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地圖，是人看見世界的坐標(biāo)。從十九世紀(jì)開始，博物學(xué)家們就致力于為地球上的不同生物繪制分布地圖，這些地圖告訴了我們世界不同角落生活著千奇百怪的生物，構(gòu)成了我們對地球生命的基本想象。但在這個想象里，有一片巨大的陰影。

2017年夏天的香港，空氣濕熱得讓人喘不過氣來。哪怕中央空調(diào)強(qiáng)勁地把室內(nèi)的溫度鎖定在二十幾度，我依然止不住地流汗。這是我第一次來到香港，為了和管納德（Benoit Guénard）教授見面。

他在香港大學(xué)研究螞蟻的多樣性和地理分布。我在查文獻(xiàn)時偶然看到了他的一項(xiàng)工作，他通過整理螞蟻的分布信息發(fā)現(xiàn)，那些還在不斷發(fā)現(xiàn)螞蟻新物種、生物多樣性了解最為有限的地區(qū)，卻也是森林砍伐愈加嚴(yán)重的地區(qū)——這意味著許多物種在我們發(fā)現(xiàn)它們之前可能就會因?yàn)闂⒌氐母淖兌鴾缃^。

這正是我一直想要做的研究！它指向了全球生物多樣性研究里的重要空白：昆蟲。

? “房間里的螞蟻”

西方有句諺語：你不能再無視房間里的大象（The elephant in the room）了?！胺块g里的大象”說一個人去博物館參觀，仔細(xì)看遍了所有的昆蟲標(biāo)本，卻唯獨(dú)忽略了入口處碩大的大象，用于意指那些“觸目驚心”地存在、卻又被“明目張膽”地忽略的東西。

沒人會忽略大象。在現(xiàn)實(shí)中，真正被忽略的是像螞蟻那樣看似微不足道的昆蟲，而它們才是地球這個房間里真正的“大象”。

根據(jù)國際自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）2023年的整理統(tǒng)計(jì)，全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并命名的生物一共有2,153,294種，其中近一半（1,053,578種）是昆蟲。然而，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并描述的昆蟲只不過是少部分。據(jù)估算，地球上應(yīng)該有至少600萬種昆蟲。最新的研究還發(fā)現(xiàn)，陸地上所有昆蟲的生物量大概和地球上所有人類以及飼養(yǎng)的牲畜加起來一樣重，僅螞蟻一類昆蟲的生物量就比野生哺乳動物和鳥類加起來還多。

| 地球物種數(shù)量組成比例示意圖（圖改自大英百科全書，數(shù)據(jù)來自IUCN及Wien, 2023）

而昆蟲不僅數(shù)量多，它們也是世界上生命形態(tài)和演化歷程最多樣的動物。從水下到土里再到空中，它們幾乎遍布地球陸地的各個角落。它們在不同的生態(tài)系統(tǒng)中扮演了關(guān)鍵角色：它們是捕食者，也是獵物；它們是植物的食客，也為植物提供和轉(zhuǎn)化養(yǎng)分，更幫助植物繁衍存續(xù)——世界上80%以上的開花植物依賴?yán)ハx授粉，其中更包括了75%的人類賴以生存的糧食作物。它們身形渺小、壽命短暫，卻生生不息。

在我們注意不到的地方，它們才是主宰這個星球的絕對力量。

和昆蟲如此之高的多樣性形成鮮明對比的，是對昆蟲相當(dāng)有限的了解。公眾對昆蟲的認(rèn)識幾乎都停留在了生活中令人煩惱的“害蟲”上，哪怕這些小蟲子還占不到昆蟲總量的萬分之一。而科學(xué)研究中這種偏見同樣明顯，從對生物多樣性的研究資助到論文發(fā)表，只有不到三分之一是關(guān)于昆蟲的。大部分的錢和精力都流向了少部分更有“魅力”的物種，比如哺乳動物和鳥類。這些動物的分布和種群變化得到了密集的追蹤，而反觀昆蟲，只有約1%的物種其生存狀況得到了評估。這真是一個很可笑的比例。

