1850年以来全球哺乳动物生物量的演变轨迹：人类世下的生物量再分配

《Nature Communications》：The global biomass of mammals since 1850

本研究针对物种灭绝指标无法全面反映野生动物种群动态变化的问题，通过系统量化1850-2020年间全球哺乳动物生物量时空格局，揭示人类与驯养哺乳动物生物量增长8倍至1100 Mt（百万吨），而野生海洋哺乳动物生物量下降70%的剧烈转变。该研究为评估人类世生态影响提供了生物量维度的重要基准，对制定基于生物量指标的生物多样性保护策略具有开创性意义。

　　

当我们谈论生物多样性危机时，最常引用的指标是物种灭绝率——有多少物种永远从地球上消失。然而，这种指标可能无法完全反映全球野生动物种群的真实状况。它既无法体现那些尚未灭绝但种群数量急剧减少的“功能性灭绝”物种，也无法区分常见物种和稀有物种的生态影响差异。在人类活动深刻改变地球生态系统的今天，我们需要更全面的指标来评估野生动物种群的健康状态。

在此背景下，生物量（biomass）作为一个综合性指标脱颖而出。生物量不仅能够跨越物种体型差异实现可比性，还与能量消耗、资源利用等生态过程密切相关。近期发表在《Nature Communications》上的研究，由以色列魏茨曼科学研究所的Lior Greenspoon领衔的国际团队，首次系统量化了1850年以来全球哺乳动物生物量的演变轨迹，为我们理解人类世哺乳动物群落的重构提供了全新视角。

研究方法概述

本研究采用多源数据整合与模型模拟相结合的方法：通过HYDE数据库和联合国人口数据重建人类人口动态，结合身高体重变化计算人类生物量；利用FAOstat和HYDE数据库分析14类驯养哺乳动物种群变化；对野生海洋哺乳动物采用基于捕捞记录和种群观测的随机种群削减分析模型（Stochastic Stock Reduction Analysis），对46种81个种群进行生物量重建；对陆地野生哺乳动物则通过文献调研获取121个关键物种（包括所有体重>100 kg物种）的历史种群数据，其余物种假定生物量保持恒定。

研究结果

全球哺乳动物生物量的世纪变迁

研究显示，1850年全球哺乳动物总生物量约为400 Mt（百万吨），其中野生哺乳动物（包括海洋和陆地）与人类及其驯养哺乳动物各占约一半。到2020年，总生物量增长近3倍至1100 Mt，但这种增长完全源于人类和驯养哺乳生物量的扩张，野生哺乳动物生物量则显著萎缩。

人类生物量的快速增长

1850-2020年间，全球人口从12亿增长至80亿，同时平均体重增加约30%，导致人类生物量从50 Mt增至420 Mt，增长约8倍。这种增长主要驱动力是人口规模扩张，体重增加贡献了次要但显著的份额。

驯养哺乳动物的生物量扩张

驯养哺乳动物生物量从130 Mt增至650 Mt，增长5倍。其中牛类始终占总生物量的三分之二，其单独生物量增长4倍。其他经济动物（水牛、猪、羊等）生物量也增长3-10倍，而马类生物量在1920年代达到峰值后回落至1850年水平。宠物和伴人啮齿类（鼠类）生物量从5 Mt增至20 Mt。

野生海洋哺乳动物的急剧衰退

工业捕鲸和海洋哺乳动物狩猎导致野生海洋哺乳动物生物量从130 Mt下降70%至40 Mt。四大鲸类（蓝鲸、座头鲸、长须鲸和抹香鲸）在1850年占海洋哺乳动物生物量的80%，其种群在1860s-1980s间遭受毁灭性捕捞。1986年国际捕鲸委员会（International Whaling Commission）颁布商业捕鲸禁令后，部分种群开始缓慢恢复。

野生陆地哺乳生物量的显著下降

基于有限的历史种群数据估算，野生陆地哺乳动物生物量从50 Mt下降至20 Mt，减少超过一半。其中非洲象（Loxodonta africana）在1850年的生物量约等于当前所有野生陆地哺乳动物的总生物量。尽管白尾鹿（Odocoileus virginianus）等少数物种种群增长，但其生物量增益远不能抵消大型动物衰退的影响。

研究结论与意义

该研究首次提供了1850年以来全球哺乳动物生物量的连续量化轨迹，揭示了人类世哺乳动物生物量的剧烈重构。人类及其驯养哺乳动物生物量的快速增长与野生哺乳动物生物量的急剧下降形成鲜明对比，这种转变对全球生态系统结构和功能产生了深远影响。

研究创新性地将生物量指标引入生物多样性评估体系，弥补了单纯依赖物种灭绝指标的不足。例如，尽管1850年以来仅有3种海洋哺乳动物记录灭绝（根据IUCN红色名录），但海洋哺乳动物总生物量下降了70%，这种生物量损失可能导致关键生态过程（如鲸泵效应，whale pump）的显著减弱，进而改变海洋环境的结构和功能。

值得注意的是，1850年并不代表原始自然状态，特别是对陆地哺乳动物而言，人类影响早在数万年前就已开始。研究也坦承数据局限性，尤其是野生陆地哺乳动物历史数据的缺乏可能导致对生物量下降程度的低估。

该研究为建立更合理的生态基准（ecological baseline）提供了科学依据，有助于避免"基线漂移综合征"（shifting baseline syndrome）——即由于历史知识的缺失而逐渐降低对自然环境状况的期望。量化视角下的人类-野生动物关系重新定义，为未来保护政策的制定提供了重要参考，特别是海洋哺乳动物在捕鲸禁令后缓慢恢复的案例，为其他保护行动提供了有益借鉴。

通过开源所有数据和代码，该研究鼓励科学共同体共同完善全球野生动物生物量的历史重建工作，推动建立更全面的生物多样性监测体系。在人类活动持续改变地球生态系统的背景下，这种长期、量化的生物量视角对于理解过去、评估现在和规划未来具有不可替代的价值。