生命(現象)最突出的特徵是它的幾乎無限的多樣性,在有性繁殖的種群中沒有兩個個體完全相同,在同一個種的兩個種群、兩個種、兩個高級分類單位,以及任何群叢(association)……(以至於無窮)也不相同。無論在什麼地方我們都會見到獨特性,獨特性就意味著多樣性。
多樣性存在於生物界等級結構的每一層次中。在一個高級生物有機體中至少有一萬種不同的高分子(有的估計還超過這個數字)。如果考慮到細胞核中全部基因的阻遏與去阻遏狀態,則一個高級有機體將有成萬上億的不同細胞,成千的不同器官,腺體,肌肉,組織與神經中心等等。在有性繁殖的物種中任何兩個個體之所以有區別不僅僅是由於它們在遺傳上的獨特性,而且也由於性別、年齡、免疫系統以及在開放的記憶程序中所收集到的信息不同所致。這種多樣性是生態系統的基礎,也是競爭與共生現象的原因,並促成了自然選擇。任何有機體的生存有賴於對環境的多樣性的了解,最低限度是具有應付多樣性環境的能力。總之,任何生物性過程或現象都和多樣性有關。
特別重要的是,可以在等級結構的每一層次提出非常相似的關於多樣性的問題,例如多樣性的範圍或變化、它的均值、它的來源、功能及其選擇價值。雖然多樣性在生物科學中具有如此重要的特徵意義,對大多數這類問題的回答卻是定性的而不是定量的。
不論是研究哪一個層次的多樣性,第一步顯然是列出清單。這就是查清和描述組成某一特定類別的不同「種類」,不論是解剖學中的不同組織和器官,細胞學中不同的正常細胞和異常細胞以及不同的細胞器,生態學和生物地理學中的不同群叢和生物區系,分類學中不同的種和高級分類單位。由描述和編製清單所奠定的基礎是有關科學進一步發展的根據。在以後的幾章中我將集中討論生命多樣性的一個組成部分,即生物有機體的種類多樣性。
多樣性的範圍
自從有了人類,多樣性問題就引起了人們的關注。不論一個土著部族在生物學其它方面多麼無知,它對當地各種動植物的名稱總有自己的一套辭彙。首先被命名的生物當然是和人直接有關的,無論是猛獸(熊,狼),食物來源(野兔,鹿,魚,蛤蜊,蔬菜,水果等等),衣著來源(皮,毛,羽毛),還是具有某種不可思議性質的動植物。這些仍然是當前民間傳說中的主要「種類」。
當歐洲的博物學家遠征探險歸來後,才知道這種對自然界多樣性的關注是遍及世界各地的。這些博物學家總是津津樂道的談起他們所遇到的土著部落以及當地的鳥類,魚類,植物,和海洋淺水生物的各種奇聞怪事。這些見聞又以口頭方式一代又一代的傳下去。每個部落的人當然只關心與他們的日常生活密切有關的自然界事物。濱海部族對潮間帶的甲殼動物可能了解很清楚,但對鄰近森林的鳥類習性卻一無所知。由於一個地區的鳥類的種類通常很有限,因此當地的土著對每一種鳥可能有單獨的名稱(Di-amond,1966)。如果當地植物茂盛,就著重屬名,這種傳統後來由林奈延續了下來。一般對栽培植物和馴養動物的辭彙較為豐富,但遊獵氏族或部落則對野生動物和當地植物有更多的了解。遺憾的是這些知識長時期沒有得到人類學家的重視。由於文明傳播的影響,這些傳統迅速消亡,因而在很多地區研究民間分類學已為時過晚。所幸的是,近年來已出版了幾部有關這方面的研究著作。特別值得注意的是,這些早期的分類不僅識別了種與變種,而且有時還涉及到高級分類單位。
早期的博物學家只了解本鄉本土的有限動植物區系。亞里斯多德只提到550種動物,文藝復興早期的草藥志,記有250~60O種植物。早在古代就已經知道世界各地並不存在同樣的生物區系。Herodotus、Pliny等人根據旅行者的敘述把這種情況記述了下來。在他們的著作中提到了象、長頸鹿、老虎和其它一些在地中海沿岸(至少是在歐洲海岸)未曾發現過的動物。
這些新奇生物的存在大大激發了歐洲人的好奇心,他們對未知事物,不論是外國、異族人,或未曾見過的動植物都普遍感到驚奇。發現和描述世界上的一切珍奇的動植物是當時的旅行家、編輯(由Pliny到Gesner)和林奈的追隨者的夙願。當然,古代人對動植物區系的地理分布範圍是一點也不了解的。直到旅行家深入到亞洲(馬可·波羅,1254-1323)或非洲之後人們對這一點才逐漸清楚。當葡萄牙人於15世紀開始航海以及哥倫布發現新大陸(1492)以後,對世界上生物區系多樣性的認識才顯示了新天地。柯克的航行為開拓澳大利亞和太平洋島嶼創造了條件,同時也為生物多樣性這個大廈奠定了基石。然而這不過是開始,因為早期的旅行者和收藏家所收集到的遠方動植物標本畢竟有限。即使在歐洲一直達到本世紀40年代和50年代還在描述哺乳動物和蝴蝶的新種。