有學(xué)者形容，生物多樣性研究領(lǐng)域中，似乎有一個“鳥類學(xué)黑手黨”正在壓制對其他生物的研究，一種偏愛大型和“好看”動物的“分類學(xué)沙文主義”正大行其道。真實(shí)世界中的多數(shù)，卻在人類眼中最客觀的科學(xué)研究里成為了少數(shù)。

更嚴(yán)峻的是，越來越多的研究報告，昆蟲在面對氣候變化和人類活動時可能比我們想象的更加脆弱。在德國，全國64個自然保護(hù)區(qū)在27年間的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)飛蟲的生物量減少了76%；在荷蘭，蝴蝶的數(shù)量在過去的一個世紀(jì)里減少了80%以上；而來自熱帶為數(shù)不多的研究也顯示，有的雨林中昆蟲和其他節(jié)肢動物生物量的減少可達(dá)78%-98%。不過這些信息都不夠全面，因?yàn)槲覀儗?shí)際上缺乏對大部分地區(qū)的調(diào)查數(shù)據(jù)，但已有的證據(jù)顯然表明，昆蟲的多樣性正在發(fā)生劇變。那些我們甚至還沒來得及記錄的物種正在悄然走向滅絕，而原本數(shù)量眾多的物種，也在逐漸減少。這些改變正在重塑我們原本適應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)，我們需要知道這些變化發(fā)生在哪里，會帶來什么后果，應(yīng)該采取什么行為以避免生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。

沒有研究，就難談保護(hù)。

于是，我主動聯(lián)系了管納德，得知他正好在招收博士生，我便來到了香港和他見面。在見面后的一個半小時里，我用蹩腳的英語絮絮叨叨地和他介紹了我本科所有和昆蟲相關(guān)的科研經(jīng)歷。我不確定我是否講得足夠清楚，但我猜他應(yīng)該能從我精心準(zhǔn)備的20頁幻燈片里感受到我的熱情和認(rèn)真。

“那你對未來的研究有什么具體想法呢？”，他在我講完之后問我。

壞了，我心想，我沒有在幻燈片里準(zhǔn)備更具體的內(nèi)容，我貧瘠的詞匯量也并不支持我脫稿講述我那還是一團(tuán)亂麻的研究計(jì)劃。

對了，我還可以畫圖！我突然想到前一天的晚上，為了緩解自己緊張的情緒，也為了整理研究思路，我在草稿紙上畫了好幾遍中國地圖。于是，我立馬從書包里拿出信箋紙，徒手快速地畫下了一個粗糙但足可辨認(rèn)的中國地圖。借著這張圖，我用緯度、高原、季風(fēng)和島嶼作為關(guān)鍵詞講述了我的設(shè)想，多種因素讓中國這片土地孕育極高的生物多樣性，但我們對這個地區(qū)昆蟲的多樣性和保護(hù)了解還十分有限，我希望借助螞蟻?zhàn)鳛橐粋€窗口去尋找答案。

| 我匆匆畫下的地圖以及和管納德面試結(jié)束后的合影

在我一通比劃艱難講完之后，管納德向我伸出他的大手：“潤璽，如果你愿意的話，非常歡迎你加入我們實(shí)驗(yàn)室！”

于是，我在回到學(xué)校之后，立馬開始寫研究計(jì)劃和申請書，并在第二年成功拿到了錄取通知書，來到了管納德的課題組，而我的研究設(shè)想正是畫幅圖：為螞蟻王國畫一幅“疆域地圖”。

?無形的疆域

1856年，同樣是一個夏天，阿爾弗雷德·華萊士（Alfred R. Wallace）搭乘“日本玫瑰號”從新加坡出發(fā)前往印度尼西亞的巴厘島。他是職業(yè)博物學(xué)家，此行的目的是在馬來群島采集各類動物標(biāo)本。兩年之后，他將基于這趟旅程所收集到的信息提出自然選擇理論的初步構(gòu)想，并寄給達(dá)爾文一封信。而這封著名的催更信讓達(dá)爾文提前寫完了他的《物種起源》。

