我们为什么要关心物种?

大多数人都有一个基本的概念物种是，即使他们不确定定义物种这个词的最佳方式。很简单，物种就是生物的种类或类型。例如，人类都属于一个物种(我们物种的学名是智人)，我们不同于其他物种，如大猩猩、狗或蒲公英。但定义、识别和区分物种并不是那么简单。事实上，这通常是一个复杂而困难的过程，尤其是在新物种或以前未知物种的情况下。生物学家经常在物种的问题上产生分歧，甚至为如何最好地定义物种这个词而争论不休。这种分歧是众所周知的，也被广泛讨论，有时被生物学家称为“物种问题”(Hey 2001)。

本文探讨了物种的概念，包括物种这个词的含义，以及生物学家认为物种在自然界中是如何被识别的。它还探讨了为什么对物种的理解是重要的，无论是对生物学的研究还是对我们的社会。

研究物种的主要困难在于，尽管所有物种都是生物的种类，但并不是所有生物都是物种。例如，鸟是一种有机体，但鸟不是一个物种——鸟有成千上万种。就科学目的而言，仅仅确定一种生物是不够的。作为一名生物学家，你还必须决定将某种生物划分为何种等级。如果你发现了一种新的生物，那么你必须决定它是否应该被称为一个新物种，或者它是否属于一个已经描述过的物种。例如，常见的黑猩猩物种，黑猩猩，似乎包括几种略有不同的黑猩猩。每一个都被赋予了亚种的等级。或者，一种新发现的生物可能与其他已知物种如此不同，以至于它不仅被指定为新物种，而且被列为新属。

为了帮助理解关于物种的困惑和不确定性，让我们来看看达尔文关于物种的理论的最基本思想进化通过自然选择．达尔文发现了物种随时间变化的过程，他认为进化是一个缓慢而渐进的过程，需要经过亿万年的时间。因此，如果物种变化缓慢，如果新物种以缓慢的进化速度形成，那么我们绝对会遇到这样的情况:我们很难决定两种生物是应该归为独立的物种还是一个单一的物种。在他的书中物种起源，达尔文有句名言:“物种和变种之间的区别是如此的模糊和武断，这让我非常震惊。”(达尔文1859)。换句话说，达尔文不相信一个物种的出现有一个明确的时间点。最后，由于大多数物种是逐渐形成的，所以我们在决定何时识别新物种或确定识别新物种的最佳方式时遇到困难也就不足为奇了。

想象一下，你是一名生物学家，正在进行研究探险，寻找以前未被发现的蝴蝶种类。如果你发现一些蝴蝶似乎与已知的蝴蝶种类不同(图1)，那么你将面临两个问题。第一个问题是“什么是物种?”，或者换句话说，“是什么让一种蝴蝶成为真正的蝴蝶物种，而不是亚种或属?”第二个问题是“如何检测一个物种?”第二个问题的答案取决于第一个问题的答案。“什么是物种?”)但这两个问题并不相同。

关于物种的“是什么”和“如何”的问题是围绕物种的困惑的一部分(de Queiroz 2005)。过去，大多数生物学家认为，知道物种是什么(即知道“是什么”问题的答案)基本上与知道如何发现物种(即知道“如何”问题的答案)是一样的。这两个问题密切相关，但实际上并不是一回事。例如，生物学家可能有一个关于什么是物种的理论概念，以及一个识别物种的实际程序。理论理念解决的是“什么”问题，而实践过程解决的是“如何”问题。有可能不同的科学家对物种有相同的理论观点，但实际上依赖不同的实际程序来识别它们。这种情况类似于物理学家在试图探测看不见的粒子时所面临的情况。物理学家可能知道电子是什么，但这与知道如何探测电子是不一样的。电子的理论思想在实际应用中产生了多种探测电子的方法。同样的，有多种方法来检测物种，根据具体情况，有些方法可能比其他方法更好。

甚至在达尔文提出他的进化论之前，生物学家就为物种识别的问题而苦苦挣扎自然选择．然后，当达尔文展示了物种如何随时间变化时，与物种相关的问题变得更加困难。20世纪中期，进化生物学家的先驱恩斯特·迈尔和乔治·g·辛普森提出了关于物种基本性质的两个关键观点。

对恩斯特·迈尔来说，物种如何被识别的问题的答案也归结为繁殖。换句话说，迈尔利用物种繁殖分离的思想来回答关于物种识别的“是什么”和“如何”的问题(Mayr 1957)。迈尔认为，识别物种的关键在于确定一个物种内是否存在共同繁殖人口以及是否存在与其他生物繁殖的障碍。迈尔称这种以繁殖为基础来定义物种的想法为生物物种概念，或平衡计分卡。

