动物物种与生物多样性

物种是生物学家命名和比较生物的基本单位。最广泛传授的定义是由进化生物学家恩斯特·迈尔提出的生物学物种概念,它将物种描述为一组在自然界中能够杂交并产生可育后代,且在繁殖上与其他这类群体隔离的生物。现代实践使用几种互补的物种概念,包括形态学、生态学和系统发育学定义,因为生物学概念难以应用于化石、无性生物和微生物。

生物多样性通常在三个相互关联的层次上描述。遗传多样性指物种内部的变异,是进化的原材料,也是允许种群适应疾病、干旱和其他压力的储备。物种多样性指特定区域内物种的数量和丰度,这是公众最熟悉的层次。生态系统多样性指整个景观或整个地球上栖息地和生态过程的范围,从珊瑚礁和红树林到草原、北方森林和深海平原。

生命名录是与世界自然保护联盟和Species 2000合作维护的联盟,汇编了数百个分类学数据库的经验证物种清单。其2024年版本包括大约216万种已描述物种,涵盖生命的所有界,其中约150万种是动物。由卡米洛·莫拉及其同事撰写、2011年由英国皇家学会发表的一项被高度引用的统计分析,从新的高级分类单元发现速度的放缓中推断,地球上大约存在870万种真核生物,其中约780万种是动物。这个数字的不确定性很大,此后发表的修订估算继续就总数及其收敛速度展开辩论。

无论选择哪种估算,其含义都是相同的:当今活着的大多数动物物种尚未被科学正式描述。它们大多是热带森林、土壤和深海中的小型无脊椎动物。了解它们是谁、生活在哪里以及如何相互作用,是现代生物多样性研究的核心科学任务,而且随着土地利用和气候变化对栖息地的改变,这一任务变得日益紧迫。

分类学是命名和分类生物体的学科。其基础是林奈式的,以瑞典博物学家卡尔·林奈命名,他在十八世纪的著作建立了属和种的双名法系统。每种正式描述的动物都有一个由两部分组成的拉丁名称,以斜体书写,在整个生物学中是唯一的。例如,家犬是Canis familiaris;非洲象是Loxodonta africana。欧洲、伊斯兰世界和东亚的早期博物学传统为该系统奠定了基础,关于动植物的前现代著作在古代文明页面有更广泛的讨论。

在物种级别之上,林奈分类法将生物嵌套在一系列不断扩大的等级中。经典的七级等级体系是界、门、纲、目、科、属和种。现代实践插入了额外的等级,如顶部的域和中间级别的亚科或族,并将许多传统分组视为临时性的而非绝对的。动物界(Animalia)是真核生物多细胞界中的一个。

自二十世纪下半叶以来,分类越来越多地受到分支系统学的指导,这是由德国昆虫学家威利·亨尼希开发的方法,严格按照共同的进化祖先对物种进行分组。分支系统学分析产生称为系统发育的分支图,绘制谱系如何随时间分裂。分子系统发育学读取基因和全基因组的序列,已成为新系统发育证据的主要来源,并修订了长期存在的分组。例如,爬行动物不再被视为一个单一整齐的纲,因为鸟类作为兽脚类恐龙的现存后代嵌套在爬行动物谱系内。

分类学也是一种实用的基础设施。可靠的名称支撑着世界自然保护联盟、《生物多样性公约》、海关和检疫服务、农业和公共卫生机构以及国际贸易监管机构(如《濒危野生动植物种国际贸易公约》)的工作。没有稳定的名称列表,来自不同国家不同观察者的数据就无法可靠地进行比较。

哺乳动物是温血脊椎动物,以毛发或皮毛、产奶的乳腺和三块中耳骨为特征。大约已描述了6,500种,随着分子研究拆分曾被归为一组的隐存谱系,这个数字一直在稳步增长。尽管与无脊椎动物相比相对稀少,但哺乳动物包括地球上许多最大的动物,也是保护机构最密切监测的大多数物种。

