恩说。 “我认为所有农业都不好的概括——我不会这么说。”这些发现与生物学家 Mark Vellend 和他的同事在加拿大东部北方森林边缘的树木研究中所看到的产生了共鸣。他们发现，自一个多世纪前欧洲和美国定居者开始清理土地以来，云杉、东部白雪松、东部铁杉和美国山毛榉一直在努力维持它们的根基。但是杨树、纸桦树、枫树和香脂冷杉正在蓬勃发展 3. 在加拿大魁北克省舍布鲁克大学任教的维伦德每年都会向他的学生提出一个问题：如果他们要计算该省的植物种类，自欧洲人到来以来，这个数字是上升还是下降？到目前为止，大多数学生都弄错了。 “他们中的许多人惊讶地发现 [物种] 比 500 年前多 25%，当时欧洲血统的人在这里踏足，”Vellend 说。生物多样性研究中发生了一些奇怪的事情。长期以来，科学家们一直警告说，动植物物种正在以惊人的速度消失。 2019 年，一个由数百名研究人员组成的国际小组编写了有史以来最全面的生物多样性报告，他们得出的结论是，约有 100 万种动植物物种正面临灭绝。最重要的是，自工业革命以来，人类已经清除了景观并砍伐了世界上近三分之一的森林——所有这些都对保护物种而言不吉利。

因此，科学家们自然而然地认为，他们所看到的几乎所有地方都会发现生物多样性急剧下降。但他们没有。并且正在形成一种共识，即即使物种在全球范围内以惊人的速度消失，科学家们也不能总能检测到局部水平的下降。一些物种、种群和生态系统确实正在崩溃，但其他物种的消退速度更慢，保持稳定甚至繁荣。这不一定是好消息。在大多数地方，当旧物种离开或消失时，新物种正在迁入，从而改变了社区的特征。这具有重要意义，因为小规模的生物多样性具有巨大的重要性；它提供人类和其他生物所依赖的食物、淡水、燃料、授粉和许多生态系统服务。 “生态系统在全球范围内不起作用，”英国圣安德鲁斯大学的生态学家 Maria Dornelas 说。 “我对当地规模的生物多样性发生了什么感兴趣，因为这是我们所经历的规模。”科学家们表示，很明显存在生物多样性危机，但对细节仍有很多疑问。哪些物种会消失？新社区会是健康和可取的吗？快速变化的生态系统能否应对气候变化？保护行动的目标应该在哪里？为了找到答案，科学家们需要从世界各地的现场现场获得更好的数据，这些数据在很长一段时间内定期收集。世界上大部分地区都不存在此类数据，但科学家们正试图填补欧洲的空白。他们正在规划一个名为 EuropaBON 的综合网络，该网络将结合研究地块、公民科学家、卫星传感器、模型和其他方法，为非洲大陆生成源源不断的生物多样性数据。这项努力将为欧洲决策者提供信息，他们将在各国下次开会更新联合国生物多样性公约 (CBD) 时推动达成一项强有力且可验证的全球生物多样性协议，该公约是一项旨在阻止和扭转生物多样性丧失的国际公约。生物多样性是一个变形术语，已被以多种方式使用。 CBD 采取了广泛的方法，将其定义为“所有来源的生物体之间的可变性”。它说，这包括“物种内、物种之间和生态系统的多样性”。 “每个人都可以接受这样的定义，”英国约克大学的生态学家 Chris Thomas 说。 “这意味着不同的人可以选择包含在这个包罗万象的定义中的不同方面，几乎可以找到他们想要的任何趋势。”科学家通过许多指标衡量生物多样性，但最常见的是物种丰富度：该地区物种数量的简单计数。他们还检查不同生物的相对丰度——一种称为物种均匀度的指标——并跟踪物种的身份以了解“群落组成”。更复杂的是，科学家有时会统计生物量而不是物种丰富度，尤其是在昆虫方面。

