世界动植物

动植物(flora和fauna)一词源于古典时期对植物和动物的拟人化称呼,Flora是罗马神话中的花神,Fauna则是与田野和森林相关的乡村女神。在现代生物学中,flora指某一地区或时期的所有植物物种,fauna指所有动物物种。世界动植物综合描述了地球的生命层,即生物圈,从极地冰盖到温带森林和草原,再到珊瑚礁和公海。真菌作为一个独立的生物界,在文化上常与植物并列,因为在较早的教科书中它们传统上与植物归为一类,尽管从遗传学角度看,真菌与动物的亲缘关系比与植物更近。

地球上的生命被分类为从域和界到门、纲、目、科、属、种的分类等级层次结构。现代系统学认可的三个域是细菌域、古菌域和真核域。真核域包含人们熟悉的植物界、动物界、真菌界,以及包括藻类、变形虫和其他单细胞生物在内的几个原生生物界。其中,植物和动物共同构成了陆地和水生生态系统中最显眼的组成部分,并主导着公众对生物多样性的认知,然而微生物却占据了已描述和未描述遗传多样性的最大份额。

全球生物多样性分布并不均匀。热带纬度地区拥有不成比例的大量物种,这种模式被称为纬度多样性梯度。亚马逊盆地、刚果盆地、婆罗洲、新几内亚和马达加斯加的湿润热带地区拥有最丰富的陆地生物群落,而菲律宾、印度尼西亚和巴布亚新几内亚围成的印度-太平洋三角区的珊瑚礁则拥有最高的海洋物种数量。岛屿往往进化出其他地方不存在的物种,孤立的山脉也贡献了特有物种的集中地,使它们的保护重要性远超其占地球表面的份额。

人类活动加剧了生物变化的步伐,许多科学家将当前时期描述为人类驱动的大灭绝事件。生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台在2019年报告称,约有100万种植物和动物物种面临灭绝威胁,其中许多将在几十年内灭绝。本文概述了植物和动物的主要类群、组织它们的生物地理框架、承载最大生物财富份额的热点地区和超级多样性国家,以及用于描述、监测和保护它们的制度工具。

生物的生物学分类起源于瑞典自然学家卡尔·林奈,他从1735年起陆续出版的《自然系统》建立了双名法命名规则以及界、纲、目、属、种的嵌套层次结构,这一体系至今仍在使用。林奈认识到宏观生命的两个界,植物界和动物界。在二十世纪,不断扩展的显微镜技术和分子工具迫使生命重新组织为更多的界,包括1969年Robert Whittaker的五界系统中将真菌作为独立类群,以及后来Carl Woese于1990年基于核糖体RNA序列提出的三域系统。

现代系统发育学区分三个域。细菌和古菌是原核生物,即没有细胞核的单细胞生物。古菌最初在极端环境中被发现,但后来发现在土壤和海洋中也很丰富,尽管表面相似,但与细菌形成独立的进化谱系。第三个域,真核域,包含所有具有膜结合细胞核的细胞生命,包括植物界、动物界、真菌界,以及包括绿藻、褐藻、硅藻、纤毛虫和黏菌在内的多样原生生物集合。真核细胞内的叶绿体和线粒体被认为是古代细菌内共生体的进化后代,正如Lynn Margulis所提出的。

在真核域内,植物界包括陆生植物,根据分类方法的不同,还包括几个藻类谱系。动物界包含摄食的多细胞异养生物,真菌是外部吸收营养的多细胞或单细胞异养生物。大规模生命之树项目,包括由惠康桑格研究所领导的达尔文生命之树计划,旨在对英国和爱尔兰的每一个真核生物物种进行基因组测序,作为全球努力的示范。类似的倡议如地球生物基因组项目,目标是在十年内对所有180万已知真核生物物种进行测序。这些基因组资源正在实时重塑生命之树,偶尔会重新排列仅从形态学理解其关系的类群。

真菌是一个独特的真核生物界,虽然在日常语言中常与植物归为一类,但在进化上与动物更接近。它们包括人们熟悉的蘑菇、霉菌、酵母、地衣和庞大的微生物多数。邱园的世界真菌状况报告显示约有15.5万已描述物种,而统计估计真实总数在220万至380万之间,这意味着只有约5%的真菌多样性得到正式命名。全球生物多样性信息设施和生命目录追踪真菌的出现记录,英国的MycoBank作为新真菌类群的国际命名注册机构。

真菌扮演三种广泛的生态角色。作为分解者,它们回收死亡植物材料并将养分返回土壤,如果没有这一功能,碳将积累,陆地生态系统将崩溃。作为共生者,它们与超过90%的陆生植物形成菌根联合,用植物制造的糖交换土壤养分,并与光合藻类或蓝藻结合形成地衣。作为寄生虫,它们引起许多植物病害,包括小麦锈病、栗疫病,以及壶菌病这种导致全球蛙类和蝾螈大幅下降的两栖动物疾病。

真菌对人类经济很重要。酵母发酵面包、啤酒、葡萄酒和生物燃料。从青霉菌提取的青霉素抗生素彻底改变了医学,随后源自真菌的药物包括环孢素和他汀类降胆固醇药物。双孢菇、香菇和平菇等食用菌进行商业栽培,而松露仍是世界上最昂贵的农产品之一。植物病理学真菌学家追踪威胁香蕉、咖啡和主要谷物的新兴真菌病害,随着气候变化改变分布,这一任务日益重要。

