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地球生物量最多的物种是什么 -- What's Earth's dominant species by mass?

你可能听过世上蚂蚁总重等同人类,其实人类总重是蚂蚁的5倍。白蚁可能比人类更重,但不公平,因蚂蚁和白蚁各有数千物种而人类仅一种。若按物种总生物量排名,谁居首令人意外。动物中人类单物种近顶端,约重3.5亿公吨。野生最高是南极磷虾(Antarctic krill),2009年估3.79亿公吨,每只约2克,南大洋数量惊人。

正文

你可能听说过一种说法:全世界所有蚂蚁加起来的重量和全人类一样。这不是真的,我们的总重量是蚂蚁的5倍。不过白蚁可能超过我们。无论如何,这种比较不太公平——蚂蚁和白蚁有几千个物种,而人类只有一个物种。

但如果按每个物种的总质量,也就是“生物量”来评判,谁才是真正的第一?结果有些出人意料。

南极磷虾:3.79亿吨

先从动物这一组看起。人类作为单一物种已经接近榜首,约3.5亿公吨。排名最高的野生物种是南极磷虾,2009年的一项估计为3.79亿公吨。每只磷虾仅约2克,但它们在南大洋的庞大数量使它们与我们在统计上几乎打成平手,也让巨大的蓝鲸得以吃饱。

但人类和磷虾都落后于动物界的真正赢家:牛。牛是最多的家养动物物种,生物量约6.5亿公吨。猪排第二,约1.4亿公吨,落后于人类和磷虾。

牛:6.5亿吨

对牛来说不幸的是,动物几乎是所有生物界中最轻的。最全面的研究(Bar-On等,2018)专门按碳质量来衡量各个界。碳只占生物体的一部分,所以这种方法得出的数字更小,但对追踪生物圈中的食物能量流动更有意义(想想吃一磅西瓜和吃一磅牛排的区别)。例如,地球上6.5亿吨牛只代表6100万吨碳。

动物整体有20亿吨碳。这意味着我们轻松超过病毒(2亿吨),但少于原生生物(40亿)、古菌(70亿)、真菌(120亿)、细菌(700亿),尤其是植物(4500亿)。

各生物类群的生物量对比

世界上大部分细菌生活在难以研究的含水层和海底沉积物中。有可能某种极其占优势的海底细菌拥有世界最高生物量,但更可能的赢家是植物。

那么哪种植物的生物量最大?动物界的赢家是一个家养物种,所以先从家养植物看起。

首先想到的可能是水稻、小麦、玉米等主要谷物。其中玉米的年收获量按质量最大,共11亿吨,几乎是牛的两倍。但真正最大的作物根本不是谷物。

这项荣誉属于甘蔗,2023年收获量超过20亿公吨。也就是说,人类每年收获的甘蔗约等于我们总体重的6倍。甘蔗还是多年生植物,根系在两次收获之间持续存在,这意味着全年平均存活的甘蔗总质量可能高于玉米这样的一年生作物。

甘蔗:20亿吨

但还有一个子类别要看:野生植物。该说树了。

树似乎包揽了所有之最。最大的单体生物来自一个树种:Pando,一片根系相连的克隆山杨群落,自身重6000公吨。但山杨相当稀少。有没有一种更常见、作为物种总质量更大的树?

为此要看世界上最大的森林:环绕北极圈的北方森林。在这些森林里,仅3到4个物种就能占森林总质量的一半以上。相比之下,热带森林可能需要一百多个物种才能达到同样比例。

文献检索中出现两个候选的北方树种。一个是黑云杉(Picea mariana),加拿大北极地区最常见的树。据加拿大国家森林清查,该国生长着超过110亿吨黑云杉,美国也有一些。

黑云杉:超过110亿吨

另一个候选是达乌里落叶松,俄罗斯最常见的树。俄罗斯的森林清查没有按物种给出那么详细的数字,但落叶松整体占俄罗斯森林土地的约35.6%,而俄罗斯共有822亿立方米森林。据我所知,俄罗斯主要有两种落叶松:东部的达乌里落叶松和西部的西伯利亚落叶松,达乌里更常见,所以至少占总量的50%。算下来,再用落叶松木材的密度,得出俄罗斯有168亿吨落叶松,其中至少84亿吨(可能更多)是达乌里落叶松。

达乌里落叶松:至少84亿吨,可能更多

黑云杉的活木材约含51%的碳,也就是说仅这一个树种所含的碳就接近所有动物总和的三倍。所以人类也许仍然掌控着地球生物圈,但至少在这一个指标上,云杉和落叶松树有着巨大的领先。

评论

这份生物量榜单的讨论整体是「集体查漏」的气氛:多数人认为榜单漏掉了微生物、深海鱼类和草类这些真正的量级选手,分歧主轴在于「生物量的边界该怎么划」——是只算活体组织,还是把木材、病毒这类边界模糊的东西一并计入。

认为病毒、细菌和古菌的缺席是最大漏洞

  • 单个虽小,但无所不在,碳总量不容忽视;有人追问两亿吨病毒堆起来到底是什么形态,是黏液吗,什么颜色(较多人) > 他是不是压根没算细菌、古菌和病毒的重量?它们到处都是,也都是碳。(@shevy-java)

认为把树木的木材计入属于作弊

  • 木材本质上是植物的死细胞,等于把人类每周扫掉的皮屑也统计进体重(较多人) > 树的木材其实是死细胞,这样算就像把我们掉在地上扫走的皮屑也算进体重,树在作弊。(@TZubiri)

认为深海小型鱼类可能才是真正的生物量王者

  • 钻光鱼数量以万亿计,栖息在地球七成表面之下的海域,个体虽小但很可能超过云杉和落叶松(较多人)
  • 有人提醒某些大型国家船队正把磷虾捞到一条不剩,这类「优势」未来未必保得住(少数人)
  • 也有观点指出地下岩石中的厌氧细菌以体积而非二维表面栖居,根本无法与地表生物直接比较(少数人) > 钻光鱼估计有万亿条,覆盖地球七成表面,就算个头小,我认为它们早就把云杉和落叶松比下去了。(@rinconrex)

认为榜单跳过了草类、藻类和鲸鱼

  • 有人怀疑真正的答案可能是竹子,但草类被略过了;也有人直接问藻类为何没上榜,还有人惊讶鲸鱼居然不在名单里(少数人)

认为「蚂蚁白蚁几千种、人类只有一种」的说法站不住脚

  • 这种物种数对比本身就值得商榷,除非站在创造论立场上(少数人) > 这种说法挺有争议的,除非你是创造论的信徒。(@vlyan)

有价值的补充

  • xkcd 1338 用质量画过陆地哺乳动物的可视化,是这类讨论的标配参考(@andai)
  • 霍尔丹被问及上帝时那句「造物主对甲虫有着过分的偏爱」,恰好呼应了榜单的偏斜(@gumby)
  • 全球鸟类生物量有三分之二以上是家禽;圈养与野生对比之下,熊猫餐厅的门店数比野生大熊猫还多(@ortusdux)
  • P·G·沃德豪斯某本书里有人物随口说,全人类可以塞进一个边长半英里的立方体坑里,算一算居然是真的(@niccl)
  • 换个外星人视角:两万五千个「克鲁格」前地球还是标准生态景象,如今一种猿类遍布全球、还绕着行星转罐头,野外的巨型动物几乎消失,剩下的被人类养在大型农场里——外星人没从轨道上把我们核平,大概说明银河系里只有我们(@GMoromisato)
  • 纯玩笑一条:蚊子呢?让人想到那些吸血的政治人物和亿万富翁(@sleight42)