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為什麼不能把蚊子殺光?大自然對人類的祕密用途
Wild Solutions: How Biodiversity Is Money in the Bank
引自作者:比提、埃力克
出版日期:2007 年09 月 09 日
來源:http://www.books.com.tw/books/series/series9789867001733-1.php

發現新物種,找出它們在自然界的行為以及對人類的財富和快樂有何貢獻,乃是目前科學界最讓人興奮的一派學門。生物面多樣性研究,或簡稱生物多樣性,是要揭露地球上之前無法想像的物種。這門研究已經變成強而有力的想法產生器,衍生出許多新產品及新產業為科學知識開啟新領域,同時也讓我們一窺自然機制的運作、也就是維持人類生存的生態體系。

舉例來說,你常會聽到朋友一邊怒氣沖沖地問「為什麼世界上要有蚊子?」,一邊看他用手拍打這種小動物。而我們現在知道,成蚊在餵養鳥類的食物鏈中是很重要的元素,而且牠們的幼蟲也是許多魚類飲食的主要成分。雖然方式有所不同,但大部分的人都喜歡鳥類和魚類,因此,要尊重蚊子在自然界的地位(用理性的思考,而不是用感性的心)。但除此之外還有別的,有些蘭花需要蚊子進行授粉工作;而在對抗世界上最具毀滅性的疾病之一瘧疾時,針對特定種蚊子的研究也有了重大突破。我們瞭解這一切,是因為科學家繼續不斷地發掘蚊子種類數目、牠們的行為如何、還有牠們對我們來說可能有何用處。

生物多樣性的研究可以提供答案,回答與我們身邊幾百萬種物種有關的常見問題,像是這些物種如何行為?有何用途?人類到底需不需要它們?

本書的對象乃是每一位對這類問題感興趣的人,以及每一位有興趣共同參與發掘、探索地球上各種生命形式樂趣的人。生物多樣性這門科學目前處於先驅階段;對於那些跟人類一起分享太空中這顆小地球上的物種,我們擁有的知識少到讓人汗顏。而我們已知的將會帶來對全體人類有益的新發現。從許多方面來看,這門科學與太空探索相似:兩者都處於萌芽階段,兩者都要發展複雜科技以達成目標。然而,在生物多樣性這門科學中,是用顯微鏡取代天文望遠鏡,而且我們搜尋的生物就在人類腳下,而非光年之外。

快速地瀏覽《為什麼不能把蚊子殺光?》(原文書名《野生方案》)書中所描繪的未來,會瞭解我們如何忽略自然生態體系各物種間的交互作用,證明人類並非真的完全握有控制權。比方說,許多有機物會調整土壤的肥沃程度以及大氣層的內容,但到底有哪些生物種類牽涉其中、其數量多寡、還有其實際行為如何,我們所知甚少。本書同時也會呈現許多的範例,旨在說明目前並不重要的物種、未來可能在醫學、農業或是其他各種人類需求層面上會變得極端珍貴。這些跟我們一起分享地球的各類物種並非他物,而是一項大型的保險對策,幫助我們對抗也許幾年內就要面對的問題。

人類的無知也會培養出看待世界的錯誤觀點。「實際點!」是我們經常從他人口中聽到的要求,他們想要說服我們現代生活有其嚴格必要性,尤其是經濟與政治方面,決策時必須凌駕於環境以及其他議題之上。他們宣稱經濟和政治才是真實的世界。然而這項假設是錯的,證據就是我們每天生活中無可逃避的部分:吃喝拉撒等行為。這些在在提醒我們,真實的世界是生物性的。下次當你感到飢渴時試著忽略你的感受,神經系統很快就會強力地提醒你乃是一個有機生物體,你的器官仍然需要食物與飲水;或者下次你發燒時試著忽略這件事,身為微生物寄主的你很快地就會弄清楚:是生物在控制你的生命。雖然金錢可以讓你買到食物、飲水以及藥品,但能提供這些必需品的前提卻是生物多樣性。