哺乳动物纲分为三个亚群。单孔类,今天由澳大利亚和新几内亚的鸭嘴兽和几种针鼹代表,产卵而非产活胎。有袋类,如袋鼠、考拉、负鼠和袋熊,产下发育不良的幼崽,这些幼崽附着在乳头上完成生长,通常在育儿袋内。胎盘哺乳动物是最大的群体,在出生前通过胎盘滋养幼崽,并主导大多数大陆动物区系。

在胎盘哺乳动物中,啮齿类和蝙蝠是迄今为止最多样化的目。啮齿目包括小鼠、大鼠、松鼠和豪猪,包含约五分之二的所有哺乳动物物种。翼手目即蝙蝠,是第二多样化的目,也是唯一能够真正飞行的哺乳动物类群。灵长目是一个相对较小的目,约有500种,包括狐猴、懒猴、眼镜猴、猴子、猿和人类。食肉目、偶蹄目、鲸目等构成了哺乳动物树的其余部分。

海洋哺乳动物说明了该群体的适应能力。鲸鱼和海豚即鲸类,完全水生,从与现代鹿和河马有关的小型有蹄祖先演化而来。海豹、海狮和海象等鳍足类保留了上岸的能力。海牛目,包括海牛和儒艮,在浅热带水域的海草床上吃草。陆地上的巨型动物,包括大象、犀牛和大型猫科动物,在它们仍然足够多以发挥生态作用的地方继续塑造生态系统。

鸟类是有羽毛的恒温四足动物,起源于中生代的小型兽脚类恐龙。目前约认定有11,000种,随着分子证据拆分或合并先前接受的物种,这一计数继续得到完善。鸟类栖息在包括南极洲在内的每个大陆,并利用从公海到高山草甸的栖息地。

雀形目即栖息鸟类,包含大约一半的所有鸟类物种,包括大多数鸣禽。非雀形目包括鹰、雕和猫头鹰等猛禽;鸭、鹅和天鹅等水禽;滨鸟;信天翁、海燕和企鹅等海鸟;以及高度智能的鹦鹉,构成鹦形目。不会飞的鸟类,包括鸵鸟、美洲鸵、鸸鹋、食火鸡和几维鸟,集中在南半球,保留了许多古老特征。

迁徙是鸟类世界最引人注目的行为之一。许多雀形目鸟类在繁殖地和越冬地之间跨越大陆;北极燕鸥进行任何动物中最长的年度迁徙,每年在极地地区之间旅行。迁徙路线由环志站网络、康奈尔鸟类学实验室运营的eBird等公民科学平台以及在过去二十年中迅速扩展的追踪技术监测。

鸟类多样性集中在潮湿的热带地区。亚马逊盆地、安第斯山脉北部的山地森林和新几内亚岛共同承载着数千种物种,其中许多是特有的。这些地区是国际鸟类保护组织以及管理异常丰富鸟类区系的热带国家政府野生动物机构的核心关注点。

爬行动物和两栖动物通常在旧的总括术语爬行动物区系下一起研究,包括鸟类和哺乳动物之外一些物种最丰富、生态上最重要的四足动物。大约已描述了11,800种爬行动物和8,800种两栖动物,随着分子工具揭示先前隐藏在广泛分布种群中的物种,这些数字每年都在增加。

现存爬行动物分为四大类:龟和陆龟,独特地将身体包裹在骨壳中;新西兰的喙头蜥,古老谱系的唯一幸存代表;鳄类,包括鳄鱼、短吻鳄、凯门鳄和恒河鳄;以及极其多样化的有鳞类,包括蜥蜴、蛇和无肢的蚓蜥。热带森林和干旱地区拥有最大的爬行动物多样性。特别是蛇类物种,近年来随着基因组证据阐明蟒蛇、蝰蛇、眼镜蛇和游蛇之间的关系,经历了广泛的分类修订。

两栖动物包括蛙和蟾蜍(无尾目)、蝾螈和蝾螈(有尾目)以及无肢、穴居的蚓螈(裸蛇目)。它们的可渗透皮肤在气体交换和水分调节中起作用,使它们对环境变化特别敏感。自二十世纪后期以来,两栖动物遭受了异常严重的全球性衰退,由IUCN全球两栖动物评估和合作机构记录。一种壶菌真菌Batrachochytrium dendrobatidis已在各大洲传播,与栖息地丧失、污染和气候变化一起,被认为导致了许多热带两栖动物种群的崩溃或灭绝。