在巴厘島短暫停留了幾天之后，華萊士乘船穿過海峽，兩小時后登上了巴厘島東邊的龍目島。這個決定讓他得到了他此生僅次于自然選擇的重要發(fā)現(xiàn)。在龍目島的三個月里，華萊士發(fā)現(xiàn)了一個令他非常吃驚的現(xiàn)象：在巴厘島和西邊的爪哇群島隨處可見的許多鳥類，在龍目島上竟然一種也見不到；同樣，在龍目島最常見的鳥類，在巴厘島一側(cè)也完全沒有分布。

| 巴厘島和龍目島在馬來群島的位置示意圖

按理說，從西邊的爪哇到東邊的帝汶，島嶼密布成串，氣候和地質(zhì)條件也沒有驟然的變化，島上的生物種類不說完全一樣，至少相差也不會太大。巴厘島和它西邊的島嶼是這樣，龍目島和它東邊的島嶼也同樣，都生活著非常相似的動物。然而，跨過兩個小島僅僅20多公里的海峽，從動物種類的差異程度上來看，卻好似驟然之間從歐洲來到了北美。

什么樣的力量，能讓兩個挨在一起的地方生活著毫不相干的動物？

這趟旅程過后，華萊士開始整理總結(jié)這些信息，他發(fā)現(xiàn)了一個重要且一直被忽視的因素：歷史。通常來說，在沒有地理屏障的情況下，距離越近的地區(qū)，生活的動物種類和親緣關(guān)系一般越相似。但是，如果今天沒有阻隔的地區(qū)，過去有呢？或者，今天存在的阻隔，過去不存在呢？他發(fā)現(xiàn)，一旦考慮了不同地區(qū)的歷史變遷，而不是僅考慮空間距離，就能更好地解釋如今這些地區(qū)在動物種類上的差異了，而物種的擴(kuò)散和演化便伴隨這一過程自然發(fā)生，生物多樣性不需要上帝來創(chuàng)造。

而另一方面，動物的分布其實(shí)就反映了它們所生活地區(qū)的地質(zhì)歷史。華萊士在他的《馬來群島自然考察記》里興奮地寫道：

有了鳥類與昆蟲分布的正確知識，我們就能描繪出人類出現(xiàn)前就已經(jīng)消逝在大洋底下的陸地與大陸洲，這真是一個令人無法想象的美好事實(shí)！

這一想法在當(dāng)時非常超前，因?yàn)槿藗冞€沒有意識到腳下的大地其實(shí)一直在慢慢地移動。華萊士看到了大地在歷史上的起伏，而半個世紀(jì)后，阿爾弗雷德·魏格納（Alfred L. Wegener）將會在此基礎(chǔ)之上揭示大地在歷史上的流動。

基于這些想法，華萊士在1876年通過對現(xiàn)存和已滅絕動物的分布進(jìn)行整理，主要基于哺乳動物繪制了第一幅全球動物地理區(qū)域地圖。他把陸地分為了6個大的“王國”，每個“王國”又可以被細(xì)分為更小的區(qū)域。這些動物“王國”疆域的劃分顯示出了不同地區(qū)在歷史上的關(guān)系，它們被現(xiàn)在的或者過去的屏障所分割、橋梁所連接。經(jīng)歷千百萬年，不同地區(qū)的歷史被生命的世代交替、演化、擴(kuò)散和滅絕所記錄，構(gòu)成了這幅依舊鮮活的圖景。

| 華萊士和他在1876年繪制的動物地理區(qū)域地圖（圖改自維基百科）

而啟發(fā)華萊士產(chǎn)生這一想法的東印度洋群島，正是哺乳動物和鳥類在地理上呈現(xiàn)區(qū)域化最明顯的地區(qū)，橫亙在巴厘島和龍目島所屬的兩個截然不同的生物地理區(qū)域之間那條無形邊界也從此被命名為“華萊士線”。

掌握這樣的一幅圖景在今天格外重要。氣候變化和人類活動都在威脅著地球上不同物種的存續(xù)，而對生物多樣性的保護(hù)絕不單單只是物種的數(shù)量——更要考慮到不同地區(qū)物種的特有性和演化歷史：亞洲的熊貓、非洲的獅子、澳洲的考拉、美洲的樹懶…這些特有物種都經(jīng)歷了獨(dú)特的演化過程、適應(yīng)了不同地區(qū)獨(dú)特的環(huán)境和歷史。如果僅考慮物種數(shù)量這個指標(biāo)，它們都將化為微不足道的“1”：熊貓是“1”，褐家鼠（常見的老鼠）也是“1”。