我們人類是這個生物世界自然一部分。我們每個人、每個家庭與社群,都是一種活生生的、會呼吸的生態體系住民。每個鄉鎮、城市、企業、產業都是由一個或更多生態體系完全掌握的附屬品,每一個都與其他幾千、幾百種物種共享。這些物種當中極少部分有害,而很不幸的是媒體傾向於強調這些少數部分。大部分的物種都是有益的;如果它們不再存在世上、執行它們每天的工作,我們知道生命將會終止。

在人類以及許多物種存活的生態體系中,我們所依賴的是經過幾百萬年演化而成的產物。這些物種包含的基因資訊都是無可取代的資訊來源,並利用其生物性資源供養人類許久。在《 為什麼不能把蚊子殺光?》一書中,我們將會證明,如果我們容許與這些物種共存的話,如果我們可以用遠見、想像力、熱誠與尊重來經營的話,生態體系將供給我們大量的新資源、產品與服務……


想像你正在指揮第一次的月球殖民考察,一年之內就要離開。其中一項最重要的任務是決定殖民者要攜帶哪些植物、動物以及微生物,好維持生存與繁榮。要讓這個思想實驗相對變得簡單,先想像月球上已經存在一個由百分之二十一的氧氣與百分之七十八的氮氣組成的大氣層,還有臭氧層以及一些二氧化碳;這是一個可供呼吸的大氣層,可以過濾來自太陽的有害紫外線輻射。同時假設月球上已經有許多地表岩石、可以成為土壤的實體基礎,還有大量的水可供使用。

 

給定這些自然條件,你會希望哪些生物與你一同前往?讓我們假裝你有一艘非常大型的太空船(在想像實驗中這一點都不是問題)。最明顯的行李可能是那些可以當食物的生物。除了米、麥以及穀類等三種組成人類飲食基礎的作物之外,你可能會想多帶點別的,加上豆類以及一些其他項目,以維持營養均衡。事實上,人類常吃的植物有好幾百種;如果你喜歡多樣化的飲食,可能會想要多帶一些,像蘋果、香蕉、胡蘿蔔、棗子、茄子、無花果、葡萄等等。接著,當然,就是一些人類喜歡吃的動物。因此這艘太空船得裝載小群的牛、羊、豬、雞、火雞,還要有裝滿鮪魚、鱒魚、鮭魚、蝦子、牡蠣這類動物的水族箱。咖啡樹、可可樹和茶樹也得一起去。如果你的口味比較特別,可能還會加入鹿、水牛甚至是更美味的非洲羚羊、雉雞、食用塊菌、芒果以及其他的美味,更不用說還有丁香、胡椒、迷迭香以及一大串其他香料。有了這幾百種物種,可以適當地確保你能擁有豐富且多變的飲食。

 

如果希望月球上的生活能讓你憶起地球上的一切,你可能會想帶一些可以提供除了食物以外要素的植物或動物。有些樹種不會長出可食的果實,但是可以製造出舒適、迷人的家具,可以用木質地板以及裝飾驅走塑膠或鋁製房屋(或是洞穴)的單調。棉花可以提供舒適的床單和衣物。雖然,要在你帶去的塑膠以及人工纖維環境下生活絕對有可能,但許多人會認為如此的生活品質較不為人所喜。

 

你可能也會需要能提供其他產品的植物,讓你擁有報紙、雜誌、書籍、家具以及其他你早已習慣的物品所帶來的益處。裝飾性植物可以讓你回想地球上的自然美景。貓、狗、觀賞魚類以及諸如此類的生物將可協助你對抗思鄉情懷。你可能會希望擁有一座小型動物園以達成娛樂或美學目的。所以,為了能提供給你健康、如地球一般的環境,可以繼續列上好幾百種的額外物種。

 

或是還有它們?我們似乎忽略了某些項目。事實上,就算我們把剛剛談過的「跑車級」收藏品降低為最簡單的家用房車級,留下僅為生存的清單,仍舊忽略了多項目。我們遺忘了維持生態體系功能的生物。比方說,家禽家畜要吃些什麼?這趟遠征可以餵飽某些以船艙中植物為食的動物,但比較建議攜帶一些紫花苜蓿以及某些綠草、香草以及矮灌木,好替草食動物供應糧草。

