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            27, 11月 2022
            地球上有多少只螞蟻?科學家:我們數出來了

            如果被問到童年認識的第一種昆蟲,大部分人的答案或許都是螞蟻。原因無他——螞蟻實在太多了,而且幾乎遍布陸地上(除南極之外)的每一個角落。

            著名生物學家、“社會生物學之父”愛德華·威爾遜(Edward Wilson)就格外偏愛這些小小的生物。他將螞蟻和其他無脊椎動物稱為“主宰世界的小東西”(the little things that run the world):“它們(螞蟻)數量驚人。如果智人沒有作為靈長類動物偶然出現在非洲草原上,并遷徙到全世界,其他星系的訪客降臨到地球上時(記住我的話,他們遲早會來的),一定很愿意把地球稱為‘螞蟻星球’?!?/p>

            然而對于這些“地球真正的主宰”,我們幾乎一無所知。我們甚至無法回答一個最基本的問題——地球上有多少只螞蟻?

            “螞蟻占據了所有昆蟲總生物量的三分之二。它們有幾百萬個物種,而我們對此幾乎一無所知?!薄獝鄣氯A·威爾遜(圖片來源:原論文)

            這個問題不僅關乎人類的好奇心。我們都知道,螞蟻在生態系統中扮演著難以忽視的作用:它們傳播種子、松動土壤、加速有機物分解。而小小的螞蟻能擁有如此重要的生態地位,與它們的龐大數量密不可分。

            因此,螞蟻有多少只,成為了許多生態學家曾嘗試回答的問題。威爾遜和生態學家伯特·霍爾多布勒(Bert Hlldobler)就曾進行過一些粗略的計算:他們根據英格蘭東南部的昆蟲密度,簡單外推了全球昆蟲的數量,再假設螞蟻總量約占所有昆蟲的1%,最終得出了10只和另一個你或許聽說過的結論:螞蟻的生物量(以干重,也就是含碳質量計算)約等于全人類的生物量(當時全球人口約為50億)。

            顯然,無論是以單個地區外推全球的昆蟲總量,還是估算螞蟻占昆蟲總量的1%,這樣的計算結果都稱不上準確。我們也可以換個角度思考這個問題:如果想要估計一個學校有多少人,當然可以統計全市的學生總數,再除以這個市有多少所學校,來得到一個粗略結果。

            但還有另一個更準確的方法——統計這個學校的每個班有多少人,再將每個班的人數加起來。

            最近,基于類似的方法,中國香港大學的研究團隊得到了一個新的螞蟻普查數字:2×10只。

            這個數字或許很難讓人有什么實感,但我們可以換個角度來看:平均下來,每個人對應了260萬只螞蟻,螞蟻的總生物量(干重)約為1200萬噸,占全人類生物量的20%,大約等于兩座胡夫金字塔的重量。

            這項研究發表于《美國科學院院刊》(PNAS),這是第一個“自下而上”估計螞蟻總量的方法。研究者根據不同地區的螞蟻密度調查,分別估算出不同生物群系中螞蟻的平均數量。這里的生物群系是指氣候和地理條件相近的區域,例如熱帶雨林、溫帶草原等,就像是一個學校里的不同班級。再將各個生物群系的螞蟻數量相加,就得到了全球螞蟻的總數。

            這些區域數據大多是從已有文獻中找到的,也有一部分是研究團隊自己前往采樣的。在篩選過往文獻計算螞蟻數量時,研究者特別選擇了經典的溫克勒凋落物提取法:把特定區域的落葉和表層土打包帶走,通過充分晾干,統一收集凋落物中的蟲子。這個方法可以充分收集一定面積內地表的昆蟲,但也存在一些問題。因為采集往往在白天某個很短的時間段內進行,所以忽略了不同時間昆蟲數量的變化。而且在一些缺少凋落物的地方,比如開闊的草地,就不適用這個方法了。

            因此,作為補充,研究團隊還選擇了另一種方法:陷阱法。這個方法只需要在地上安置好陷阱,收集一定時間內掉入的螞蟻。顯然這個方法無法給出單位面積內螞蟻的準確數量,但通過對比,就能判斷不同地區螞蟻的活動強度,和溫克勒凋落物提取法搭配,就能推算其他地區螞蟻的數量。

            這樣一來,如果假設每個生物群系內螞蟻種類和生態環境對螞蟻數量的影響可以忽略,就能根據不同生物群系的面積來外推螞蟻的總量。

            當然,這樣的方法只適用于地棲螞蟻,還有大量螞蟻生活在樹上。因此研究團隊還納入了霧化劑殺蟲法獲得的數據。這種方法利用霧化的殺蟲劑,統一殺死特定區域內植被上的昆蟲,再將死去的昆蟲一起收集起來。這種方法的生態成本和人工成本比較高,因此這類數據很少,但也能夠作為參考來計算樹棲螞蟻的數量。

            黃色代表凋落物法得到的樣本數據,藍色代表陷阱法得到的樣本數據(圖片來源:原論文)

            將地棲螞蟻和樹棲螞蟻加起來,就得到了2×10只這個數據。這個數字看起來很大,但研究者認為,螞蟻的實際總數很可能遠遠不止于此。

            這項研究的通訊作者帕特里克·舒爾特海斯(Patrick Schultheiss)幾乎肯定,螞蟻的線:“我們還只是在表面摸索?!币环矫?,這項計算只涵蓋了地棲螞蟻和樹棲螞蟻,完全排除了地下的穴居螞蟻;另外中非、東南亞等地區的相關研究較少,這可能會導致一些螞蟻密集的地區被錯過。

            計算出的不同生物群系的螞蟻密度,黃色代表凋落物法,藍色代表陷阱法,顏色越深代表密度越高。(圖片來源:原論文)

            這項研究的作者之一薩比娜·諾滕(Sabine Nooten)也說:“如果螞蟻的實際總數比我們現在的估算結果高出一個量級的話,我也不會感到驚訝?!?/p>

            不過對于研究者來說,這項研究帶來的最重要的結果,或許并非這個數字本身,而是它展現出了現代關于生物多樣性的研究中,依然存在的大量空白。

            “一些我們從教科書上看到的、深以為然的數據和結果,可能并不準確?!?這項研究的作者之一,王潤璽在文章中這樣分享研究背后的故事,“有時候這些數據甚至只是研究早期,人們基于非常有限的數據進行的大膽推測。這些知識為我們認識世界提供了重要的信息,但不經意間,也讓我們戴上了一副叫“經典”的枷鎖,并奉為真理?!?/p>

            而這項研究與其說提供了一個準確的數字,不如說是為更多的相關研究打下了基礎。隨著時間的推移,或許我們對螞蟻和更多生物多樣性的了解會有所增加,逐漸填滿這些空白。

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