因此，我們需要根據(jù)這幅圖景，對具有不同歷史背景的地區(qū)，更加有針對性地制定生物多樣性保護(hù)計(jì)劃，才能更加完整地保護(hù)演化的多樣性。多樣性代表了生命的可能性，決定了地球生態(tài)系統(tǒng)的未來。但這樣一幅至關(guān)重要的圖景，在提出后的近150年以來，雖然屢次更新，卻幾乎都是基于鳥獸這樣的脊椎動物進(jìn)行繪制，從未正式地將昆蟲這樣的無脊椎動物納入其中，哪怕它們實(shí)際上才是地球物種的絕大部分，并且和脊椎動物在生命形態(tài)和演化上都差異巨大。

如果我們能將視野也投向昆蟲，投向被鳥獸遮蔽住的“冰山之下”，也許能更好地幫助人類社會這艘巨型的“泰坦尼克號”及時轉(zhuǎn)向。這便是我研究計(jì)劃的落腳點(diǎn)。

我一開始自然是想從最熟悉的中國地區(qū)入手，但這個想法最終未能實(shí)現(xiàn)。

其實(shí)管納德在2012年就對中國螞蟻的分布信息進(jìn)行了整理。他彼時正在讀博，在一次從野外回校的路上突然有了這個瘋狂的想法，他的導(dǎo)師和合作者們紛紛搖頭，你連漢字都看不懂，這怎么可能完成？然而在回去之后，他把所有能找到的中國地區(qū)的文獻(xiàn)收集到一起，對著中國每個省名字的字形，把中國及周邊地區(qū)1391個螞蟻物種的分布整理了出來，寫成了一篇77頁的專著文章，放到了他導(dǎo)師的桌上。

“管納德從來沒有真正聽過我的話…如果我告訴他不要這樣做，他只會做的更多…”，他導(dǎo)師在記錄這項(xiàng)工作的博客里寫道。

這也成了他構(gòu)建全球螞蟻數(shù)據(jù)庫的一塊至關(guān)重要的拼圖。隨后，他那篇吸引到我注意的文章便被送到了有當(dāng)代“達(dá)爾文”之稱的愛德華·威爾遜的手里，并經(jīng)由他親自編輯之后發(fā)表在了《美國國家科學(xué)院院報》上。

幾年過去了，中國地區(qū)的螞蟻分布信息依然較為有限，很多地區(qū)還沒有經(jīng)過采樣和調(diào)查。而近期的研究不僅在持續(xù)發(fā)現(xiàn)新物種，還發(fā)現(xiàn)以往信息中螞蟻在分類上的錯誤之處。我們目前對中國螞蟻的了解程度依然無法讓我繪制出一幅超越省級邊界的地圖。我只得將這個計(jì)劃暫時擱置，轉(zhuǎn)向更多的野外調(diào)查，期望能完善更多的信息。

2020年，一個世界級的轉(zhuǎn)折又再次把我拉回這個研究計(jì)劃。那年的春節(jié)假期結(jié)束時，我并沒能像往常一樣回到學(xué)校，而是和半個世界一起被疫情按下了暫停鍵。我一臉愁容地在家里和管納德視頻會議，無法回到野外的我十分擔(dān)心博士課題的進(jìn)度。

“我們需要一個Plan B（備份計(jì)劃）?！?管納德在電腦另一頭說道。

于是，我打開了我曾經(jīng)的研究計(jì)劃，它重新成為了我博士工作的坐標(biāo)，只不過我沒想到這個坐標(biāo)會帶著我像17世紀(jì)的地理大發(fā)現(xiàn)一樣，以歐洲作為起點(diǎn)，然后投向了全球。

?從歐洲啟航

由于中國地區(qū)的數(shù)據(jù)不足，管納德建議我可以從數(shù)據(jù)較為充足的歐洲螞蟻入手。我一開始是拒絕的，我甚至都還沒去過歐洲、更沒見過生活在歐洲的螞蟻，如何能研究清楚它們呢？單憑一串串字符或者數(shù)字么？用這個來研究地球上真實(shí)生活的生命未免太可悲了些。再者說，歐洲人難道還沒把自己家里研究清楚么？

