營造繽紛生命網─生物多樣性探本溯源                文:林家弘  圖:簡經修

1992年以來,生物多樣性(生物歧異度)的議題就在生態學中佔有相當重要的地位,國際社會更將每年的522號訂定為國際生物多樣性日,近年來更不乏在我們身邊聽到不少保護生物多樣性的話題與新聞,但究竟什麼是生物多樣性?他對我們究竟有何重要性?我們就來做些簡單的探討。

何謂生物多樣性(Biodiversity):

  從字面來看,生物多樣性的定義,似乎單純指的就是在我們身邊的動植物種類的多寡,但其實不然,物種數目的多寡只是其中一部份。一般而言,生物多樣性代表的是生物的多樣化和變異性以及生物生活環境的多樣性,所以大致可分為以下三類:遺傳多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性

遺傳多樣性(Genetic diversity

遺傳多樣性又稱為基因多樣性,其內容包含基因的種類數量(基因庫)和發生頻率,而多樣性的來源為有性生殖與突變;每種生物個體能存活於世界上,所蘊藏的基因性狀大都是經過天擇後所保留下來的,而能被保留,代表這些基因包含著我們對目前環境的適應力,但環境狀況是隨時在變動的,當環境產生劇烈改變時,很容易對某特定基因性狀出現淘汰的現象,因此,假如基因被單一化,所產生的個體就有如複製一般,都是一模一樣的基因,很容易因為不適應改變後的環境因素而滅亡。所以物種基因多樣性越高,對環境的適應就越強,特別是有些稀有基因往往是在環境改變之後,才發揮出重要的功效;此外,基因也是目前生物工程方面重要的原料,我們常把其他生物的基因片段植入特定生物中,使其能夠具有原本不具有的能力,因此改良後的糧食作物或生物能有更符合我們需求的品質與產量,或是增加對某種病菌抵抗能力,但此舉卻也因此隱藏了生物單純化的危機,為因應此危機,便產生了生物銀行,功能是保存世界所有植物的種子,儘管目前這些種子沒有任何效益,農夫也用更好的改良作物取代他,但我們永遠不知道,存在其中的基因哪一天會需要他,所以我們必須盡其所能地保留住多樣化的基因,這也是為何天花的病毒至今能被安全的保存於世界上而不消滅的原因。

物種多樣性(Species diversity):

此為最為人知悉的多樣性,指的就是動物、植物、微生物等種類數目上的多樣性;內容包含物種數量的豐富度和分布的均勻度。一種生物的生活階段往往與許多種生物會有不同的交互作用,例如:捕食、競爭、寄生、互利共生……等關係,因此我們可以說生物是依賴著其他生物的生存而生存,最耳熟能詳的例子就是食物網(Food web)的概念,生物之間因為取食的關係而產生錯綜複雜的關係,假使某個環境中,生物都只能單純取食一種食物,這種簡單的關係造成環境上的不穩定,一種生物的滅絕,勢必讓以他為食的生物滅絕,而且此種滅絕會一直延伸到食物鍊最頂端,而被它取食的生物也勢必因為天敵的消失而大量擴張,因此多樣的生物彼此制衡、依賴,是環境能夠保持穩定的重要因素。ㄧ般而言越多樣化的生物,會形成的關係越交錯複雜作用,目的在於降低每種生物對特定生物的依賴性;因此隨著生物多樣化的提高,其中一種物種的消失,對整個環境產生的動盪會影響會越小。

生態系多樣性(Ecosystem diversity):

生態系指的就是生物的棲息環境,主要功能為提供營養素、空間、能量等資源以供養生物存活,也可說是一定空間中的生物與非生物環境因子透過物質的循環、能量的流動和信息的傳遞,達成一種生物與環境相互依存的相對穩定狀態,地球中有許許多多大大小小的自然和人工生態系統,例如:海洋、陸地、森林、池塘……等都可稱是一個生態系,而這些生態系中往往又存在著因環境因子不同而形成的微棲地,例如:樹木的林冠和林蔭、山的被陽面與向陽面、水域隨深度改變的壓力…等都是在大環境中因為局部因素的不同而形成的小環境,不同的環境需求減輕了生物彼此之間的競爭,多樣化的小環境更是供養形形色色的生物的重要因素;因為每種生物所要求的生活環境不盡相同,所以生態系多樣性可說是維持物種多樣性和基因多樣性的基礎。

生物多樣性的危機:

  生物在世界上,在地球的歷史上,曾經有五次因為氣候的劇烈改變而使生物大量死亡,科學家稱此現象為生物大滅絕;而在這一世紀中,產生了第六次的大滅絕,與過去不同的是,這次的大滅絕不是自然環境因素引起的,絕大部分都是人為因素所影響,因此我們是否有能力去避免這次的大滅絕產生?幫助我們居住的環境度過這場浩劫,有賴於我們接下來的作為以及對待環境的態度。

目前地球上生物多面臨以下的危機:

棲息地喪失:

