地球上有多少只蚂蚁?科学家:我们数出来了
2万兆,20 000 000 000 000 000,2后⾯跟着16个零:这是地球上蚂蚁的(⼤概)数量。如果被问到童年认识的第⼀种昆⾍,⼤部分⼈的答案或许都是蚂蚁。原因⽆他——蚂蚁实在太多了,⽽且⼏乎遍布陆地上(除南极之外)的每⼀个⾓落。著名⽣物学家、“社会⽣物学之⽗”爱德华·威尔逊(Edward Wilson)就格外偏爱这些⼩⼩的⽣物。
他将蚂蚁和其他⽆脊椎动物称为“主宰世界的⼩东西”(the little things that run the world):“它们(蚂蚁)数量惊⼈。如果智⼈没有作为灵长类动物偶然出现在⾮洲草原上,并迁徙到全世界,其他星系的访客降临到地球上时(记住我的话,他们迟早会来的),⼀定很愿意把地球称为‘蚂蚁星球’。”
然⽽对于这些“地球真正的主宰”,我们⼏乎⼀⽆所知。我们甚⾄⽆法回答⼀个最基本的问题——地球上有多少只蚂蚁?“蚂蚁占据了所有昆⾍总⽣物量的三分之⼆。它们有⼏百万个物种,⽽我们对此⼏乎⼀⽆所知。”——爱德华·威尔逊(图⽚来源:原论⽂)
不仅是好奇这个问题不仅关乎⼈类的好奇⼼。我们都知道,蚂蚁在⽣态系统中扮演着难以忽视的作⽤:它们传播种⼦、松动⼟壤、加速有机物分解。
⽽⼩⼩的蚂蚁能拥有如此重要的⽣态地位,与它们的庞⼤数量密不可分。因此,蚂蚁有多少只,成为了许多⽣态学家曾尝试回答的问题。
威尔逊和⽣态学家伯特·霍尔多布勒(Bert H?lldobler)就曾进⾏过⼀些粗略的计算:他们根据英格兰东南部的昆⾍密度,简单外推了全球昆⾍的数量,再假设蚂蚁总量约占所有昆⾍的1%,最终得出了101?只和另⼀个你或许听说过的结论:蚂蚁的⽣物量(以⼲重,也就是含碳质量计算)约等于全⼈类的⽣物量(当时全球⼈⼜约为50亿)。
显然,⽆论是以单个地区外推全球的昆⾍总量,还是估算蚂蚁占昆⾍总量的1%,这样的计算结果都称不上准确。我们也可以换个⾓度思考这个问题:如果想要估计⼀个学校有多少⼈,当然可以统计全市的学⽣总数,再除以这个市有多少所学校,来得到⼀个粗略结果。但还有另⼀个更准确的⽅法——统计这个学校的每个班有多少⼈,再将每个班的⼈数加起来。
2万兆只最近,基于类似的⽅法,中国⾹港⼤学的研究团队得到了⼀个新的蚂蚁普查数字:2×101?只。这个数字或许很难让⼈有什么实感,但我们可以换个⾓度来看:平均下来,每个⼈对应了260万只蚂蚁,蚂蚁的总⽣物量(⼲重)约为1200万吨,占全⼈类⽣物量的20%,⼤约等于两座胡夫⾦字塔的重量。
这项研究发表于《美国科学院院刊》(PNAS),这是第⼀个“⾃下⽽上”估计蚂蚁总量的⽅法。研究者根据不同地区的蚂蚁密度调查,分别估算出不同⽣物群系中蚂蚁的平均数量。这⾥的⽣物群系是指⽓候和地理条件相近的区域,例如热带⾬林、温带草原等,就像是⼀个学校⾥的不同班级。再将各个⽣物群系的蚂蚁数量相加,就得到了全球蚂蚁的总数。
这些区域数据⼤多是从已有⽂献中找到的,也有⼀部分是研究团队⾃⼰前往采样的。
在筛选过往⽂献计算蚂蚁数量时,研究者特别选择了经典的温克勒凋落物提取法:把特定区域的落叶和表层⼟打包带⾛,通过充分晾⼲,统⼀收集凋落物中的⾍⼦。这个⽅法可以充分收集⼀定⾯积内地表的昆⾍,但也存在⼀些问题。因为采集往往在⽩天某个很短的时间段内进⾏,所以忽略了不同时间昆⾍数量的变化。⽽且在⼀些缺少凋落物的地⽅,⽐如开阔的草地,就不适⽤这个⽅法了。
因此,作为补充,研究团队还选择了另⼀种⽅法:陷阱法。这个⽅法只需要在地上安置好陷阱,收集⼀定时间内掉⼊的蚂蚁。显然这个⽅法⽆法给出单位⾯积内蚂蚁的准确数量,但通过对⽐,就能判断不同地区蚂蚁的活动强度,和温克勒凋落物提取法搭配,就能推算其他地区蚂蚁的数量。
这样⼀来,如果假设每个⽣物群系内蚂蚁种类和⽣态环境对蚂蚁数量的影响可以忽略,就能根据不同⽣物群系的⾯积来外推蚂蚁的总量。当然,这样的⽅法只适⽤于地栖蚂蚁,还有⼤量蚂蚁⽣活在树上。因此研究团队还纳⼊了雾化剂杀⾍法获得的数据。这种⽅法利⽤雾化的杀⾍剂,统⼀杀死特定区域内植被上的昆⾍,再将死去的昆⾍⼀起收集起来。这种⽅法的⽣态成本和⼈⼯成本⽐较⾼,因此这类数据很少,但也能够作为参考来计算树栖蚂蚁的数量。
将地栖蚂蚁和树栖蚂蚁加起来,就得到了2×101?只这个数据。这个数字看起来很⼤,但研究者认为,蚂蚁的实际总数很可能远远不⽌于此。这项研究的通讯作者帕特⾥克·舒尔特海斯(Patrick Schultheiss)⼏乎肯定,蚂蚁的真实数量⾼于2×101?:“我们还只是在表⾯摸索。
”⼀⽅⾯,这项计算只涵盖了地栖蚂蚁和树栖蚂蚁,完全排除了地下的⽳居蚂蚁;另外中⾮、东南亚等地区的相关研究较少,这可能会导致⼀些蚂蚁密集的地区被错过。
这项研究的作者之⼀萨⽐娜·诺滕(Sabine Nooten)也说:“如果蚂蚁的实际总数⽐我们现在的估算结果⾼出⼀个量级的话,我也不会感到惊讶。”不过对于研究者来说,这项研究带来的最重要的结果,或许并⾮这个数字本⾝,⽽是它展现出了现代关于⽣物多样性的研究中,依然存在的⼤量空⽩。
“⼀些我们从教科书上看到的、深以为然的数据和结果,可能并不准确。
”这项研究的作者之⼀,王润玺在⽂章中这样分享研究背后的故事,“有时候这些数据甚⾄只是研究早期,⼈们基于⾮常有限的数据进⾏的⼤胆推测。这些知识为我们认识世界提供了重要的信息,但不经意间,也让我们戴上了⼀副叫“经典”的枷锁,并奉为真理。”⽽这项研究与其说提供了⼀个准确的数字,不如说是为更多的相关研究打下了基础。随着时间的推移,或许我们对蚂蚁和更多⽣物多样性的了解会有所增加,逐渐填满这些空⽩。
你有多久没看到过蚂蚁了?