地球上到底有多少物種？

Science125個科學前沿問題解讀

地球上有多少物種？生物學家尚無確切的答案。人們只知道高等生物的大致數目。為什麼物種數目測不準？這是因為物種定義、分類方法、分類標準以及研究深度差別。然而，這並不妨礙我們用科學方法推測地球物種總數。

《科學通報》第21期特邀中國科學院動物研究所蔣志剛研究員為您解讀「地球上有多少物種?」。

蔣志剛，中國科學院動物研究所研究員，主要從事保護生物學和行為生態學研究。現任中國瀕危物種科學委員會常務副主任，中國野生動物保護協會科技委員會主任，中國動物行為學會理事長等。

大家熟知的大熊貓、丹頂鶴、牡丹都是物種。物種是一群與其他生物群體有顯著差別的生物個體，是生物進化的基本單元、生態系統的基本功能單元。然而，我們卻還不知道地球上究竟有多少物種。儘管這是一個生物科學的基礎問題。

地球上植物與動物的總數

地球上的物種繁多。新種的不斷被發現，科學家記錄的全球植物與動物種數一直在增加。全球植物與脊椎動物已經大致確定。目前全球有30~35萬種植物，包括苔蘚1.6萬種、蕨類1.3萬種、裸子植物1000種、有花植物26萬種。全球已經有33200多種魚類被科學描述，其中14000多種為淡水魚類。還有7493種兩棲動物、10272種爬行動物、10426種鳥類、5515種哺乳動物被科學家定名記錄。

地球上物種總數的估計

人們希望知道地球物種總數，於是提出了很多方法估計地球上的物種數目。如利用生物體型大小分布規律、物種緯度梯度丰度、物種與分布區面積關係、分類階元模式估計等，儘管半個世紀前人們即開始估計地球物種總數，估計物種數目的方法越來越複雜。目前各種物種總數目估計仍不一致, 人們未能得到一個地球物種總數估計值。但人們估計地球上約有50萬到1億種生物。86%的陸上生物和91%海洋生物還有待被發現。

為什麼未能得到一個地球物種總數

科學家們對地球上有多少物種這一問題仍沒有答案。原因來自於以下幾方面：

1

物種定義

生物分類的意見分歧來源於種的概念。物種是一個頗有爭議的概念，生物學界仍未能就物種定義取得一致意見。從柏拉圖和亞里士多德提出的模式種概念、達爾文的唯名論種概念（達爾文曾說過「物種這個名詞，我認為完全是為了方便起見，任意用來表示一群相互密切類似的個體的」），到群體種概念（生物種是一些具有形態和遺傳相似性的種群組成，種內個體的相似性大於種間個體的相似性）。還有表型種概念(生物種是表型上能識別的生物個體的集合)、生態種概念（物種是生態系統的功能單元，每個物種佔據一個生態位）、時間種概念（隨著時間的變化，一個物種的表型變化足以區別與其祖先區別時，即形成了一個新的種）、分支種概念(以生物進化每個分支事件，即兩個線系的衍征產生，作為物種的識別標準)。物種的概念還在演化，人們已經提出了數十種物種定義。

2

系統分類方法

分類學家過去多應用形態特徵對生物進行分類。後來，出現了數值分類方法和支序分類方法。現代分子生物學技術的飛速發展，打開了一扇認識生物起源分化的新窗口，為分類學提供了新的手段，出現了系統發育種概念。人們發現使用系統發育種概念發現的物種數目比使用非系統發育種概念發現的平均多121%。隨著這一概念廣泛被接受與應用，在今後的研究中人們會發現更多的新種。

3

分類學家的物種標準

分類學研究是一門基礎學科、也是一門經驗學科。不同分類學家的物種標準不同，對於一個種是否有效，一個分類單元的分合，往往仁者見仁、智者見智，無法取得統一意見。不僅研究不同類群的分類學家的物種標準不同，就是研究同一類群的分類學家的物種標準也不一致。分類學家曾以生殖隔離來區分物種，但是在實踐中發現，這一方法常常是不可取的。許多物種間隔離機制事實上是地理隔離，當兩個種的個體在自然界相遇時常常會產生雜交產生可育後代。然而，若不以生殖隔離來區分物種，物種的分類只能依靠專家的經驗標準。

4

研究中標新立異

分類學家在研究中標新立異，特別當新的證據出現時，一個物種常常被分裂為多個物種，一些物種也常常被合并為一個物種。正如常言所道；天下大勢，分久必合，合久必分。生物分類系統不斷變化，物種數目一直波動。

5

生物類群差異

除了我們通常熟悉的動物與植物外，地球上還有原生生物、藻類、噬菌體、病毒、細菌、真菌等生物。一些生物類群已經被深入研究，而另一些類群則缺乏研究。例如，分類學家們全面研究了哺乳類、鳥類、爬行類和兩棲類的分類，卻很少研究線蟲類的分類。一些物種的生境特殊，如深海生物、寄生生物、土壤生物。由於研究條件的限制，人們還沒有對這些生物開展深入研究。

6

不同地域研究不均衡

不同地區間開展的生物多樣性研究不均衡。2014年全球發表了10036篇有關生物多樣性的論文，其中有關厄瓜多、印度尼西亞、馬達加斯加和秘魯的論文僅比英國僅多4篇。而厄瓜多有些地區每半公頃土地上的昆蟲數就超過100000種，比英國所有物種數還多。

能得到一個地球物種總數嗎？

人們對地球物種總數的探討一直熱情不減。要得到這一問題的答案，除非一個分類學家或者他的團隊用同一方法在相對短的時間內（如一代人的時間內）研究了地球上所有生物。顯然，這是不可能的：一個人或一個團隊不可能完成所有的生物類群的分類研究，同一種分類標準也不可能適用於所有生物類群。當分類學家無法統一划分物種時，我們將不可能得到地球物種總數。然而，這並不妨礙我們研究梳理一個特定地域的物種數目，估計推測地球物種總數。

蔣志剛. 地球上有多少物種? 科學通報, 2016, 61: 2337–2343

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