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海洋为什么这么贫瘠?

 大科技杂志社 2019-11-09

在地球上,海洋约占地表总面积的71%,陆地只有约29%,但据统计,80%的地球物种生活在陆地上,只有15%的物种生活在海洋中,剩下的5%生活在淡水中,陆地上的物种数量比海洋的多五倍多!按理说,物种的生存会受空间的限制,海洋面积广阔,为什么海洋的物种没有陆地上多呢?

这事说来话长。其实五亿年前,在地球地质历史上,发生了一件大事件:寒武纪生命大爆发。在2000多万年里,海洋里突然涌现了数量惊人的新物种,现代的大多数动物“门”正是在这一时期从海洋中诞生。可那时的陆地依旧是生命的“不毛之地”,没有复杂的生命形式,没有植物,没有动物,其生物多样性绝对比不上海洋。

但并不是所有的好开头都代表着有好的结尾。在大约距今1.25亿年前的白垩纪,陆地物种数量赶超了海洋物种。这是为什么呢?

少了一点“地理屏障”

实际上,别看海洋面积大,有的时候,面积大,可不是什么好事。

今天世界上最小的海洋是北冰洋,大约只有1400万平方千米,面积最大的洋是太平洋,大约是1.556亿平方千米。相比而言,人们没法统计最小的陆地有多小,因为陆地分布地更分散,岛屿数量不计其数。

正是由于海洋面积大,总体而言,海洋是一个能够互通的大水域,生物可以很容易地从一个区域迁徙到另外一个区域,但陆地就不同了,陆地之间有更多的地理隔绝,物种更难迁徙。比如,一个物种要想从一个岛屿跨越到另一个岛屿,就必须想办法能“渡海”,对于一些飞行能力不强或者游泳能力不强的动物来说,这是困难的。

虽说地理隔绝让动物们没有更大的栖息地,但能增加物种的多样性。比如一些物种可能会只在某个地区进化出来,如无尾熊和红袋鼠,仅产于澳洲。另外一方面,一些原本属于某个物种的一部分群体,因为和群体失去了交配机会,也会各自继续演化,最终演变成许多不同的物种。相比而言,海洋就没有这一优势。

植物很难在海洋中生存

植物在地球的生物多样性中扮演着重要作用。一方面,植物在保持土壤肥力、保证水质以及调节气候等方面发挥了重要作用,使得地球变得更“宜居”,另一方面它们也为动物提供食物来源和住所。在陆地上的热带雨林里,有着最大的物种多样性,这些热带森林生态系统覆盖地球表面不到10%,但却拥有拥有全球约75%的物种。

今天在植物王国中,开花植物占据主导地位。现知开花植物有1万多属,20多万种,占植物界的一半,它们为动物们提供了源源不断的食物来源。而在白垩纪时期,陆地物种数量之所以爆发式增长,也是因为开花植物开始在陆生植物中占统治地位,这些植物比它们的祖先更善于利用光合作用,在陆地上繁殖得非常迅速。开花植物为动物们创造了更多的食物和栖息地。靠着以开花植物的果实、根茎为食,一类小型动物,即早期兽亚纲动物,在白垩纪中期获得了发展,后来它们成为了大部分哺乳动物(包括人类)的祖先。

比起陆地,绝大多数海洋的“初级生产力”(即有机物生产能力)都非常低,低到沙漠的水平,真正“肥沃”的海洋只存在于大陆边缘的浅海区,在这些区域,阳光较充足,水草茂盛,鱼群密集。海洋的其他区域则不仅温度非常低,盐分高,而且随着海水的深度增加,光的穿透性越来越弱,在海洋最深处,没有任何光照。温度过低、光照缺乏等,这些因素使得大部分植物难以在海洋里大面积繁殖,更不要说大部分动物赖以生存的开花植物了,所以海洋动物种类就少了。

昆虫很难在海洋中繁衍

除此之外,水和空气在粘度、密度、氧气和二氧化碳的浓度、导电性和透明度上有所不同,而这些差异也会影响生物的多样性。

现在,昆虫是地球上种类及数量最多的动物,地球上已知的动物种类中有85%以上是昆虫,目前已经被人类命名的昆虫种类约有100多万种,昆虫学家估计地球上的昆虫种类应该多达3000万种以上,可以说世界上大部分动物种类其实就是昆虫。如果没有昆虫,陆地上生物的多样性也会骤降。

然而,虽然昆虫在陆地上繁衍得很成功,但在海洋中则会处于劣势。因为海水的密度比空气大,像昆虫之类的小动物,在水中行动起来会更困难。

不只是它们会行动不便,昆虫们交配也会更难。在自然界中,一些雌性昆虫在性成熟后,会释放一种叫性信息素的化合物,能引发雄性昆虫的性冲动,吸引它们向释放源定向飞行。在空气中,这种化合物能随气流扩散,但水能稀释掉这种化合物,让其难以传播。

同时,一些学者认为,在海水中,开花植物(需要昆虫授粉)和昆虫之间互惠互利的关系也没法存在。因为海水中有许多浮游动物和浮游植物,假如海洋中真的有一些授粉的昆虫,在寻找海洋开花植物的途中,这些昆虫就会被水中的食物吸引,而半途放弃,使得海洋中的开花植物没法得到授粉。但在空中飞行时,昆虫们就不会碰到意外的食物来源。

今天,昆虫、开花植物是陆地上最大的两个生物家族,海洋没法为它们提供繁衍的良好条件,其生物多样性自然也就比不上陆地了。

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