在之前生物多樣性中分析到,環境是提供生物生存的空間並從中獲得能量與營養,但近年來自然的棲地受到了破碎與喪失兩大危機。隨者社會經濟的發展與人類腳步的到達,我們在許多地方開闢出一條又一條的道路,這些道路方便了我們的交通網絡對經濟的促進功不可沒,但有卻也因此造成許多原始完整的環境中也密布者交通道路與產業道路,頓時讓ㄧ片完整的生物棲息地碎裂,同時間也讓裡面的生物群落分化成數個小群落,從而使原本存活於內的生物族群交流性降低,讓基因變異性降地而易單純化,並且當棲息地所提供的生存條件不再如原來完整時,生物之間必定要重新調整彼此的生態地位以能夠重新適應改變後的環境,有些物種就在這種重新調整過程中蓬勃發展但也有則遭受淘汰滅絕,因此就算棲息地面積相等,碎裂的棲地所提供的支持性仍是不如一個完整的棲地。再者,由於社會的發展及人口快速的增加,使得我們對土地的需求度增加,因此除了在原本生存的平原,我們也把需求的觸角伸到其他的自然環境中,例如:山坡地開闢、焚林開墾、填海造陸、圍湖造田……等等,這些人類活動造成一些大面積的地理景觀改變,而這些活動因為不同的功能需求被改造成不同類型的環境,但這些改造後的環境通通擁有一種相同的特點-單一化,這種人為的改變是一種短時間的變化而不是經過長時間的演化,使得生物無法透過適應來和環境互動,再加上單一所以能提供的生存條件變成簡單化僅僅能供應少數物種利用,其餘生存條件資源喪失的生物只能遭面對遷移離開或滅絕的命運,這種大尺度範圍環境改觀所牽涉的生物在種類與數量上也往往相當巨大,因此現今保育的趨勢已經從原本的對單一、稀有的物種保護,演變到現今的環境棲地保護,希望能藉此更有效地保留住最大量的環境資源與生物多樣性。

外來種入侵:

外來種所指的就是因為有意或無意人為因素,狀況使生物打破原本的自然屏障,例如:地形、本身移動能力、氣候……等,而從原本棲息地被引入到另外的地理區域。但這些外來種所造成的影響是否都有害呢?這說法其實又不盡然,因為在目前的社會中正存在許多外來生物,或許你並沒有發現,例如校園中常見的馬利筋、山野中盛開的山櫻花、寵物市場中的多數生物、香甜可口的水蜜桃,都是因為糧食、美觀、娛樂、科學等不同需要,因而從其他地區引進到你身邊。這樣看來外來種似乎一點也不可怕嘛!你如果有這樣的想法那就大錯特錯了,因為外來種問題幾乎是現代生態多樣性所面臨的最大危機。雖然說生物面對生存環境的改變,如果沒有人為的介入保護,大多會因為適應不良而無法存活,但透過本身存活下來的生物,往往代表其對環境有較高的忍受能力,再加上缺發天敵的制衡的關係,而產生高度繁殖爆發力的表現。一般說來,被引入的生物大約有1/10的種類可以適應環境而繁衍生存下來,這其中又有1/10會對環境生態產生危害。也就是說,這類生物因為快速又多量的繁殖,對原本存在與本地的生物,無疑是投入大量的競爭者增加了生存壓力,入侵物種肆無忌憚地掠奪生存資源,使得競爭同類資源的生物遭受排擠甚至滅亡,我們都知道每種生物往往都透過不同的作用和其他生物產生關聯,彼此之間是共存共榮的,因此生態系的平衡是牽ㄧ髮而動全身的狀況,而入侵種卻大大地改變原本存在於此地生態系統的平衡,使地大地表現失序而難以挽回。

 

l          環境因素的變遷:

電影明天過後(The day after tomorrow)大地冰凍的景象不知是否大家還有印象?或許我們並不會碰到如此劇烈與高滅絕性的天氣,但是現今環境因素的改變卻是大家不得不正視的問題。目前環境問臨者許許多多大問題,有溫室效應(Greenhouse effect)、臭氧層破洞、土地沙漠貧瘠化、污染等。因為生物對於適存環境中的各項因素都有其適應範圍,超過這個耐受範圍生物體就會死亡,這也就是為何海水魚無法在河流中生存、北極熊只在特定範圍活動的原因,一般說來較良好的環境中,因為生存其中的物種較多,生物必須對環境因素的適應較特化以避免過多的競爭,也就造成了其對環境改變耐受範圍較狹窄,這類生物往往也是環境的指標生物;而存活在嚴苛環境中的生物為了增加生存機會,所以必須有較廣的適應範圍。而隨者全球環境因子的改變,氣溫上升、紫外線照射量過高、降雨量的大幅度差異……等,使得生物們面臨者強迫性的大挑戰,在目前我們所知北極熊因為氣溫上升而使各冰帽間範圍加大,因此體力不支而在水中淹死;珊瑚因為水溫過高,使得共生藻離開而白化、死亡,使得海域生態面臨崩潰危機;美國俄勒岡州的蛙卵因為紫外線過量的照射,改變了細胞內DNA,抑制了免疫反應因而大量死亡;

化學殺蟲劑及工業重金屬的汙染,透過生物鏈在頂級掠食者體內大量累積,而讓頂級掠食者產生身理上的疾病、畸形甚至生殖能力下降等。以上都是我們所知已經發生的事實,在未來是否仍會有更多生物受害?如果我們依舊不正視我們對環境過度利用的事實,並且設法著手解決的話,我想這個答案是肯定的,到最後當連人類賴以維生的環境因素都產生變化時,相信我們也是無法存活的。