赤道為何成為生物天堂？

○陶詩秀

在我們這個星球上，眾多的生物都集中在靠近赤道的狹小地域，使這一帶的物種豐度遠遠高于其他區域。目前還不知道究竟有多少種生物生活在地球上，科學家們估計有200 萬～300O 萬。但通過對現在已知的上百萬種生物的分析，我們可以清楚地看到，從極地到赤道，物種數量在明顯地增加。物種豐度梯度，不論從物種分布的跨度還是物種數量來看，都隨著緯度的增加而急劇減少。從極地到赤道，物種豐度差在2～3 個數量級，而且這一變化在所有主要分類學單位中均可見。只有寥寥可數的幾種樹生長在廣袤的加拿大、地中海沿岸的北歐諸國和西伯利亞等地，但卻有成千上萬種樹生長在亞馬遜盆地、馬來西亞群島和剛果一帶。沿著阿拉斯加和加拿大的北方海岸線行走，人們最多只能發現20 余種鳥類生息在一個區域，而在中美洲相應面積的區域內，至少有五六百種鳥類生活著。物種梯度分布的這一規律不僅在陸地生物中存在，在海洋生物中也存在。有人研究了海岸甲殼綱生物的分布狀況后發現，在北冰洋里只有十來種，而在靠近赤道的太平洋里，卻有100 余種分布在大小相似的區域里。

跟任何形式的曲線分布一樣，物種豐度梯度的存在也有例外。某些小的分類學單位，如科和屬可能在地球各地沒什么大的變化，而它們所在的門和綱卻會有相當大的變化。同樣，鳥的種類肯定隨著緯度的升高而減少，而企鵝的分布就不一定是這樣了。在靠近赤道的沙漠里，生活的物種也少得可憐，難以與溫帶森林里相比。所以，為理解大范圍的物種豐度梯度，我們必須研究較大的范疇，也不能拿不同的生態環境作比較，而只能在相同或相似條件下進行比較。如果遵守了這一規律，我們發現物種豐度與緯度成反比這一論斷幾乎是完全正確的。物種豐度的這一差異，不僅表現在數量上，也表現在分類學單位上。不用說，證明物種豐度梯度的存在容易，而要回答為什么會存在這一梯度，為什么大多數生物喜歡生活在低緯度地區就難得多了。

有一種理論認為，“時間”是一個決定因子。持有這種觀點的人認為，生物的起源受到當地氣候條件的嚴重制約，溫帶和極地可以繁衍生物的時代比熱帶赤道地區晚得多，所以這些地區物種的增生繁殖滯后于熱帶赤道地區。我們認為用歷史發源和生物進化的觀點來解釋物種豐度的理論并不準確，因為地球曾經歷過不同嚴酷程度的冰川期，而不同冰川期的同緯度地區并沒有形成物種豐度的明顯差異。

第二種理論認為，太陽光入射能量的高低是決定物種豐度的首要條件，這就是所謂的“生產率決定論”或叫“物種——能量水平相關論”。這一理論認為，當其他條件相同時，太陽光入射能量的高低決定了地球上物種豐度梯度的產生和存在。因為赤道附近接收的太陽能最高，這一帶應是地球上生產率最高、最富有的地方，除非溫帶和寒帶的生物能比熱帶生物更有效地利用光能。但是，有許多例外情況不符合這一推論，至少我們可以說：能量決定論是脆弱的。

還有一種理論認為，氣候的穩定性決定了物種豐度梯度的形成。溫度、雨量、濕度、風及其他環境因子的絕對平均值可能比不上這些因子本身在一定時間周期(如一年)內的變化幅度對物種豐度的影響大。這就是說，周期性的劇冷、劇熱、干旱、洪澇等對這一地區物種豐度會有很大的影響。氣候穩定性對物種豐度的影響可以從兩方面來看。首先，當某一地區的氣候穩定時，其資源就比較有保障。其次，在這種環境條件下，一個特定的物種比較容易找到自己最喜歡的食物而得到充分的生長。毫無疑問，這些都非常有利于形成豐富的物種。

然而，單個生物群落在特定地域的生態學并不能說明地球上物種分布的總趨勢。從加拿大北部大片紅松林里近乎單一的物種分布到熱帶雨林中的百花齊放、萬紫千紅，其物種豐度的差異是很難僅僅用生態學的觀點來說明的。筆者認為，物種誕生與消亡的速率一定與物種梯度在地球上的存在有關。這一見解不同于“時間決定論”。溫帶、寒帶物種較少，并不是因為那些地方物種起源的歷史較短，而是因為在那里新物種誕生的速率較低。存在于熱帶地區的“物種爆炸”現象似乎是這一理論的最好佐證。如果我們能證明新物種誕生的速率在熱帶比溫帶、寒帶高得多，而且物種滅絕的速率沒有明顯的差異，那么，我們就能看到像現在這樣的物種豐度梯度。

堅持“新物種誕生速率決定物種豐度”的觀點，必須回答一個根本性的問題，即為什么會存在這種在物種起源速率上的差異？絕大多數研究者認為，當群體中的一部分突然與主體分離，或生活環境發生變化，導致了這一小群體特有的發育與進化史，最終形成新種。這一過程被稱為地理環境型物種起源。哈佛大學的狄克·盧旺汀及許多贊同這一學說的人認為，地理上的孤立和遺傳學上亞群體間基因交換(雜交)的限制，是新物種誕生的第一個必要條件。在赤道附近，幾乎任何物種都可能發現一塊適宜生存的區域，找到足夠的食物，因而為廣泛而零星的分布創造了條件。生物群體的這一零星分布很可能直接導致了大量物種密集于赤道附近。在高緯度地區，像北極洲，環境條件十分惡劣，除了極少數經過長期適應的物種以外，很難有新種產生。這一理論雖然能夠較圓滿地解釋現在地球上物種分布不平衡的現象，但我們還是應該考慮到赤道附近穩定的氣候條件對豐富物種的貢獻。物種從赤道到極地的分布梯度之所以產生，首先是因為新物種要易于在低緯度地區產生，但這個梯度的長期維持，還得借助平穩的熱帶氣候和較高的太陽光能。

要想真正解開物種豐度這個謎，科學家們還得做許許多多的工作，驗證許多假設和理論，才能找出一個在幾百萬年生物進化史上起主導作用的因子。赤道附近豐富的物種資源的存在，也向環境保護工作者提出了新的要求。熱帶雨林——這一地球上物種資源的巨大寶庫的迅速減少，不僅會對氣候條件產生不可估量的影響，而且會使地球失去千千萬萬個物種，最終將威脅人類的生存和發展。讓我們每一個人都來為保衛熱帶雨林資源作力所能及的貢獻，為維護地球良好生態環境而努力！