科普丨《生命大趋势》：从生物多样性到人类文明的未来

推动地球进入“人类世”的神秘力量在哪里？

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精华笔记 

本书作者威廉·伯格任职于美国芝加哥自然博物馆，主要从事生物多样性研究，同时也是一位颇有名望的科普作家。作者认为，生物在进化过程中，必然走向复杂化和多样化。人类及人类文明，就是多样化的结果，也是复杂化的结果。

一、为什么会产生生物多样性？

生物多样性是指，在特定的生态系统中，各种生物组成的多样化程度，主要指标是物种数量。

目前生物学家公认的推动生物多样性的最根本的力量是有性生殖。

有性生殖就是需要雌雄两性合作生育后代的生殖模式，是真核生物采用的主要繁殖模式。

在有性生殖过程中，雌雄两性的生殖细胞先进行减数分裂，再合并为受精卵，然后发育为一个完整的个体，其间会经过复杂的基因重组，所以后代兼具父母的基因功能，但又和父母性状有所不同。有性生殖可以不断制造新的个体，甚至制造新的物种。

多细胞生物的不断涌现，是推动生物多样性的第二种重要动力。细胞越多，组合形式就越复杂，越能呈现明显的生物多样性。

第三种推动多样化的力量是地理隔离。如果一座山脉将一个种群分隔开来，彼此无法交配，这个种群就会渐渐变成两个不同的物种，这就是地理隔离。

推动生物多样性的第四种重要动力是生态分化。东非维多利亚湖中的丽鱼原本来自相同的祖先，却在100多万年的时间内分化为数百个物种。它们住在同一片大湖中，彼此并没有地理隔离。有的丽鱼生活在湖底、有的生活在近岸草丛中、还有的生活在乱石之间，它们食用不同的食物，占据不同的生态空间，渐渐完成了多样化进程。

除此之外，染色体突变也会推动物种分化，比如植物的多倍体化。

二、生物多样性表现为哪些特点呢？

地球生物多样性分布最基本的格局，就是陆地生物多样化水平远远高于海洋。海洋和陆地生物多样性差异的主要原因，与植物及其光合作用总量有关。由于海水营养贫瘠，加上深海光线不足，光合作用总量有限，很难养活大量生物。陆地则光照充足，土壤又可以为植物提供丰富的营养。

陆地物种多样性主要取决于温度和湿度。在气候温和、水量充沛的地方，比如热带雨林，生物多样性程度很高。而在干旱寒冷的地带，生物多样性则相对较低，比如在沙漠、南极和北极等地区，生物多样性就明显较低，温带地区则介于两者之间。 

另外，物种多样性还会随居住面积变化而变化。以岛屿为例，岛屿面积越小，物种数量越少。面积越大，则物种数量越多。

生物多样性也常随海拔高度变化而变化，其中以中等海拔地区的生物多样性最为丰富。在低海拔地区，由于光照相对较弱，导致生物量相应减少。而当海拔更高时，温度会不断降低，同时存不住水分，因而不利于植物生长。

在某个特定的生态系统中，生物多样性常与其中的生物个体数量有关。如果某种生物个体数量太多，成为所谓的优势种，就会压制其他物种的生长，导致生物多样性下降。

生态系统有多种机制可以维持生物多样性，其中最根本的机制仍是生态位。生态位相当于某种生物在生态系统中的座位，不同的生物应该占据不同的生态位。比如，尽管许多植物都生长在同一片土地上，但由于高矮不同、生长时间不同、对土壤和水分的要求不同，能避免直接的竞争。 

第二种维持生物多样性的机制是生活史。生活史可以决定许多生物性状，比如寿命就是生活史的重要环节。有的植物生长很快、死得也早，许多草本植物就是这样。而有的木本植物则可以生长几十年甚至上百年，它们的生长和生殖策略和草本植物完全不同。每种植物都经历着不同的生活史，同时也决定了彼此之间的生物学差异。

第三种机制是干扰。干扰指能够干扰生物群系现状的生态因素，可分为物理干扰和生物干扰。风雨灾害等，就是物理干扰。寄生虫和捕食风险等，就是生物干扰。各种干扰因素共同作用，对生物多样性起到了制约作用，确保不会出现一家独大、赢家通吃的情况。

第四种维持多样性的机制是合作共生。比如昆虫为花朵传粉，昆虫得到了营养，花朵完成了传粉任务，两者都能从中受益，构成典型的合作共生关系。

在合作共生之外，生物之间还存在生存竞争。尽管自然界中的物种数量非常惊人，但总数仍然是有限的，所有生物都要投入到无止境的生存竞争中去，因此很难无限扩展生物多样性。

生物在产生后代时，并不能保证百分之百不出错，变异必然发生，所以多样化必然呈现。而在多样化的进化方向中，必然有一个方向指向复杂性。 生存竞争是复杂性的重要推手。当进化的压力越来越大时，应对竞争的策略也会越来越复杂，与此对应的是，生物机体结构也会趋于复杂，最终出现无休止的军备竞赛。

生物走向复杂有三种途径。第一种途径是协同进化。两个物种彼此协作，共同进化的现象。第二个途径是结构深化，也就是深度开发身体结构，并赋予其新的功能，增加生物体的复杂性。 第三个途径是软件更新。许多生物通过共生获得全新的生存能力，以此提升复杂度。

三、生物多样性与人类文明

在各种动物类型中，哺乳动物的相对脑容量较高。原始的灵长类动物受到恐龙的压制，主要在夜间活动，脑容量与其他哺乳动物并没有明显差异。在恐龙灭绝后，灵长类动物开始向树冠层发展，那里有大量的果实和昆虫，可以为大脑发育提供充足的营养。而在树冠层活动需要强大的立体视觉能力和彩色视觉能力。

立体视觉需要双眼前移，这造成了一个副作用，导致双眼只能看到前方，使得灵长类动物面临着一个潜在的风险，那就是无法及时发现身后的天敌。灵长类动物的解决方案是结伴行动，彼此替对方观察后面的情况，以此提高群体安全水平。所以灵长类动物基本都是群居动物，后来进一步发展为社会性动物。

人类的祖先也曾在树冠层生活，后来随着气候的改变，大量森林退化，人类祖先开始进入草原生活。全新的生态环境提出了全新的生存挑战，为了适应草原生活，人类祖先渐渐进化出了直立行走的能力，以此拓展视野，以便及时发现天敌和猎物。而直立行走又解放了双手，可以用来制造工具，并成为刺激人类大脑进化的重要动力。

在智能发展的基础上，人类的社会化属性得到了充分提升，进一步获得了语言能力、制造工具的能力、发明文字的能力，为文化的发展奠定了坚实的基础。而此后的农业起源、科学革命与工业革命，都是文化发展的结果。究其根源，其实都来自于生物多样性的简单推动。没有多样性，就没有人类文明。

书名：《生命大趋势》

作者：[美] 威廉·C.伯格

撰稿人：史钧（生物学博士，著有《其实你不懂进化论》《疯狂人类进化史》等科普作品）

编辑：阿柑

主播：路琨

制作：匀绮工作室

监制&运营:郑涵 王雨

总编辑:赵雅楠