還真沒那么清楚。螞蟻在歐洲同樣是“房間里的大象”，盡管分類學(xué)研究除了二戰(zhàn)期間從未間斷，但對其地理分布的研究并不多。當(dāng)我檢視數(shù)據(jù)庫里來自歐洲的數(shù)據(jù)時，仿佛來到了霍格沃茨里那間幾百年沒被好好打掃過的有求必應(yīng)屋。從林奈時代積累至今的30多萬條分布記錄充斥著不少錯漏：有的物種已經(jīng)經(jīng)過了多次分類學(xué)的修訂，但早先的記錄卻依然不加修改地被后來的文獻(xiàn)引用和繼承；有的缺乏詳細(xì)的地理信息，而有的記錄的行政地區(qū)已經(jīng)在后來經(jīng)歷過多次調(diào)整。

其次，歐洲的東西部地區(qū)研究極不均衡。目前已有的數(shù)據(jù)80%都來自于西歐，而東歐，尤其是多樣性較高的東南部巴爾干和高加索地區(qū)，數(shù)據(jù)卻非常不完整。一方面東歐地區(qū)的研究歷史和調(diào)查密度整體不如西邊，同時東歐學(xué)者并不總是用英文作為學(xué)術(shù)交流的語言，而且學(xué)術(shù)發(fā)表的頻率也并不高。即便我們手里的數(shù)據(jù)庫已經(jīng)收錄了超過18種語言的文獻(xiàn)，但這些信息還依然不夠。

此外，我們還需要小心剔除外來物種的信息。作為從地理大發(fā)現(xiàn)時代就開始對外交流的地區(qū)，歐洲大陸充斥著各類外來物種，尤其是昆蟲，它們可以很容易地借由作物、土壤和木材等貨物進(jìn)行跨洋殖民。據(jù)我合作者初步的研究顯示，英國地區(qū)生活的入侵螞蟻數(shù)量很可能已經(jīng)超過了其本土螞蟻的總數(shù)。外來物種顯然無法幫助我們還原該地區(qū)的演化歷史和獨(dú)特性，而識別它們又需要基于本土的分類學(xué)和博物學(xué)知識，這是我并不具備的。

我沒法自己完成這個工作，也沒法通過敲鍵盤去研究半個地球之外的地方。

“你并不需要一個人完成這一切”，管納德補(bǔ)充道，“我們可以尋找合作！”

在他的幫助下，我很快和七位來自歐洲不同地區(qū)的分類學(xué)家取得了聯(lián)系，他們比我預(yù)想的更加友善和熱情，而且都是扎根在本土的一線研究者：有的憑一己之力從無到有完成了自己國家的螞蟻名錄，有的花費(fèi)數(shù)年檢視了國內(nèi)每一家博物館收藏的螞蟻標(biāo)本，而有的為了完善物種的鑒定信息跑遍了好幾個國家的博物館。他們無一例外都對自己所研究的小生命充滿熱愛、了如指掌，一位合作者至今還會和大家經(jīng)常分享自己在野外的新發(fā)現(xiàn)。在得知我們的計(jì)劃之后，大家都非常樂于幫忙，紛紛給我發(fā)來他們手里還未發(fā)表的數(shù)據(jù)。

| 不同地區(qū)的專家對某個特定螞蟻物種分布信息的核驗(yàn)示意

在整合完所有的數(shù)據(jù)后，我在更加精細(xì)的區(qū)域尺度上為750多個潛在物種繪制了詳盡的分布地圖，然后將這些地圖分發(fā)給合作者們，由他們來對自己熟悉的物種進(jìn)行糾錯和補(bǔ)充。在經(jīng)過多輪專家驗(yàn)證后，我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，區(qū)域性的物種名錄里竟有8%的信息是有錯誤或存疑的！如果沒有和本土專家合作的這一過程，這些占到最終數(shù)據(jù)近十分之一的錯誤信息可能就將會被我們直接用于分析研究，正如許多大規(guī)模的數(shù)據(jù)分析一樣。