尽管面临这些压力,热带地区的爬行动物和两栖动物多样性仍然非凡。马达加斯加、亚马逊、圭亚那地盾、中美洲、印度西高止山脉和东南亚岛屿都拥有大量特有的爬行动物区系。这些地区中有几个与本页稍后讨论的生物多样性热点直接重叠。

鱼类是最多样化的脊椎动物群体。大约已正式描述了35,000种,来自深海、珊瑚礁和探索不足的淡水系统的新物种继续以高速率被命名。从严格的分支系统学意义上讲,这个分组不是单一的进化谱系,因为包括人类在内的四足动物嵌套在鱼类家族树中。然而,出于实际目的,生物学家用鱼类来描述水生的、有鳃的脊椎动物。

海洋鱼类栖息于每个海洋区域。印度-太平洋地区的珊瑚礁,特别是横跨印度尼西亚、菲律宾、马来西亚、巴布亚新几内亚、所罗门群岛和东帝汶部分地区的珊瑚三角区,拥有比地球上任何其他地区更多的珊瑚礁鱼类物种。金枪鱼、旗鱼和鲨鱼等远洋物种巡游于开阔水域。深海和超深渊鱼类栖息于一千米以下黑暗、寒冷、高压的环境中,许多物种拥有生物发光器官和特化的感觉系统。

鉴于河流和湖泊仅包含地球水量的一小部分,淡水鱼类多样性令人惊叹。仅亚马逊盆地就包含数千种已描述的鱼类,非洲大湖,特别是马拉维湖、坦噶尼喀湖和维多利亚湖,是慈鲷适应性辐射的教科书例子。美国鱼类和野生动物管理局以及美国渔业学会等机构研究的北美淡水鱼类包括数百种小范围分布的鲦鱼、镖鲈和鲇鱼,具有高度保护关注。

凤尾鱼、鲱鱼、金枪鱼、鳕鱼、鲑鱼和虾等商业上重要的物种支撑着养活数十亿人的产业。联合国粮食及农业组织监测这些种群的状况,并报告说,越来越多的已评估海洋渔业以生物学上不可持续的水平捕捞。水产养殖现在生产全球消费的水生动物的一半以上。可持续渔业管理、保护区和可追溯供应链是现代海洋政策的核心支柱。

昆虫是地球上物种最丰富的动物群体。大约已正式描述了一百万种,对真实总数的可靠估计范围从五百万到一千万。它们存在于包括南极洲在内的每个大陆,并占据几乎所有陆地和淡水栖息地。海洋昆虫相对稀少,但甲壳类,它们的近亲,主导海洋节肢动物多样性。

鞘翅目即甲虫,是单一最多样化的昆虫目,约有400,000种已描述物种,这一事实促使英国生物学家J·B·S·霍尔丹评论说,造物主如果存在的话,一定对甲虫有着过分的喜爱。鳞翅目即蝴蝶和蛾,包含约180,000种已描述物种,在授粉和森林、草原和花园的食物网中发挥核心作用。膜翅目,包括蚂蚁、蜜蜂、黄蜂和叶蜂,包括其合作群体可以主导生态系统的社会性昆虫,其授粉服务对农业不可或缺。双翅目即真蝇,包含负责授粉、分解以及传播疟疾和锥虫病等人类和牲畜疾病的物种。

蜘蛛、蝎子、螨虫和蜱构成蛛形纲。仅螨虫就被认为在土壤以及植物和动物上包含数十万种未描述物种。甲壳纲包括螃蟹、龙虾、虾、藤壶、磷虾以及构成许多海洋食物网营养基础的大量桡足类。多足类,即蜈蚣和马陆,是全球森林凋落物中丰富的分解者。

昆虫和其他节肢动物提供的生态服务难以夸大。它们为大多数开花植物授粉,回收有机物和营养物质,疏松土壤,作为捕食者和寄生物调节害虫种群,并作为数万种脊椎动物的猎物。来自欧洲和北美长期监测计划的证据表明,许多昆虫群落的生物量和丰度在最近几十年大幅下降,这一趋势引起了世界自然保护联盟、国家研究委员会和全球公民科学网络的协调关注。

