达尔文未解之谜:解开物种丰富的秘密

　　斯里兰卡挂鹦鹉(Loriculus beryllinus)只生活在斯里兰卡。它在全球范围内是一种非常稀有的物种，这意味着个体很少。

　　

多年来，对生物多样性的全球观察揭示了一种潜在的一致模式，表明有多少物种是常见的，极其罕见的，或者介于两者之间。

一个多世纪的自然观察揭示了物种丰富的一致模式:虽然大多数物种都很罕见，但它们并不是非常罕见，只有少数物种非常常见。这些所谓的全球物种丰度分布已经完全揭示了一些受到良好监测的物种群体，比如鸟类。

然而，对于其他物种群体，如昆虫，面纱仍然部分未被揭开。这是由德国综合生物多样性研究中心(iDiv)、马丁·路德大学哈雷-维滕贝格分校(MLU)和佛罗里达大学(UF)领导的一个国际研究小组在《Nature Ecology and Evolution》杂志上发表的研究结果。这项研究表明，生物多样性监测对于探测地球上的物种丰度和了解它们如何变化是多么重要。

“谁能解释为什么一个物种分布范围广，数量多，而另一个亲缘物种分布范围窄，数量少?”150多年前，查尔斯·达尔文在他开创性的著作《物种起源》中提出了这个问题。一个相关的挑战是了解有多少物种是常见的(众多)，有多少是罕见的，即所谓的全球物种丰度分布(gSAD)。

上个世纪提出了两种主要的gSAD模型:统计学家和生物学家R. A. Fisher提出，大多数物种非常罕见，而更常见的物种数量下降(所谓的对数序列模型)。另一方面，工程师兼生态学家F. W. Preston认为，只有少数物种实际上非常罕见，大多数物种具有某种中等水平的普遍性(所谓的对数正态模型)。然而，直到现在，尽管经过了几十年的研究，科学家们还不知道哪个模型描述了地球真正的gSAD。

解决这个问题需要大量的数据。该研究的作者使用了全球生物多样性信息设施(GBIF)的数据，并下载了1900年至2019年在自然界中观察到的超过10亿个物种的数据。

第一作者Corey Callaghan博士说:“GBIF数据库是各种生物多样性相关研究的惊人资源，特别是因为它汇集了从世界各地的专业和公民科学家那里收集的数据。”他在斯坦福大学和斯坦福大学工作时开始了这项研究，现在在佛罗里达大学工作。

Callaghan和他的同事们将下载的数据分为39个物种组，例如鸟类、昆虫或哺乳动物。他们分别编制了各自的全球物种丰度分布(gSAD)。

研究人员发现了一种潜在的普遍模式，一旦物种丰度分布完全揭示，这种模式就会出现:正如对数正态模型所预测的那样，大多数物种是罕见的，但不是非常罕见，只有少数物种是非常常见的。然而，研究人员还发现，只有苏铁和鸟类等少数物种的面纱才被完全揭开。对于所有其他物种群体，数据还不够。

“如果你没有足够的数据，看起来好像大多数物种都非常罕见，但随着越来越多的观察结果的加入，情况就会发生变化。你开始发现，事实上，稀有物种比稀有物种要多。在比较1900年的物种观测数据时，你可以看到苏铁和鸟类的这种转变，当时可用的数据较少，与我们今天更全面的物种观测结果相比。这很有趣:我们可以清楚地看到揭示完整物种丰度分布的现象，正如普雷斯顿几十年前预测的那样，但直到现在才在整个地球的规模上得到证明。”

Callaghan说:“尽管我们已经记录了几十年的观察结果，但我们只揭开了少数物种群体的面纱。我们还有很长的路要走。但对我来说，GBIF和数据共享确实代表了生物多样性研究和监测的未来。”

这项新研究的发现使科学家们能够评估不同物种群体的gSADs已经被揭示了多少。这可以回答另一个长期存在的研究问题:地球上有多少物种?这项研究发现，虽然对某些类群，如鸟类，几乎所有物种都已被识别，但对其他类群，如昆虫和头足类动物，情况并非如此。

研究人员认为，他们的发现可能有助于回答达尔文的问题，即为什么有些物种罕见，而另一些物种很常见。他们发现的普遍模式可能指向控制物种的普遍性和稀有性的一般生态或进化机制。

虽然正在进行更多的研究，但人类仍在继续改变地球的表面和物种的丰富程度，例如，通过使常见物种变得不那么常见。这使研究人员的任务变得复杂:他们不仅需要了解物种丰度是如何自然进化的，还需要了解人类的影响是如何同时改变这些模式的。在达尔文的问题最终得到解答之前，可能还有很长的路要走。

参考文献:“Unveiling global species abundance distributions” by Corey T. Callaghan, Luís Borda-de-água, Roel van Klink, Roberto Rozzi and Henrique M. Pereira, 4 September 2023, Nature Ecology & Evolution.