而對于數(shù)據(jù)不足的地區(qū)，合作的專家們都掏出了壓箱底的數(shù)據(jù)幫我們進(jìn)行了補(bǔ)充，新增的數(shù)據(jù)竟占了最終清單近六分之一的比例。尤其是烏克蘭平原和高加索地區(qū)，來自烏克蘭和俄羅斯的合作者緊密合作，讓我們第一次對這些地區(qū)的螞蟻分布有如此清晰完整的圖景。而遺憾的是，這個圖景在未來一段時間內(nèi)可能將會是我們能擁有的最好程度——交戰(zhàn)讓兩國科學(xué)家無法正常地工作，更不用說對數(shù)據(jù)不足的地區(qū)進(jìn)行更多的調(diào)查和保護(hù)。

在2022年俄羅斯正式宣布“特別軍事行動”后的第三天，烏克蘭的合作者剛好完成最后一輪的數(shù)據(jù)核驗(yàn)，并在斷電斷網(wǎng)前將數(shù)據(jù)發(fā)給了我，郵件里的最后一句是：“我不知道我明天是否還會活著…”如今他已安全返回家園，但他從事研究的“家園”——野外，不知何時才能重返。

終于，在多國研究者的合力幫助下，我完成了數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，然后結(jié)合這些物種之間的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近，通過定量分析繪制出了歐洲螞蟻區(qū)劃地圖，勾勒出了歷史氣候和地理屏障對螞蟻分布和演化的影響：一個同質(zhì)化的北部和一個多樣化的南部。

| 歐洲及周邊地區(qū)螞蟻生物地理區(qū)域圖，不同顏色表示不同地理區(qū)域（圖改自Wang et al., 2023）

簡單來說，在阿爾卑斯山脈以北，如果你從倫敦或者巴黎跨越一千多公里到莫斯科，你在野外看到的螞蟻多半是大同小異的種類，這些螞蟻大多是一萬年前冰河時期結(jié)束后的幸存者，或者是它們從南部搬來的親戚；而在南部的地中海沿岸還有安托尼亞和高加索地區(qū)，你只需跨越一百多公里，也許就能發(fā)現(xiàn)許多不同的物種，它們在相對溫暖、地形各異的地區(qū)生存和演化了上百萬年，適應(yīng)了多種多樣的環(huán)境。

因此，不同地方物種的保育價值也就有所差異，如果法國的一種螞蟻滅絕，我們也許還能在德國或者英國找到并保護(hù)它或者它的近親；但是西班牙或者意大利的某種螞蟻滅絕，它和它所代表的一種適應(yīng)類型可能將永遠(yuǎn)地在地球上消失。

但這還不夠。即便我們已經(jīng)使用了非常精細(xì)的地理單元去描繪螞蟻的分布，但這些單元代表的依舊是主觀性較強(qiáng)的行政或者自然區(qū)域，大小不一、形狀不同，難以代表生物真實(shí)的分布情況。此外，歐洲地區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)難以推廣，其他地區(qū)缺少足夠的數(shù)據(jù)積累，也沒有那么多分類學(xué)家可以幫忙。

距離哥倫布從西班牙啟航駛向世界已經(jīng)過去了五個世紀(jì)，離管納德繪制的第一幅螞蟻全球分布圖也過去了近十年，我們?yōu)槲浵伱枥L疆域地圖的計(jì)劃竟要止步于歐洲了么？

?駛向“新世界”

“潤璽！我要告訴你一個好消息，”管納德從辦公室外幾步跨到我桌旁，“我們有了新進(jìn)展！”

這可不是一個簡單的新進(jìn)展。在我重建歐洲螞蟻數(shù)據(jù)庫的同時，管納德正共同領(lǐng)導(dǎo)另一項(xiàng)更大規(guī)模的國際合作，向描繪全球螞蟻多樣性的“圣杯”發(fā)起沖鋒。世界上大部分的地區(qū)對昆蟲的了解都受到了采樣調(diào)查的制約，如果依然按照傳統(tǒng)的方法——像我們在歐洲地區(qū)那樣核驗(yàn)清單，我們恐怕還要花幾個世紀(jì)才能獲得相對完整的圖景。然而在那之前，昆蟲多樣性可能就因?yàn)槿狈ΡＷo(hù)而凋零，數(shù)以萬計(jì)的物種將會被我們從地球上抹去。怎么能夠和迎面而來的下一次大滅絕搶奪時間呢？