动物学的发现时代远未结束。每年约有18,000种动物、植物、真菌和微生物被正式描述,随着新栖息地被探索、新工具被应用以及新分类学家进入该学科,这一总数已经保持了几十年的稳定。大多数新动物物种是小型无脊椎动物,但在任何给定年份都会描述数十种新脊椎动物,包括哺乳动物、爬行动物、两栖动物和鱼类。

深海仍然是最大的前沿。施密特海洋研究所、蒙特雷湾水族馆研究所和伍兹霍尔海洋研究所等机构运营的载人和机器人潜水器定期带回以前从未见过的物种的标本和视频片段。深海平原、热液喷口和海底峡谷支撑着半个世纪前科学界未知的群落。热带森林,特别是在亚马逊、刚果盆地、新几内亚和东南亚山脉,只要研究人员能够在那里工作,就会继续产生新的蛙类、蜥蜴、鸟类和昆虫物种。

土壤微型动物群代表另一个鲜为人知的前沿。螨虫、线虫、跳虫和微小的环节动物栖息于森林和草原土壤的每一克中,但只有一小部分被命名。分子方法现在允许研究人员识别隐存物种,即外部看起来相同但在繁殖和遗传上不同的谱系。因此,曾被认为很了解的整个类群已经分裂成许多物种。

公民科学已成为发现和监测的重要驱动力。iNaturalist和eBird等全球平台每年从志愿博物学家那里积累数千万观察记录,他们拍摄和记录世界各地的物种。经专家审核后,这些记录直接输入全球生物多样性信息设施和生命百科全书等研究数据库。它们产生了新的分布记录、新的行为观察,并且在越来越多的情况下,正式的物种描述。

五个被广泛认可的直接驱动因素导致了当代动物生物多样性的大部分损失。生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(简称IPBES)和IUCN红色名录反复识别出同一清单:栖息地丧失和退化、野生种群的过度开发、外来入侵物种、污染和气候变化。新兴的野生动物疾病越来越被视为第六个主要驱动因素,特别是对两栖动物、蝙蝠和野生鸟类。

栖息地丧失是单一最广泛的威胁。将热带森林、湿地和原生草原转变为农田、种植园和基础设施,既消除了物种,也消除了维持它们的生态过程。联合国环境规划署世界保护监测中心(UNEP-WCMC)以及英国皇家学会和北美主要大学等大学研究小组详细绘制了人类土地使用的累积足迹。

过度开发影响直接为食物、药物、贸易或文化用途而收获的物种。海洋种群的过度捕捞、鸟类、爬行动物和哺乳动物的不受管制的野生动物贸易,以及对象牙、犀牛角和穿山甲鳞片等产品的需求,导致许多种群急剧下降。《濒危野生动植物种国际贸易公约》规范跨境野生动物贸易,而国家机构以不同的成功程度执行国内收获法。

外来入侵物种,通过航运、园艺、宠物贸易和其他人类活动引入,破坏本地群落,并在岛屿上造成了特别严重的灭绝。污染,包括营养物质径流造成的沿海死亡区、塑料废物以及越来越多的合成化学品,以通常在视觉观察阈值以下运作的方式降解栖息地。气候变化重新洗牌物种的地理分布,改变迁徙和繁殖的时间,并增加种群几乎没有机会跟踪的极端事件的频率。气候与生物多样性之间的关系在气候变化页面进一步探讨。

许多科学家现在认为,当前的灭绝速度已经升高到足以被描述为第六次大灭绝事件,在因果意义上,虽然在绝对规模上尚未达到,但与化石记录中记录的五次大灭绝相当。英国皇家学会和其他主要学院发表的评论将最近的灭绝速度与深时基线进行比较,并得出结论,灭绝正以比背景水平高几个数量级的速度发生。其他研究人员强调这类计算中的相当大不确定性,并警告不要夸大单一框架。没有争议的是,许多物种正在迅速衰退。

