地球上有多少只螞蟻？科學(xué)家：我們數(shù)出來(lái)了

如果被問(wèn)到童年認(rèn)識(shí)的第一種昆蟲(chóng)，大部分人的答案或許都是螞蟻。原因無(wú)他 —— 螞蟻實(shí)在太多了，而且?guī)缀醣椴缄懙厣希ǔ蠘O之外）的每一個(gè)角落。

著名生物學(xué)家、“社會(huì)生物學(xué)之父”愛(ài)德華?威爾遜（Edward Wilson）就格外偏愛(ài)這些小小的生物。他將螞蟻和其他無(wú)脊椎動(dòng)物稱為“主宰世界的小東西”（the little things that run the world）：“它們（螞蟻）數(shù)量驚人。如果智人沒(méi)有作為靈長(zhǎng)類動(dòng)物偶然出現(xiàn)在非洲草原上，并遷徙到全世界，其他星系的訪客降臨到地球上時(shí)（記住我的話，他們遲早會(huì)來(lái)的），一定很愿意把地球稱為‘螞蟻星球’?！?/p>

然而對(duì)于這些“地球真正的主宰”，我們幾乎一無(wú)所知。我們甚至無(wú)法回答一個(gè)最基本的問(wèn)題 —— 地球上有多少只螞蟻？

不僅是好奇

這個(gè)問(wèn)題不僅關(guān)乎人類的好奇心。我們都知道，螞蟻在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著難以忽視的作用：它們傳播種子、松動(dòng)土壤、加速有機(jī)物分解。而小小的螞蟻能擁有如此重要的生態(tài)地位，與它們的龐大數(shù)量密不可分。

因此，螞蟻有多少只，成為了許多生態(tài)學(xué)家曾嘗試回答的問(wèn)題。威爾遜和生態(tài)學(xué)家伯特?霍爾多布勒（Bert H?lldobler）就曾進(jìn)行過(guò)一些粗略的計(jì)算：他們根據(jù)英格蘭東南部的昆蟲(chóng)密度，簡(jiǎn)單外推了全球昆蟲(chóng)的數(shù)量，再假設(shè)螞蟻總量約占所有昆蟲(chóng)的 1%，最終得出了 101?只和另一個(gè)你或許聽(tīng)說(shuō)過(guò)的結(jié)論：螞蟻的生物量（以干重，也就是含碳質(zhì)量計(jì)算）約等于全人類的生物量（當(dāng)時(shí)全球人口約為 50 億）。

顯然，無(wú)論是以單個(gè)地區(qū)外推全球的昆蟲(chóng)總量，還是估算螞蟻占昆蟲(chóng)總量的 1%，這樣的計(jì)算結(jié)果都稱不上準(zhǔn)確。我們也可以換個(gè)角度思考這個(gè)問(wèn)題：如果想要估計(jì)一個(gè)學(xué)校有多少人，當(dāng)然可以統(tǒng)計(jì)全市的學(xué)生總數(shù)，再除以這個(gè)市有多少所學(xué)校，來(lái)得到一個(gè)粗略結(jié)果。

但還有另一個(gè)更準(zhǔn)確的方法 —— 統(tǒng)計(jì)這個(gè)學(xué)校的每個(gè)班有多少人，再將每個(gè)班的人數(shù)加起來(lái)。

2 億億只

最近，基于類似的方法，中國(guó)香港大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)得到了一個(gè)新的螞蟻普查數(shù)字：2×101?只。

這個(gè)數(shù)字或許很難讓人有什么實(shí)感，但我們可以換個(gè)角度來(lái)看：平均下來(lái)，每個(gè)人對(duì)應(yīng)了 260 萬(wàn)只螞蟻，螞蟻的總生物量（干重）約為 1200 萬(wàn)噸，占全人類生物量的 20%，大約等于兩座胡夫金字塔的重量。

這項(xiàng)研究發(fā)表于《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS），這是第一個(gè)“自下而上”估計(jì)螞蟻總量的方法。研究者根據(jù)不同地區(qū)的螞蟻密度調(diào)查，分別估算出不同生物群系中螞蟻的平均數(shù)量。這里的生物群系是指氣候和地理?xiàng)l件相近的區(qū)域，例如熱帶雨林、溫帶草原等，就像是一個(gè)學(xué)校里的不同班級(jí)。再將各個(gè)生物群系的螞蟻數(shù)量相加，就得到了全球螞蟻的總數(shù)。

這些區(qū)域數(shù)據(jù)大多是從已有文獻(xiàn)中找到的，也有一部分是研究團(tuán)隊(duì)自己前往采樣的。在篩選過(guò)往文獻(xiàn)計(jì)算螞蟻數(shù)量時(shí)，研究者特別選擇了經(jīng)典的溫克勒凋落物提取法：把特定區(qū)域的落葉和表層土打包帶走，通過(guò)充分晾干，統(tǒng)一收集凋落物中的蟲(chóng)子。這個(gè)方法可以充分收集一定面積內(nèi)地表的昆蟲(chóng)，但也存在一些問(wèn)題。因?yàn)椴杉诎滋炷硞€(gè)很短的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，所以忽略了不同時(shí)間昆蟲(chóng)數(shù)量的變化。而且在一些缺少凋落物的地方，比如開(kāi)闊的草地，就不適用這個(gè)方法了。