讓機(jī)器學(xué)習(xí)來幫忙！管納德和他的合作者們把近180萬條螞蟻的分布信息經(jīng)過清理后“喂”給了高性能計(jì)算機(jī)，結(jié)合不同物種的環(huán)境偏好，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法為已知的螞蟻物種建立了高分辨率的分布模型，并繪制了它們在不同地區(qū)出現(xiàn)的可能性。隨后，在考慮了采樣強(qiáng)度和其他因素對物種發(fā)現(xiàn)的影響之后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步用模型預(yù)測了未來我們最可能在哪里發(fā)現(xiàn)新物種，得到了一張螞蟻多樣性的“藏寶圖”!

| 螞蟻多樣性“藏寶圖”（圖改自Kass et al., 2022）

這正是我分析所需要的數(shù)據(jù)！我興奮地和負(fù)責(zé)建模的團(tuán)隊(duì)取得聯(lián)系，他們來自沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)的生物多樣性和生物復(fù)雜性實(shí)驗(yàn)室。管納德曾是那里的博士后研究員，正是在那里，他和實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人埃文·?？酥Z莫教授 (Evan Economo)一起合作建立了全球螞蟻多樣性信息學(xué)數(shù)據(jù)庫，整合了全世界近300多年來能搜尋到的幾乎所有關(guān)于螞蟻的地理分布信息，而我對歐洲的研究正是這個數(shù)據(jù)庫的延伸。團(tuán)隊(duì)的建模專家是吉米·卡斯博士（Jamie Kass），他領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)并搭建了目前最受歡迎的物種分布模型和建模平臺。

吉米很快將我們已經(jīng)核驗(yàn)完成的歐洲螞蟻數(shù)據(jù)整合到新的模型中，并根據(jù)我的需求對螞蟻的分布模型進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)化，繪制出了每個物種更加清晰的分布邊界。我們還為物種的更高一個單元——屬繪制了分布地圖，這樣可以進(jìn)一步囊括很多物種鑒定較為困難、分布信息不夠清楚的螞蟻種類，最終使得數(shù)據(jù)庫里的兩百多萬條數(shù)據(jù)都得到了有效利用。當(dāng)他們的那幅螞蟻多樣性“藏寶圖”在《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表的時候，我也完成了對全球螞蟻“帝國疆域地圖”的繪制，最終發(fā)表在了《自然-通訊》上。

我們的分析結(jié)果將全球螞蟻分為了9個“王國”，比150年前的華萊士地圖多了3個，比最新基于脊椎動物的劃分少了2個，這是一幅別樣的圖景！差異主要集中在北半球，北美和歐亞大陸北部廣袤的區(qū)域都分布著種類極為相似的螞蟻，不似脊椎動物的差異那么大。而當(dāng)我們把目光稍稍南移，將北京-羅馬-華盛頓相連，在北緯40°左右繞地球畫個圈，這個圈以南的地區(qū)分布卻又生活著極為不同、種類各異的螞蟻。我們在歐洲發(fā)現(xiàn)的“北同南異”仿佛是整個北半球的縮影。而在赤道附近，從印度、馬來半島到太平洋廣闊的群島區(qū)域，螞蟻的種類也有相對密切的聯(lián)系，并不似華萊士在脊椎動物的分布上看到的那般不同。

| 我們根據(jù)螞蟻的地理分布和物種親緣關(guān)系繪制的地理疆界圖

螞蟻無法游過海峽，更沒有鳥類那樣飛越海洋的能力，它們的分布更加直接地反映出不同陸地的連接情況。在漫長的冰河時代，厚厚的冰川覆蓋住了北境，大量海水被凍住，地球的海平面也同時下降，更多的陸地暴露了出來。這期間，白令海峽的海水褪去、陸地相連，亞洲和北美大陸的物種便從此相互遷移，印第安人的祖先從這里踏上了前往美洲的征程。類似的路橋也將其他大陸和周圍諸島相連。在更久一些的時間里，板塊構(gòu)造將陸地撕碎、拼合，螞蟻借此乘坐著“島嶼號”大船從不同大陸奔赴大洋彼岸的“新世界”。在上百萬年的征程中，螞蟻不斷遷移，滅絕和新物種的形成在地球舞臺上不斷上演，最終塑造了螞蟻如今的帝國版圖。