但你要如何種植這些作物、樹木以及其他植物?它們在地表岩石上無法欣欣向榮:它們必須要有肥沃的土壤,而且不同的物種所需要的土壤種類是不同的。土壤「肥沃度」指的是要有適當滋養以及微生物,好為植物製造出養分。微生物數量龐大。比方說,一小片土壤中會有三萬個原生動物,五萬個單細胞藻類、四十萬個真菌、幾十億的細菌以及無法(正確地)數計的病毒。這些微生物擔負許多任務,當中包含將氮氣從大氣中移開,轉化成植物可以利用的型態。其他微生物則將重要養分從土壤中物理性地轉移至植物根部去。舉例來說,某些樹種無法在缺乏執行此項功能的特殊真菌的環境當中成長。另外,不同生物,尤其是跟處理植物或動物殘骸(以及其排泄物)有關的微生物,在植物生長時都可以再度利用。

 

因此,跟營養循環有關的動物、真菌以及微生物都必須包含在你的太空船裡面。當然,你也許會有疑問,不知道要如何界定到底需要哪些生物;的確在許多狀況下都很難認定。然而,只要簡單地從地球上各處打包夠多的土壤樣本,你或許就可以帶走多數創造和維持土壤所需的生物。

 

但你的工作還沒結束,因為我們的作物當中有百分之七十需要不同的動物進行授粉。你必須謹慎地思考要帶走哪種作物,然後思考要有哪些授粉者,以確定這些作物可以存活下來。蜜蜂可以完成某些工作,但是當你要攜帶蜜蜂時,必須想是否有足夠的花朵,好在一整個季節當中都為牠們的蜂巢提供足夠的能量(而不僅是當牠們在為蘋果樹授粉時)。更多協助授粉的生物必須含括進來,以確保整個生態體系的授粉服務不會動搖,因為一年當中植物會持續地開花或有所延遲。

 

當你讓植物以及家禽家畜登上太空船時,你必須瞭解,你無法避開那些藏在生物當中、或者偷偷搭便車的細菌與昆蟲敵人。你必須要攜帶這些潛在害蟲的天敵,因為我們知道,長期來說,抗生素與化學殺蟲劑都沒辦法達成任務。遲早,這些害蟲會對化學防禦產生抵抗性,之後就會攻占那些植物與牲口。令人不快的是,決定要攜帶哪些天敵以維持害蟲防治服務牽涉到大量研究,必須要預測哪些害蟲到月球上後可能會產生效果,哪些掠食者又有能力壓制這些害蟲、可以長期地進行控制。你要作這些研究,可是距離出發只剩一年,時間實在不夠。

 

就算你解決所有問題,但你還沒有想到間接方面,就是要如何讓這些野生的生物保持快樂而健康的生活。你擁有的只是建立基本體系的原物料,可以為你提供所需的食物;這是必要但不充分的選擇結果。雨水再加上我們大量使用的水,很快地就會沖刷帶走大量土壤,除非你選擇可以覆蓋地表的植物來破壞傾盆大雨的力量,植物的根會抓牢泥土。的確,如果月球殖民地真的富含水分,就必須要有森林,以提供如地球上一般的防洪控制以及水淨化的服務。(一九九八年時米其颶風肆虐,席捲中美洲,足以強烈地證明防洪控制生態體系服務退化。成千上萬的人民死於洪水與山崩,倘若河流流域的森林沒有遭到砍伐,許多洪水與山崩事件也不會發生。)而要維持月球森林這項任務則開啟了對另一批授粉者、種子傳播者以及害蟲控制生物的需求,會讓選項變得更複雜。


如果你期待月球殖民地可以在地球之外獨立運作,則針對每一種你認為必要的植物與動物,你都得要多帶幾種品種。維護大型基因庫的存在是地球上一項絕對重要的生態系統服務,是讓人們維持高產出農業型態的關鍵。新品種的害蟲會持續演化以攻擊作物,植物遺傳學家也必須持續地嘗試繁衍出新作物品種以對抗新病蟲。這是一個連續的「共演化競賽」,當中每一個參賽者都必須用相對的計謀進行演化,以反擊對手發展出的策略。而輸家的刑罰就是滅絕。