使用这些措施，世界正在失去生物多样性的最明确信号来自物种簿记员国际自然保护联盟。研究发现，目前全球有 26% 的哺乳动物、14% 的鸟类和 41% 的两栖动物受到威胁。其他组的可用数据不足，例如大多数植物和真菌。过去几个世纪的灭绝率远高于人类开始改造地球之前的水平；一些估计表明，目前的比率是背景水平的 1,000 倍。一项计算估计，如果高速率继续下去，那么在 14,000 年内，我们可能会进入第六次大灭绝——这一事件类似于 6500 万年前地球上大约四分之三的物种灭绝，包括恐龙 4。对于最濒危的物种，丧钟可能会在几十年内敲响。更多坏消息来自联合国支持的生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）——该组织发布了 2019 年的报告，警告称约有 100 万种物种面临灭绝威胁。报告还发现，由于人类活动，当地陆地生态系统中本地物种的丰度平均下降了 20% 左右。另一份引起广泛关注的生物多样性报告来自保护组织 WWF 和伦敦动物学会等组织。每年，他们都会制作地球生命力指数，该指数收集了 4,806 种脊椎动物的 27,695 个种群的数据。去年，该报告指出，鸟类、哺乳动物、鱼类、两栖动物和爬行动物的种群数量在 1970 年至 2016 年间平均下降了 68%。一些研究人员担心，这样的平均数字会隐藏很多细微差别，因为许多人可能错误地假设平均值适用于大多数物种。多内拉斯喜欢通过指出“普通人”只有一个乳房和一个睾丸，并且并不存在来说明危险。去年，蒙特利尔麦吉尔大学的生物学家 Brian Leung 和他的同事重新分析了 2018 年的地球生命力指数数据，发现少数人口正在灾难性地下降，大大拉低了平均值。如果将这些异常值从计算中剔除，则该指数中 98.6% 的人口将保持稳定或增加或减少的速度较慢 5. “我们并不是说没有问题，”梁说，他强调下降仍然很糟糕. “但在使用这些真正广泛的全球指标时应该谨慎，即使它们是非常有力的陈述。但它们可以掩盖很多变化，并受到极端异常值的驱动。”当科学家们谈论世界进入第六次大灭绝时，有时会忘记时间尺度。过去地球历史时期的灭绝率是每百万年计算的，目前，研究人员看到脊椎动物物种以每世纪约 1% 的速度消失，其中大部分发生在岛屿上。德国综合生物多样性研究中心的保护生物学家、IPBES 专家组的联合主席 Henrique Pereira 说，目前很明显存在生物多样性危机，尽管速度不确定。 “这并不意味着没有下降。这意味着如果出现下降，它比我们想象的要小得多。”

那么第六次大灭绝正在发生吗？ “好吧，还没有，如果你想要我对它的科学评估。但它会开始吗？是的，也许开始了，”佩雷拉说。 2012 年，Vellend 和他的同事决定通过查看世界各地的一组单独的野外站点来了解植物生物多样性的情况。他们汇编了超过 16,000 项研究，其中科学家对植物进行了至少 5 年的监测，发现只有 8% 的研究指出物种总数大幅下降。大多数地块显示生物多样性没有变化，下降幅度较小，甚至有所增加 6. 该研究被 Nature 拒绝，一位评论者担心记者会混淆结果并给人一种生物多样性没有问题的错误印象。 Nature 发言人表示，同行评审过程是保密的，编辑决定不是出于对潜在媒体报道的考虑。 （Nature 的新闻团队在编辑上独立于其期刊团队。）Vellend 最终于 2013 年在美国国家科学院院刊上发表了这项研究 6。他的结论很快得到了多内拉斯和她的同事、该大学的生态学家安妮马古兰的支持自 2010 年以来，圣安德鲁斯一直在编制名为 BioTIME 的生物多样性实地研究数据库。该数据库现在拥有来自全球 600,000 个地点的约 50,000 个物种的超过 1200 万条记录。在对全球 100 个野外地点进行的一项研究中，多内拉斯和她的同事曾预计会发现物种丰富度和丰度下降，但数据显示并非如此。许多地点的生物多样性正在下降，但同样比例的地方正在改善。大约 20% 没有随着时间的推移而发生变化。总体而言，没有明显的趋势 7. 起初，研究人员并不相信结果，因此他们通过多种方式重新分析了数据，最终在 2014 年发表了研究结果。

“这是巨大的震惊。这是怎么回事？”没有参与这项研究的佩雷拉说。多内拉斯说反应不一。有些人担心结果可能会被误解为表明生物多样性一切正常。其他人走得更远。 “有些人质疑我们的诚信，这让我感到被冒犯，因为成为一名有道德的科学家是我工作的核心，”她说。 “但其他人联系我们说，'哦，有趣，这与我的经历相符。'”从那时起，许多研究着眼于海洋、河流和昆虫中的生物多样性——几乎任何人们可以想到的分组或生物群落的——发现没有明显的下降趋势。但这并不意味着生态系统保持静止。 Dornelas 和她的同事继续挖掘 BioTime 数据库，并发现地球 8 上几乎所有地方的当地社区的物种组合都在迅速变化（参见“生活中的生活”）。她说，随着一些居民消失，殖民者迁入并增加物种丰富度，因此“平均生态系统”显示物种数量没有变化甚至增加，她说，她通常对平均数为 9 持谨慎态度。这可以最清楚地看到在孤立的岛屿上，世界上 95% 的物种灭绝都发生在那里。以新西兰为例，在不到 800 年前，在人类首次定居之前，那里没有哺乳动物掠食者。从那时起，新西兰近一半的地方性鸟类已经灭绝。但是，尽管物种灭绝，新西兰的生物多样性（以物种丰富度衡量）随着时间的推移而有所改善，维伦德说。大陆鸟类取代了失去的地方性鸟类。植物生物多样性表现良好；不到 10 种本地物种已经灭绝，岛上现在有 4,000 种植物，而在人类定居之前有 2,000 种。并且有超过两打新的陆地哺乳动物。多内拉斯说，教训是物种丰富度或丰度数字可能无法说明全部情况。相反，科学家需要知道一个群落中所有物种的身份，并追踪它们的相对丰度。这将使他们能够了解哪些物种正在减少，哪些可以成为保护目标。大陆上的情况类似，只是完全灭绝的情况较少。在过去的 140 年里，丹麦有 50 种植物物种的丰度和分布范围有所下降，但 236 种植物的栖息地有所扩大。绝大多数保持稳定 10. 研究 1980 年以来欧洲鸟类的科学家发现，175 种鸟类正在减少，而 203 种正在增加 11. 稀有鸟类的表现要好于更常见的物种，例如家麻雀 (Passerdomesticus)。 Leung 和他的同事们对北美和欧洲的脊椎动物进行的一项研究发现，虽然两栖动物正在全面减少，但其他分类群的赢家和输家的比例大致相同 12。