国际生物多样性保护主要通过《生物多样性公约》进行协调,该公约于1992年在里约热内卢地球峰会上开放签署,现在几乎所有世界各国政府都加入了。该公约有三个核心目标:生物多样性的保护、其组成部分的可持续利用,以及利用遗传资源产生的利益的公平公正分享。它由《卡塔赫纳生物安全议定书》和《关于获取和惠益分享的名古屋议定书》补充。

在昆明和蒙特利尔举行并于2022年12月结束的第十五次缔约方大会上,各方通过了昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架。其标题目标,通常称为30x30,呼吁到2030年有效保护和管理至少百分之三十的世界陆地、内陆水域、沿海地区和海洋,特别关注生物多样性重要性高的地区。该框架设定了关于降低物种灭绝风险、遏制有害激励措施以及扩大对发展中国家的财政和科学支持的额外目标。

由全球专家组网络维护的IUCN濒危物种红色名录是动物、植物和真菌灭绝风险的权威全球清单。物种被置于从无危到易危、濒危和极度濒危,到野外灭绝和灭绝的类别中。红色名录评估为国家野生动物法、国际贸易监管以及政府和私人资助者的保护投资优先排序提供信息。

恢复是可能的。美国白头海雕在二十世纪中叶因暴露于杀虫剂DDT而濒临灭绝,在该杀虫剂受到限制和美国濒危物种法的持续保护下,已在北美反弹。2016年,IUCN在中国数十年的栖息地恢复和反偷猎工作后,将大熊猫从濒危重新分类为易危。加利福尼亚秃鹫、阿拉伯羚羊、欧洲野牛以及几种小型哺乳动物通过圈养繁殖、重新引入和基于社区的保护已恢复到其以前范围的部分地区。然而,这些成功仍然是更广泛趋势的例外,需要持续投资才能持续。

伦敦动物学会、史密森尼国家动物园和主要水族馆等动物学机构作为保护组织本身发挥着越来越重要的作用。它们资助和配备现场项目,维护在野外灭绝的物种的保险种群,培训下一代保护科学家,并让公众参与生物多样性的案例。它们的工作得到美洲NatureServe、联合国环境规划署及其合作机构以及在各大洲活跃的非政府组织的补充。

所有CountryReports内容的详细引用、数据参考和机构来源列在来源页面。以下国际组织、自然历史博物馆和学术机构是我们用于动物多样性和保护内容的主要权威机构。每个链接都指向该机构的主页。

国际保护和生物多样性机构

• 世界自然保护联盟(IUCN) — IUCN濒危物种红色名录、专家组评估和世界保护区委员会。
• 生物多样性公约(CBD) — 条约文本、缔约方大会决定和昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架。
• 联合国环境规划署(UNEP) — 全球环境展望报告和生物多样性政策分析。
• UNEP-WCMC(世界保护监测中心) — 保护地球数据库和物种贸易监测。
• 世界自然基金会地球生命力报告 — 对全球受监测脊椎动物种群趋势的机构评估。

自然历史博物馆和研究机构

• 史密森尼国家自然历史博物馆 — 动物学收藏,脊椎动物学、昆虫学和无脊椎动物学研究部门。
• 史密森尼热带研究所 — 在巴拿马为基地的新热带地区长期生态研究。
• 美国自然历史博物馆 — 脊椎动物和无脊椎动物学科学研究部门以及生物多样性与保护中心。
• 自然历史博物馆(伦敦) — 超过八千万件物品的标本收藏和分类学和生物多样性研究计划。
• 英国皇家学会(伦敦) — 同行评审期刊,包括发表关于物种计数、灭绝速度和系统发育学基础工作的Proceedings B。
• 伦敦动物学会 — 动物学研究所研究、EDGE of Existence项目以及与世界自然基金会关于地球生命力指数的合作。

物种数据库和公民科学平台

• 全球生物多样性信息设施(GBIF) — 来自全球博物馆、标本馆和公民科学家的生物多样性发生记录的开放获取聚合器。
• 生命百科全书(EOL) — 来自可信合作伙伴的物种信息综合,由史密森尼学会托管。
• NatureServe — 美洲物种和生态系统的保护状况评估。
• 生命名录 — 与Species 2000一起维护的已描述物种综合全球清单。

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