而且就比較不引人注意的種類和不容易到達的地區來說,未曾描述的物種寶庫看來是異常豐富無法窮盡的。即使現在我們對熱帶的現存物種最多也只知道十之一、二。
隨著態度的明顯變化對於生物多樣性的認識也隨之深入。早期的旅行家只是為了獵奇。他們最得意的事莫過於回到家裡來大談特談各種稀奇古怪的怪物怪事。這種態度很快就被熱衷於純粹外國新奇事物的時尚所代替。英、法、荷蘭以及德國的私人收藏家紛紛建立了博物陳列櫃。他們的態度也不比集郵家和貨幣收藏家高明多少,然而真正的博物學家如林奈和阿蒂迪(Artedi)卻從這些收藏家兼贊助人的熱心活動中得益非淺。另外,Marcgr-ave和Rumphius也分別在巴西和東印度的以前幾乎毫無所知的領域中對博物學作出了重要貢獻(stresemann,1975)。
18世紀是著名航海年代的開端。Bougainville與其它法國探險隊,Cook與其它英國探險隊都從海外帶回了大量的珍奇標本。這一活動在19世紀由於俄國和美國的加入而更加擴大。旅行家到世界各個角落收集各式各樣的博物學標本,這些標本將各個私人博物陳列拒都塞滿了,因而不得不建立更大的國家的或大城市的博物館和植物標本館。這些標本從來不會被認為多餘,因為每一批收藏都會發現前所未有的珍希物種。本世紀二、三十年代有一個著名的、命名為鳥的探險隊,僅在一次探險(Whitney南海探險)中,幾乎走遍了南海各個島嶼,發現了三十多個新種。
亨伯特和Bonpland在南美,達爾文在貝格爾號(1831一1836),華萊士在東印度(1854-1862),以及Bates和Spruce在亞馬遜河流域的研究工作都是膾炙人口的,但是一般都將其它成百上千的收藏家忘懷了。林奈曾派遣他的學生收集國外植物標本,其中有些最優秀的學生死於熱帶病:如Bartsch(死於1738年,下仿此),Ternstrom(1746),Hasselquist(1752),Lo-efling(1756),Forskal(1763)。東印度的情況又是一場更大的悲劇,在這一歷時30年的探險考察中歐洲動物學界的精華或死於熱帶病,或被殺害:Kuhl(1821),Van Hasselt(1823),Boie(1827),Macklot(1832),Van Oort(1834),Hor-ner(1838),Forsten(1843),Ser(1851)。他們都是為了增進對熱帶動物生活的了解而貢獻出了自己的生命。其中Kuhl和Boie是德國最優秀的年輕博物學家(Stresemann,1975)。他們的去世所留下的空缺使隨後德國博物學一度衰落,這是因為在某一時期中天才人物畢竟是很少的。
未開發或鮮為人知的地區只是研究多樣性學者所面向的領域中的一個。其它類型的生物和異域環境也是研究的對象。例如寄生物就是值得研究的課題。人類腸道寄生物早在公元前一千五百年的Ebers莎草紙古文書中和古希臘醫生就曾提到過。後來發現這些寄生物在人和動物中都普遍存在,因而認為它們是由自然發生產生的。直到十九世紀才認識到很多(如果不是全部)寄生物只寄生在某一種寄主上,而一種寄主可以同時被幾種不同的寄生物感染:絛蟲、吸蟲、線蟲、血液寄生物、細胞寄生物。這項由動物學家Rudolphi,Leuckart等人創導的研究工作隨後有很多專門從事於這類多樣性研究的寄生蟲學家參與。由於大多數寄生物的生活史很複雜,因此在研究時就要求特別耐心和靈巧。
由於寄生物能引起嚴重的人類疾病(如瘧疾,昏睡病,血吸蟲病,立克次體病等),因而對這方面的研究特別重視。植物也同樣有寄生物寄生(如癭蟲,蟎;各種真菌和病毒)。也許可以毫不誇張地說,植物寄生物的種類要超過高等植物本身。它們逐漸