生物多样性通过科学机构和数字数据基础设施的互联网络进行测量和追踪。世界自然保护联盟(IUCN)维护受威胁物种红色名录,这是灭绝风险评估的全球标准。每个物种根据种群规模、下降和地理范围的定量标准进行评估,并被归入从无危、近危、易危、濒危、极危到灭绝的类别。截至2024年更新,红色名录已评估超过16.6万个物种,其中超过4.7万种面临灭绝威胁,包括约41%的两栖动物、37%的鲨鱼和鳐鱼,以及26%的哺乳动物。

总部位于哥本哈根的全球生物多样性信息设施(GBIF)汇总来自自然历史博物馆、公民科学平台和研究调查的出现记录。其数据集超过25亿条记录,任何人都可以免费访问。由物种2000和综合分类信息系统联合管理的生命目录提供了当前接受的物种名称的统一全球清单。由加州科学院和美国国家地理学会运营的iNaturalist已发展成为最大的公民科学生物多样性平台,拥有数百万用户贡献的超过2亿条研究级观察记录。项目特定平台包括eBird(康奈尔鸟类学实验室)用于鸟类,AmphibiaWeb(加州大学伯克利分校)用于两栖动物。

在机构层面,史密森尼国家自然历史博物馆、伦敦自然历史博物馆和邱园皇家植物园保存着锚定物种描述的参考标本,邱园的世界植物在线是权威的植物清单。现代方法包括DNA条形码,集中在圭尔夫大学的生命条形码数据系统(BOLD),以及环境DNA(eDNA)采样,从水或土壤中的微量遗传物质检测物种。这些工具共同大幅加速了物种发现和物种衰退监测的步伐,补充了几个世纪的描述性自然历史。

建立自我维持种群并危害本地生态系统、经济或公共健康的非本地物种被称为入侵物种。它们与栖息地丧失、过度开发和气候变化一起,位列全球生物多样性丧失的主要直接驱动因素。IUCN的入侵物种专家小组维护全球入侵物种数据库,追踪全球数千种已建立的入侵物种。岛屿生态系统尤其脆弱,那里的特有物种在没有哺乳动物捕食者或竞争者的情况下进化,消除入侵啮齿动物和猫的岛屿恢复计划已恢复了许多濒危海鸟、爬行动物和植物。

有充分记录的例子包括斑马贻贝(Dreissena polymorpha),从里海盆地传播到五大湖和欧洲,堵塞基础设施并取代本地淡水软体动物。蔗蟾(Rhinella marina)于1935年被引入澳大利亚以控制甘蔗害虫,已扩展到澳大利亚北部,并毒死试图吃它的捕食者。凤眼蓝(Pontederia crassipes)原产于亚马逊,但作为观赏植物被全球引入,从维多利亚湖到太湖窒息热带湖泊和河流。褐树蛇(Boiga irregularis)二战后随货物抵达关岛,到1980年代消灭了大部分本地森林鸟类。

其他高影响入侵物种包括现在主导西大西洋和加勒比海的印度-太平洋狮子鱼(Pterois volitans和P. miles)、非洲大蜗牛(Lissachatina fulica)、白茅(Imperata cylindrica)和欧洲椋鸟(Sturnus vulgaris),后者于1890年代被引入北美,现在数量达数亿。管理结合了入境口岸的生物安全检查、早期检测和快速响应、物理和化学控制,以及有针对性的生物防治剂。国际植物保护公约(IPPC)和世界动物卫生组织协调国际努力。

所有CountryReports内容的详细引用、数据参考和机构来源列于资料来源页面。以下国际组织、科学机构、博物馆和同行评审期刊是我们世界动植物内容所依赖的主要权威。每个链接指向机构的主页或相关子站点。

全球生物多样性数据库

• IUCN受威胁物种红色名录 — 由世界自然保护联盟维护的权威全球物种保护状况清单。
• 全球生物多样性信息设施(GBIF) — 汇总全球超过25亿条物种出现记录的国际开放访问基础设施。
• 生命目录 — 由物种2000和综合分类信息系统管理的包含超过210万物种名称的统一全球清单。
• iNaturalist — 旗舰公民科学生物多样性平台,是加州科学院和美国国家地理学会的联合倡议。
• 世界植物在线(邱园) — 英国皇家植物园邱园的权威在线世界维管植物清单。
• 生命条形码数据系统(BOLD) — 加拿大圭尔夫大学的国际DNA条形码参考库。

国际保护机构

• 国际保护组织 — 维护36个生物多样性热点的框架和17个超级多样性国家的指定。
• 生物多样性公约(CBD) — 1992年里约地球峰会通过的国际条约及其后续框架,包括昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架。
• 生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES) — 联合国科学机构,发布全球生物多样性和生态系统服务评估。
• 联合国环境规划署世界保护监测中心(WCMC) — 联合国环境规划署在生物多样性政策、保护区和物种数据方面的分析部门。
• CITES — 1973年通过的《濒危野生动植物种国际贸易公约》。

自然历史博物馆与研究机构

• 史密森尼国家自然历史博物馆 — 拥有超过1.46亿件标本,是北美和全球分类学的参考机构。
• 英国皇家植物园邱园 — 英国植物和真菌科学的领先机构,Wakehurst千年种子库的所在地。
• 达尔文生命之树 — 由惠康桑格研究所领导的计划,对英国和爱尔兰所有真核生物物种的基因组进行测序,作为对地球生物基因组项目的贡献。
• 生命百科全书 — 开放访问的全球物种页面聚合器,由自然历史博物馆和研究机构贡献内容维护。
• 科学 — 美国科学促进会的同行评审期刊,许多基础生物多样性论文的发表者。
• Mora等,2011年(PLOS Biology) — "地球和海洋中有多少物种?" — 约870万真核生物物种的统计估计。

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