 

進一步來說,人類在月球殖民很有可能會開始改變假定的月球氣候,就像現在人類改變地球氣候一樣。就算月球的氣候只是自然地變遷(就像地球之前的情況一樣),一位明智的探險領導人必須為未來世代的月球人提供必要工具,好讓他們的作物在遺傳上能有所改變以面對這類變異。就如同作物抵抗性一樣,遺傳變異也可能是無價的資源。同樣的,如果目標是要在月球上建立長久的森林,一定要審慎地考慮需要哪些物種、還有這些物種需要多少基因變異,好讓森林能夠對抗氣候變遷或是蟲害爆發;在面對無可避免的不確定性時,多一點物種總是比少一點要好。一點點的備援將會有助於調和系統穩定,就像克服人造機器中出現的失誤一樣。

 

因此,最低限度,你應該要計劃在月球開一個基因庫「分庫」。分庫的「架子」必須具有代表性,包含各種被帶到月球的作物、樹種以及家禽家畜的品種,還要有這些馴化品種的近親。一旦登陸月球,你必須針對這些不同的品種與物種進行處置,好在相對「自然」的環境中維持適當的族群數量。比方說,只是將作物的種子冰凍就很不智,因為這會導致天擇,讓種子擁有可以抵禦凍結的壓力,創造出最經得起儲藏、但可能具備最令人不喜歡的特性的品種,包括降低遺傳的變異性。當然,萬一月球殖民地可能必須長期與地球切割,明智的作法是要擴展月球基因庫、直到月球本身可以容納盡量夠多的動、植物品種。如此一來,月球科學家將會有更好的機會,找到可用來發展新藥和其他有用自然產物的成分。

 

你可以體會決定要攜帶哪些地球樣本前往月球並非簡單的課題。這個練習有一個規模小一點、簡單一點的版本,但是同樣也具有指導性,幾年前曾經在亞利桑納沙漠嘗試過。你可能聽說過一項名為「第二生物圈」的冒險性研究(這個名稱是為了與第一生物圈,也就是我們現今的生活環境有所區隔)。基本上,這個計畫建立了一座大型溫室,面積含括一•二六公頃(約為三英畝),封閉區塊超過十九萬一千立方公尺。在這座溫室當中,原本的目的是要建立完全封閉的生態系統:有草地、沼澤地、一部份的海洋(包括珊瑚礁)、甚至是熱帶雨林,這些環境中具代表性的動、植物都含括在內。土壤從自然界直接搬進第二生物圈,其中也包含了土壤裡的生物。第二生物圈中有一大部分保留給密集式農業。設計與建造工作約花了七年時間,耗資約二億美元。這絕非暫時性的運作。


整個系統在設計上可以支援八個人類生活。一九九一年中期,有四名男性與四名女性進駐第二生物圈中生活兩年,也就是「生物圈人」。我們當中有些憤世嫉俗、認為這只是單純人類求偶實驗的人,真是大錯特錯。事情變得太困難、太快速。當中的生態體系一個接著一個崩潰,並且停止供應重要服務。第二生物圈的各生態體系與第一生物圈大不相同,無法維持大氣氣體品質。氧氣水準急速地下降,使其中的居民生活在等同高度五千七百公尺處的大氣層中;比美國本土最高的惠特尼山頂峰或瑞士馬特洪峰還高了一千公尺,是澳洲克修斯科山高度的兩倍半。笑氣水準直往上升,到達會引起腦部傷害的標準,而二氧化碳的水準則有劇烈變異。在設計者與居住者都不知情的情況下,二氧化碳與第二生物圈建築物中的水泥開始進行反應,並且轉成碳酸鈣。反應所需要的氧氣則從第二生物圈封閉的大氣中抽出。如果第二生物圈在月球,氧氣水準的降低即意味著整個實驗早在兩年實驗期間到期前就會出現末日。然而,因為第二生物圈仍包覆在第一生物圈當中,增加額外的氧氣是做得到的(也的確這樣做了)。

 

二十四種脊椎動物中有十九種幾乎立即滅絕,所有授粉者的下場亦如此,使得生存時需要授粉以繁殖新個體的植物群,其永續發展受到限制。加入實驗的牽牛花和其他攀藤植物本來是要吸收過多二氧化碳,結果到處蔓生。生物圈人努力清除,但是他們努力付諸流水,這些植物仍長得太快。居住者開始面臨飢餓,被迫砍伐雨林以種植更多食用作物。他們也從一號生物圈偷渡糖果棒和其他口糧!

