研究证明物种灭绝速率被高估

2011/05/19 15:30:36

“物种灭绝速率或许没有想象的那么糟糕。”中山大学生命科学院何芳良教授的一项研究成果证明，人们对物种灭绝的速率存在高估，实际速率只有现有研究结果的40%左右。这一成果刊登在5月19日出版的国际顶尖的《自然》杂志上。

挑战国际权威

地球上的生物多样性正遭受严重威胁，“物种灭绝”成为流行的社会话题。但每年到底有多少物种灭绝？这是一个科学谜题。

何芳良介绍说，人类经历过5次大的物种灭绝，原因各种各样，有火山爆发、地壳造山运动、小行星撞击等，著名的恐龙灭绝就是其中一次。而现在，人类正处于第六次物种灭绝时期，大型国际合作项目“千年生态系统评价”认为，现在的物种灭绝速度是每年10—100个，而未来将达到1000—10000个。

这个结论建立在所谓“种—面积曲线”的理论之上。上世纪，科学家为论证物种灭绝的速率提出了一种间接推算方法，根据受破坏的生态环境面积，逆向推导计算物种灭绝的速率。

上世纪七八十年代，很多著名科学家都对物种灭绝速率进行估计，有人提出每小时就有一个物种灭绝，还有人说，到2000年，全世界的物种将有一半灭绝。

“但后来，科学家逐渐感觉到这种计算方法得出的结果似乎偏高了，却没有人能够推翻它。”何芳良说。

为了弥补这一缺陷，斯图亚特·皮姆、罗伯特·梅和大卫·蒂尔曼等提出了“灭绝债务”的概念，认为高出的那部分物种，虽然尚未灭绝，但迟早要灭绝，已是“行尸走肉”。

“灭绝债务”理论的提出者都是大名鼎鼎的国际权威。比如，罗伯特·梅曾是英国两任首相梅杰和布莱尔的政府科学顾问，这个位置只设一人。

何良芳所要挑战的，正是他们。

最后论证在中大完成

2003年，何芳良与史蒂芬·胡贝尔(主持哈勃太空望远镜的科学家哈勃是其叔叔)在巴拿马的一个小岛上进行共同研究。在一次思考中，何芳良猛然醒悟，感到“种—面积曲线”一定有问题。

何芳良解释说，“种—面积曲线”使用倒推法，因而忽略了一个严重的问题：增加一个物种所需要的环境面积比灭绝一个物种所需要的面积小得多。在数学曲线上，倒推法所划出的曲线与实际曲线之间存在明显差距。

“很多科学家都知道高估，但谁也不知道怎么解释。”8年来，何芳良一直致力于用严谨的逻辑证明这个问题。2010年他归国来到中山大学，在这片岭南安静的校园里完成了最后的数学证明。

严谨的数学模型征服了挑剔的《自然》杂志编辑。何芳良证明，生物灭绝的速率仅约为原来估算的40%。也就是说，如果人们估计未来生物灭绝速率为每年1000—10000种的话，那么现在这个数字要除以2.5。不过，他强调“这也是一个粗糙的标准”。

对结果可能产生的争议，何芳良解释说，科学的真正本质是追求事实和真理，是什么就是什么。

地球物种的灭绝速率或许没有想象的那样快！笔者18日从中山大学召开的新闻发布会上获悉，定于今日出版的新一期《自然》杂志刊登了中山大学生命科学院教授何芳良的题为《种—面积曲线总是过高估计由生境丧失导致的物种灭绝速率》的论文。何芳良教授的最新研究成果，颠覆了以往科学界对物种灭绝速率的认识，证明实际速率约为过去估算的40%。该论文也是中大历史上首次在《自然》杂志主刊上发表的学术论文。

北京时间17日晚间11时许，《自然》杂志为何芳良教授召开全球记者电话采访会，公布这一重大研究成果。全球记者采访会议是《自然》杂志为有重大、突破性研究成果的专家所举行的，来自美联社、路透社、彭博社等20多家国际媒体的记者关注本次采访会。

生态环境破坏导致的物种灭绝是近百年来全球面临的一大灾难，但由于缺少直接测量物种灭绝速率的方法和可靠的评估数据，估计物种灭绝速率成为重大科学难题。

何芳良教授在文章中提出，目前科学界广泛采用的“种—面积曲线反推法”过高估计了真实的物种灭绝速率。他运用数学模型成功地论证，真实的灭绝速率大约应是过去所发表的灭绝速率除以2.5。

何芳良教授原任职于加拿大阿尔伯塔大学，2010年7月以最高规格的“千人计划”归国，进入中山大学生命科学学院。他曾先后在《自然》、《科学》以及生态学领域内几乎全部国际顶尖刊物上发表文章60多篇。（来源：南方日报 张胜波 曹斯 王丽霞）

Species-area relationships always overestimate extinction ratesfrom habitat loss

Fangliang He; Stephen P. Hubbell

Nature, 2011, 473(7347):368-371. doi:10.1038/nature09985

Extinction from habitat loss is the signature conservation problem of the twenty-first century1. Despite its importance, estimating extinction rates is still highly uncertain because no proven direct methods or reliable data exist for verifying extinctions. The most widely used indirect method is to estimate extinction rates by reversing the species–area accumulation curve, extrapolating backwards to smaller areas to calculate expected species loss. Estimates of extinction rates based on this method are almost always much higher than those actually observed2, 3, 4, 5. This discrepancy gave rise to the concept of an ‘extinction debt’, referring to species ‘committed to extinction’ owing to habitat loss and reduced population size but not yet extinct during a non-equilibrium period6, 7. Here we show that the extinction debt as currently defined is largely a sampling artefact due to an unrecognized difference between the underlying sampling problems when constructing a species–area relationship (SAR) and when extrapolating species extinction from habitat loss. The key mathematical result is that the area required to remove the last individual of a species (extinction) is larger, almost always much larger, than the sample area needed to encounter the first individual of a species, irrespective of species distribution and spatial scale. We illustrate these results with data from a global network of large, mapped forest plots and ranges of passerine bird species in the continental USA; and we show that overestimation can be greater than 160%. Although we conclude that extinctions caused by habitat loss require greater loss of habitat than previously thought, our results must not lead to complacency about extinction due to habitat loss, which is a real and growing threat.