平衡计分卡已经被广泛讨论和争论，许多生物学家认为迈尔关于物种是什么以及如何识别物种的观点基本上是正确的。例如，虽然美国的西部草地鹨和东部草地鹨(图2)在外观上非常相似，地理范围重叠，但它们明显不同的歌声阻止了它们的杂交。根据平衡计分卡规则，它们被分为两个不同的物种。在这种情况下，使用平衡记分卡来决定你是否有一个或多个物种是非常简单的。然而，在许多平衡记分卡的情况下，决定并不直接。如果你试图确定不同地理位置的两个独立种群是否属于同一个物种，这一点尤其正确。当涉及地理分离时，不同种群中的个体没有机会相互繁殖。如果种群不能在自然条件下相互作用，你就无法确定它们是否会繁殖。像动物园和实验室这样的人工环境并不是确定个体是否会在野外繁殖的有效方法，因为许多不同物种的成员会在动物园中与其他物种的成员繁殖，而不是在自然环境中栖息地．

由于使用平衡记分卡来决定物种的局限性，许多生物学家提出了其他方法来识别物种。一种流行的方法叫做系统发育物种概念或PSC (Rosen 1979;Cracraft 1983;多诺霍1985)。PSC实际上有几个版本，但他们都同意，物种可以根据共同的特征来识别。如果一组生物都具有一个或多个特征，指向一个独特的共同祖先，而其他物种的成员又不具有这些特征，那么就符合PSC下的物种标准。PSC中使用的特征范围广泛，包括颜色、形状或行为。例如，植物的种类可以根据花的颜色和形状来区分。

使用下面的特征系统发育物种概念是一种非常不同的识别物种的方法吗生物物种概念．但是像平衡计分卡一样，准确地使用PSC仍然具有挑战性。假设有一组生物似乎都属于同一个种群(例如，它们可能正在相互杂交)，但该种群中的一些个体与其他个体的颜色不同。当我们在同一种群中发现不同的不同生物类型时，这些类型并不罕见，这被称为多态性．然而，在PSC下，多态性可能被解释为多物种的存在。

关于物种的决定和确定物种的不确定性不仅仅是科学家的问题。每个人都需要能够思考和谈论各种生物。一个渔夫，一个猎人，一个观鸟者，一个园丁，甚至一个在杂货店购买水果和蔬菜的人，都依赖于能够区分不同种类的生物。医生和其他医疗专业人员也必须能够识别不同种类的寄生虫，包括细菌和病毒;农民必须能够区分农作物和杂草。

它是在保护濒危物种很多人最容易感受到物种问题的影响。许多种类的许多生物都受到人类社会和经济的影响，而且往往是向更坏的方向发展。出于法律、伦理和经济方面的原因，得出一个物种濒临灭绝的结论是一个重大的，有时也是困难的决定。这是因为在美国，濒危物种受到保护，往往会影响受保护物种生活地区的人们的生活。

以北太平洋露脊鲸为例，不久以前，根据遗传证据和系统发育物种概念(Rosenbaum et al.， 2000)，它被认为是一个独特的物种。基因数据——包括线粒体DNA序列表明，北太平洋露脊鲸已经很长时间没有与其他种群交换基因了。由于这种鲸鱼的数量如此之少，它的新物种地位意味着可以援引《濒危物种法案》。2008年，该物种被正式列为濒危物种(联邦登记册，2008)。然而，人们认为这些鲸鱼目前仅存几百头，而保护它们栖息地的措施也很少。栖息地保护在政府和政治上产生了广泛的影响，包括对北太平洋部分地区的航运、渔业和石油钻探活动的限制。换句话说，拯救北太平洋露脊鲸可能代价高昂。然而，拯救露脊鲸对海洋生态很重要，因此对成千上万的其他物种也很重要食物网太平洋的露脊鲸拯救露脊鲸对于加强人们与世界海洋的美丽和奇迹以及海洋生物之间的联系也很重要。

要了解生物物种，我们就必须洞察导致生物多样性的进化过程，并开发出物种鉴定的实用方法。“什么是物种?”和“我们如何识别物种?”是很难回答的问题，并在生物学家之间引发了许多争论和分歧。一个突出的争论焦点是，在生物物种概念下，共享生殖是否比系统发生物种概念下的生物共享特征更有用。对生物学家和公众来说，了解物种是什么以及如何识别它们是至关重要的。随着物种的灭绝，生物多样性正在丧失，只有通过了解物种，我们才能塑造影响保护工作的社会、政治和金融力量。