“目前地球上已知的蚂蚁种及亚种约有15700个。对这些数据进行外推之后,估算仅生活在地表的蚂蚁保守估计就有0.3亿亿只,地球上所有的蚂蚁数量加起来,至少有约2亿亿只。”
德国维尔茨堡大学、中国香港大学等机构的研究人员近日在最新一期的美国《国家科学院学报》上发表论文介绍,他们运用标准化方法汇总了以往来自世界不同地区有关蚂蚁种群密度的489项研究的数据,最后得出以上结论。
研究人员为什么要研究蚂蚁数量,研究结果又说明了什么?蚂蚁在自然生态中的作用又有哪些呢?
2亿亿只蚂蚁的生物量超过了所有野生鸟类和哺乳动物之和
从热带雨林到路边花草丛间,再到自家阳台,蚂蚁几乎无处不在,作为最普遍性的社会性昆虫之一,蚂蚁高度多样化。
德国维尔茨堡大学、中国香港大学等机构的最新研究估算,全世界已知有超过15700种蚂蚁,而全球蚂蚁总数约2亿亿只。这是什么概念呢?2亿亿只蚂蚁的生物量(以干碳计)总量可达约1200万吨,该研究的主要作者、德国维尔茨堡大学大学研究院帕特理克.舒尔泰表示,“这是难以想象的。”
为了让大家更清楚地了解这个数据,研究人员把全球蚂蚁生物量与哺乳动物和鸟类物种生物量进行了对比,“全球蚂蚁的生物量大概达到了现在人类的五分之一,超过了所有野生鸟类和哺乳动物的生物量之和。”
与植物和昆虫建立共生关系,被称为“主宰世界的小东西”
那么研究蚂蚁数量的意义何在呢?香港大学生物科学学院生物多样性研究者王润玺表示,因为巨大的数量和广泛的分布,使得蚂蚁有更多机会与周围的环境以及其他的生物产生关系,从而深度地参与到生态系统的运行当中。因此,蚂蚁数量的多少,有着非常深刻的意义。
不同种类的蚂蚁在自然界承担着不同且重要的角色,它们帮助万余种植物传播种子、帮助促进凋落物降解和能量循环、与植物和其他昆虫建立稳定的共生关系。
据介绍,在蚂蚁数量更高和更活跃的地区,有许多以蚂蚁为食的动物,比如食蚁兽、穿山甲,还有针鼹。因为蚂蚁数量众多、容易捕食,这些分布在不同地区、亲缘关系很远的动物身上发生了吃蚂蚁的趋同演化。以蚂蚁为食同样还可能驱动一些两栖动物的演化。
而在一些气候干旱、由灌丛主导的地区,分布着许多蚁播性植物,包括草本和部分灌木植物。在这些地区有更高的蚂蚁丰度。在长期的协同进化中,蚂蚁与分布于这些地区的植物建立密切的互惠共生关系。由于蚁播性植物种子上附生有蚂蚁喜食的油质体,蚂蚁取食后,将种子丢弃在蚁巢附近,从而使植物得以快速扩散。
蚂蚁的这种搬运,对某些温带森林群落结构也会产生很大影响,并有利于自然群落的恢复。
所以说,小小的蚂蚁,有着难以忽略的作用,就连被誉为“社会生物学之父”的爱德华·威尔逊也曾称蚂蚁为“The little things that run the world(主宰世界的小东西)。”
蚂蚁的生物学价值,以及对自然生态的影响不可小觑
专家认为,作为捕食者和食物,它们推动着能量的流动并维持着生态系统的稳定。作为重要的生态系统工程师,它们在地球上的个体数量和分布一定程度上代表了它们对自然界影响力的大小,确定全球蚂蚁数量对于衡量其栖息地变化的后果也非常重要。
然而,比起得到一个完美准确的数字,王润玺等学者觉得这个研究有着更重要的意义——“呈现了时至今日,我们对生物多样性理解依然存在的诸多空白。”
因为在整个计算过程里,有大量简化的估算,使得结果存有潜在误差。“这源于研究者对不同地区的调研是有差异的,而且在此次统计里,没有考虑不同生物群系内部的环境差异和采样时间,但它们的影响又是存在的;其次,对不同垂直环境蚂蚁的采样也存在不足,对蚂蚁本身的生物学了解也还不够。”
生物多样性的空间分布是当前宏观生态学研究的热点问题之一。据相关专家介绍,蚂蚁生物多样性高,分布广泛,具有重要的生态功能,是一种研究生物多样性空间分布的理想材料,对于探索生物多样性分布的成因,环境保护和监控环境变化有重要意义。
中国林业科学院李可力曾发表过一篇硕士论文,以云南省绿春县为例,探究蚂蚁物种丰富度和功能丰富度分布及其影响因子。该项研究调查了云南省绿春县不同海拔位置,7种典型土地利用方式样地(次生天然林、巨桉林、橡胶林、紫胶林、水稻田、旱地、紫胶混农林)中不同层次的蚂蚁群落。通过比较分析不同层次蚂蚁多度、物种丰富度、稀有种数量、以及功能丰富度的空间分布模式,探讨不同生态因子对蚂蚁物种丰富度和功能丰富度分布的影响。
研究结果显示,在农田和森林生态系统中保留适当林下植被和枯落物有利于当地生物多样性保护和维持正常的生态系统功能。而蚂蚁物种的功能冗余水平较低暗示着,当地的生态系统较脆弱,应注意加强保护。
此外,通过持续观测蚂蚁数量,还有助于及时掌握气候变化等因素引发的蚂蚁栖息地及数量等变化情况,更好地保护生态系统。2016年10月26日,一篇发表在Science Advances上的文章就阐述了一项长达5年的气候变暖对蚂蚁社区影响的监测结果。
据了解,这也是目前全球最大的气候变暖实验之一。此项研究不仅观测到了气候变暖对蚂蚁生态系统稳定性的直接影响,同时还通过气候变暖改变物种间相互作用的间接影响验证了温度上升对蚂蚁生态系统的冲击。