因此，作為補(bǔ)充，研究團(tuán)隊(duì)還選擇了另一種方法：陷阱法。這個(gè)方法只需要在地上安置好陷阱，收集一定時(shí)間內(nèi)掉入的螞蟻。顯然這個(gè)方法無(wú)法給出單位面積內(nèi)螞蟻的準(zhǔn)確數(shù)量，但通過(guò)對(duì)比，就能判斷不同地區(qū)螞蟻的活動(dòng)強(qiáng)度，和溫克勒凋落物提取法搭配，就能推算其他地區(qū)螞蟻的數(shù)量。

這樣一來(lái)，如果假設(shè)每個(gè)生物群系內(nèi)螞蟻種類和生態(tài)環(huán)境對(duì)螞蟻數(shù)量的影響可以忽略，就能根據(jù)不同生物群系的面積來(lái)外推螞蟻的總量。

當(dāng)然，這樣的方法只適用于地棲螞蟻，還有大量螞蟻生活在樹(shù)上。因此研究團(tuán)隊(duì)還納入了霧化劑殺蟲(chóng)法獲得的數(shù)據(jù)。這種方法利用霧化的殺蟲(chóng)劑，統(tǒng)一殺死特定區(qū)域內(nèi)植被上的昆蟲(chóng)，再將死去的昆蟲(chóng)一起收集起來(lái)。這種方法的生態(tài)成本和人工成本比較高，因此這類數(shù)據(jù)很少，但也能夠作為參考來(lái)計(jì)算樹(shù)棲螞蟻的數(shù)量。

還有更多……

將地棲螞蟻和樹(shù)棲螞蟻加起來(lái)，就得到了 2×101?只這個(gè)數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)字看起來(lái)很大，但研究者認(rèn)為，螞蟻的實(shí)際總數(shù)很可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。

這項(xiàng)研究的通訊作者帕特里克?舒爾特海斯（Patrick Schultheiss）幾乎肯定，螞蟻的真實(shí)數(shù)量高于 2×101?：“我們還只是在表面摸索?！币环矫?，這項(xiàng)計(jì)算只涵蓋了地棲螞蟻和樹(shù)棲螞蟻，完全排除了地下的穴居螞蟻；另外中非、東南亞等地區(qū)的相關(guān)研究較少，這可能會(huì)導(dǎo)致一些螞蟻密集的地區(qū)被錯(cuò)過(guò)。

這項(xiàng)研究的作者之一薩比娜?諾滕（Sabine Nooten）也說(shuō)：“如果螞蟻的實(shí)際總數(shù)比我們現(xiàn)在的估算結(jié)果高出一個(gè)量級(jí)的話，我也不會(huì)感到驚訝?！?/p>

不過(guò)對(duì)于研究者來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究帶來(lái)的最重要的結(jié)果，或許并非這個(gè)數(shù)字本身，而是它展現(xiàn)出了現(xiàn)代關(guān)于生物多樣性的研究中，依然存在的大量空白。

“一些我們從教科書(shū)上看到的、深以為然的數(shù)據(jù)和結(jié)果，可能并不準(zhǔn)確?！?這項(xiàng)研究的作者之一，王潤(rùn)璽在文章中這樣分享研究背后的故事，“有時(shí)候這些數(shù)據(jù)甚至只是研究早期，人們基于非常有限的數(shù)據(jù)進(jìn)行的大膽推測(cè)。這些知識(shí)為我們認(rèn)識(shí)世界提供了重要的信息，但不經(jīng)意間，也讓我們戴上了一副叫“經(jīng)典”的枷鎖，并奉為真理?！?/p>

而這項(xiàng)研究與其說(shuō)提供了一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)字，不如說(shuō)是為更多的相關(guān)研究打下了基礎(chǔ)。隨著時(shí)間的推移，或許我們對(duì)螞蟻和更多生物多樣性的了解會(huì)有所增加，逐漸填滿這些空白。

你有多久沒(méi)看到過(guò)螞蟻了？

參考鏈接：

• https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2201550119

• https://faculty.washington.edu/timbillo/Readings%20and%20documents/ABRIDGED%20READINGS%20for%20PERU/Wilson_1987_Little_things_that_run.pdf

• https://mp.weixin.qq.com/s/BGMfa4IIYC1DL6t6BlGQcQ

• https://www.nytimes.com/2022/09/22/science/ants-census-20-quadrillion.html

本文來(lái)自微信公眾號(hào)：環(huán)球科學(xué) （ID：huanqiukexue），撰文：二七，審校：clefable

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