 

天然的害蟲防治服務也付之闕如。因此「瘋狂」的螞蟻(這個名稱由牠們快速橫衝直撞的習性而來)到處橫行,蟑螂和美洲大螽斯是則是另外的優勢生存者。溫室光照水準比之前計算的要低,靠近溫室頂端的氣溫比原先預測的要高。既然無法調整降雨以進行補償,沙漠區域就變成了叢林。水文系統累積的養分,需要藉由徒手種植後再割除大型的海藻墊才能移除。一個按原訂計畫應該是半淡鹹水的的河口,因為水中化學物質處理出了問題,必須長期與「海洋」隔離。太陽能源需用大量的電力能源補充,每年約需耗費一百萬美元。當食物供應量漸漸減縮時,傳出許多生物圈人發生重大摩擦的故事。

 

簡而言之,第二生物圈實驗是一場令人無法置信的災難,但是從中我們可以學到許多重要的教訓。思想實驗和第二生物圈的崩解凸顯生態服務的重要性,此外也強調了人類對於維持這些服務之必要條件為何竟如此無知。這些服務本身相互牽連且非常複雜,是一個「野生方案」,支持三十八億年甚至更長演化時間創造出來的地球生命。


我們從思想實驗以及實際的第二生物圈實驗中,可以抽出哪些基本教訓?(我們會跳過一項,即在可預見的未來,要建造自我支持的太空殖民地並非易事。)有一項是人類短期皆須依賴各種不同的生物,程度遠超過一開始的想像。為了文明的存在,全體人類直接使用了其他幾千種物種,完完全全地依賴當中的某些生物(如主要的穀類作物)。我們無法擔負風險,讓傷害第二號生物圈的那種農業失誤發生在全球,但是許多因素,如主要作物基因的同一化和氣候急速變遷的威脅,都將提高這類失誤的機會。

 

比較不明顯的教訓,是人類從地球上幾百、幾千甚至幾百萬種的物種所提供的服務當中直接受益。我們可能不會直接用到授粉者,但是如果沒有牠們,人類的飲食內容將會大受限制。控制作物蟲害和潛在蟲害的鳥類、掠食性昆蟲、ョB真菌、細菌和病毒減少的話,將會引發維護農業產出的全球性問題,就算殺蟲劑公司卯足全力也無能為力。在地球的自然生物多樣性當中,隱藏著不同版本的第二生物圈蔓生攀藤類和瘋狂螞蟻。

 

同樣重要的是,這兩項實驗強調人類的未來會和自然基因庫緊密地結合。這個基因庫包含的基因可以長期維持高產出的農業型態,這些基因可以幫助作物面對演化的新蟲害與病害。來自基因庫的基因,有助於緩和新環境毒素出現或劇烈氣候變遷壓力帶來的效應。這個基因庫包含的多樣基因與不同樹木種類,可以協助森林保有為人類提供服務的的完整性與能力,免於各種氣候危機可能造成的災難。這個基因庫掌握很多尚未發現的基因和物種,是作物、動物食物、藥品以及工業產品的來源,同時也是美麗、驚奇以及啟發的來源。

 

第二生物圈中不可預知的事件,導致它作為「智人」這個物種居所的功能毀滅;急遽變化的一號生物圈中裡,許多事無法預知,也可能包含讓多數人類居民毀滅的種子;而自然基因庫會避免讓這些種子發芽。地球上的生命已持續幾十億年;人類目前所擁有的生理狀態只有幾十萬年,而目前的文化狀態則僅有幾十年。自然界在多數歷史中沒有人類的狀態下存在已久。很明顯地,人類需要自然以及其提供的服務,遠遠超過自然需要我們的程度。

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