甚至珊瑚似乎也表现出同样的模式：在 1981 年至 2013 年间，加勒比海和印度洋-太平洋地区的 26 个属变得更加丰富，而 31 个属减少了 13 个。随着研究的增多，科学家们越来越认为生物多样性不是加州大学圣地亚哥分校的生态学家丹·格林伯格（Dan Greenberg）说，到处都在下降，所有分类群都在下降。 “潮流正在转变，”他说，“但该领域正在努力解决如何将其转化为公众受众，或者这在社会后果方面意味着什么。”德国奥尔登堡大学的生态学家 Helmut Hillebrand 强调，这并不意味着不存在生物多样性危机。一些科学家担心异常高的更替率以及某些种群的不稳定信号本身可能预示着生态崩溃。人类正在将物种带入新的环境，导致殖民化。气候变化促使喜欢温暖的物种扩展到新的区域，而适应寒冷的物种正在失败。此外，生长迅速且对居住地不太讲究的通才物种正在人类改造的景观中繁衍生息。格林伯格说，需要高度特定环境或分散性差的专家很容易被孤立，这增加了他们的灭绝风险。举个例子：两栖动物。 “如果那个环境发生了一些变化，你真的不能很容易地跳到另一个站点，”他说。人员流动可能导致遥远的社区越来越相似——这一过程被称为同质化，已在特定地区和分类群中得到记录。 2015 年，里斯本大学的生物地理学家 César Capinha 和他的同事发现，由于人类的旅行和贸易，远至弗吉尼亚、新西兰和南非的温带地区的蜗牛种群具有共同的物种 14。 同样，在丹麦的植物研究中，科学家们发现植物群落越来越像彼此，并以通才为主。科学家们担心这样的景观可能无法适应环境变化。 Dornelas 敦促在解释迄今为止看到的变化时要谨慎。目前还没有关于同质化的强有力的全球研究来了解这种情况发生的程度。而且栖息地破碎化程度也有所增加，这可以抵消这一过程。 “我们通常不会同时谈论这两个问题，”Dornelas 说。 “我现在学会了在看到数据显示之前不要假设我知道发生了什么。”托马斯说，科学家们还观察到殖民者与居民混合以迅速形成新的杂交物种的情况，尤其是在植物中。但尚不清楚这些杂种会持续多久，大多数其他群体通常需要一百万年左右才能形成新物种。加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的进化生物学家 Dolph Schluter 说，今天的许多野兽可能会在这个过程赶上之前灭绝。 “我们将失去很多古人。短期内任何进化都无法取代它们，”Schluter 说。

由于数据差距，全球生物多样性研究存在重大偏差。大多数物种记录来自欧洲和北美；来自热带地区的数据很少，热带雨林仅占地球表面的 7%，就容纳了一半的物种。即使在地球上监控最丰富的地方，比如欧洲，数据也是零散的。 “我们正在努力阅读这本书，但我们只有几封信，”佩雷拉说。 Pereira 和他的同事正在欧洲设计一个名为 EuropaBON 的自上而下的监控网络，可以添加更多字母，甚至句子。该项目已收到欧盟委员会提供的 300 万（350 万美元）资金，并于去年 12 月启动。 Pereira 和 EuropaBON 的科学协调员兼德国哈勒-维滕贝格马丁路德大学的环保主义者杰西卡·容克 (Jessica Junker) 组建了一个由 350 名国家保护机构、非政府组织、科学家和政府官员组成的社区。 Pereira 说，首要目标之一是创建一个地图，以识别数据差距以及要跟踪的指标列表。在最初的三年阶段结束时，EuropaBON 旨在为监测网络建立一个协调中心。随着时间的推移，它必须是可复制和维护的。 Dornelas 说，缺乏资金阻碍了该项目的全球版本，称为 GEO BON，EuropaBON 正是基于该项目。为了控制成本，EuropaBON 打算使用现有的长期监测站点。在存在数据缺口的地方，科学家们将使用传感器、气象雷达和无人机等技术或公民志愿者开展新的跟踪工作，他们已经在欧洲进行了 80% 的生物多样性监测。 EuropaBON 还将使用土地覆盖、植被生长和其他当地生物多样性指标的卫星数据。数据流将与建模相结合，随着时间的推移和整个欧洲生成无缝的生物多样性数据。 Pereira 说，计划是该项目的数据将帮助欧盟委员会决定资助哪些研究来资助欧洲大陆的生物多样性。在 5 月份的 EuropaBON 利益相关者会议上，......