借助這幅地圖，我們將能夠更清晰地描繪和理解現(xiàn)存螞蟻多樣性的起源與演化過程，一首精彩的演化史詩向我們徐徐展開。

看著這幅地圖，我心中激動不已，這是我們第一次能為一個昆蟲類群繪制如此清晰且完整的圖景，在被脊椎動物占據(jù)的熒幕中發(fā)出了微弱但清晰的光亮。這背后，是導(dǎo)師管納德十余年間搜集和整合碎片信息的堅(jiān)持不懈，是300多年來分類學(xué)家和生態(tài)學(xué)家探索和研究這些小蟲子的腳踏實(shí)地，也是半個世紀(jì)里數(shù)據(jù)科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的突飛猛進(jìn)，最終將我在紙上畫下的草圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。雖然完全實(shí)現(xiàn)可能還需要下一個十年的努力——模型無法代替實(shí)地觀測和調(diào)查，但是能為以后的工作標(biāo)記重點(diǎn)。我們腳下的這片土地，跨越過了三個 “螞蟻王國”，還有許多新物種等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和保護(hù)。

如今，氣候變化和人類活動正在逐漸侵蝕這些百萬年來形成的生物地理邊界，世界上許多的地區(qū)，尤其是熱帶，正在因?yàn)闇缃^和生物入侵而失去獨(dú)特性。我們手里的這幅地圖將在未來研究中成為評估螞蟻滅絕和入侵風(fēng)險的重要工具。

不過，如果我們無法采取有效的行動來遏制入侵事件的發(fā)生，這幅地圖也可能成為我們這個地質(zhì)時代里螞蟻王國的遺照。

后記

這項(xiàng)研究月初發(fā)表后，我曾猶豫過要不要寫一寫研究背后的故事。因?yàn)檫@個研究的公眾傳播性似乎沒那么強(qiáng)，畢竟誰在乎不同的螞蟻在地球哪兒疙瘩爬呢。供研究同行參考的【相關(guān)工作的簡介】我也通過一些學(xué)術(shù)公眾號進(jìn)行傳播了。

但前兩周和父母視頻的時候，我爸突然問了一句：“我看你是不是發(fā)了個什么研究？我怎么看也看不懂??？”確實(shí)難看懂，描述研究進(jìn)展的通稿充斥著名詞術(shù)語和行內(nèi)套話。我裝模作樣地搪塞了他一番，他似懂非懂地表示了認(rèn)可。

你看，我心想，有的研究就是不好講的?？稍趻鞌嘁曨l之后，我突然感到一陣羞愧。世界上可能不超過十個人真正關(guān)心我在研究什么，而就在剛剛，我拒絕了其中的一個。這也是促使我寫下這篇文章的原因，謹(jǐn)將這篇文章獻(xiàn)給一直在背后支持我的家人，也許你們看完還是不清楚我在研究些什么。沒事，我可以再給你們講一講。

也把這篇文章獻(xiàn)給所有人，包括不了解、不關(guān)心我們研究的人。正是因?yàn)椴槐涣私狻⒉槐魂P(guān)心，我才更要努力地去書寫，書寫那些理解的與不被理解的，書寫世界的復(fù)雜和生命的偉大。

研究論文

Wang, R., Kass, J. M., Chaudhary, C., Economo, E. P., & Guénard, B. (2024). Global biogeographic regions for ants have complex relationships with those for plants and tetrapods. Nature Communications, 15(1), 5641.

Wang, R., Kass, J. M., Galkowski, C., Garcia, F., Hamer, M. T., Radchenko, A., ... & Guénard, B. (2023). Geographic and climatic constraints on bioregionalization of European ants. Journal of Biogeography, 50(3), 503-514.

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