《博物学家》:真正的博物学家是训练有素的猎手
2022/01/25 | 作者 姜昊骞 | 编辑 陈祥
美国生物学家爱德华·威尔逊(Edward Osborne Wilson),最为大众所知的贡献是开创了社会生物学领域,试图利用遗传、环境和过往经历来共同解释蚂蚁等社会性动物的个体与种群行为。1994年出版的《博物学家:爱德华·威尔逊自传》,则向我们展现了他的另一面。
野外观察与实验一直是他的热爱,他的脚步从美国南方老家周边的森林,一直延伸到新几内亚的热带丛林。他的理论兴趣是实证研究的自然延伸,著名的佛罗里达岛屿实验就是一个明显的案例。威尔逊的文笔简练而富有生命力,洋溢着一位以探索自然为天职的科学家的热情。
一位博物学家的成长
《博物学家:爱德华·威尔逊自传》的开篇,是传主童年的记忆碎片。7岁那年,他在海边看到了一只怪水母,“它那带有淡淡光彩的粉红钟罩上,分布着许多细细的红线,这些红线由中央向钟罩形身体的边缘辐射”。黄昏时分,一只超大的鳐鱼从码头的木桩下面滑出,几秒钟后又消失不见。他被鳐鱼迷住了,想要抓到它,但最后只钓到了一条很丑的鱼,当地人管它叫“蛤蟆鱼”。
作者不吝笔墨回顾了这些零散的童年趣事,是因为这些事昭示着他的人生导向,也奠定了本书的基调。正如他本人所说:“在关键时刻获取丰富的实践经验,而非系统知识,才是造就博物学家的重要因素。所以说,最好能先当个野人,什么学名、解剖学知识,都不知道也不要紧,最好能先花上大量时间去随意探索和做梦。”
EO Wilson
1929年,爱德华·威尔逊出生于美国南方亚拉巴马州的伯明翰市。在1950年代到1960年代,那里是美国民权运动的中心。1937年,父母离婚后,小威尔逊进入了一所传统的私立学校。湾区军校的格言是:“把小男孩托付给我们,我们还你个男子汉。”这段经历塑造了威尔逊辛勤实干、遵守纪律的性格。同时,他也确定了自己的人生方向。
10岁那年,他和新结识的小伙伴麦克劳德(Ellis MacLeod)终日捕捉和寻找稀有的蝴蝶,努力研究在公园斜坡下发现的蚂蚁巢穴,努力啃其实看不太懂的昆虫学著作。两位未来的昆虫学家的轮廓,已经出现了。
当时的美国,高中学历就足够成为一名成功的商人、农夫、船东乃至工程师了。威尔逊一家的亲戚里从没有出过大学生,而他必须拿到本科文凭才能够追求自己的科学梦想。他进入了亚拉巴马大学(University of Alabama),这所学校接收所有在亚拉巴马州的白人高中毕业生。
他的指导教师是查莫克教授(Ralph Chermock)。通过查莫克和他身边的科研兴趣小组,威尔逊接触到了新达尔文主义,又名新综合理论。该理论结合了达尔文的自然选择理论与基因突变观念,是现代进化论中影响力最大的一支。同时,查莫克也鼓励学生们野外考察,对亚拉巴马州的生态系统进行了超越前人的探索。
本科期间,他研究了一次大规模的生物入侵。早在1942年,他就注意到了一种外来的火蚁正在城市、郊区和乡村蔓延。7年后,19岁的他和一名会开车的伙伴踏上公路,测绘了这种蚂蚁的入侵范围,向政府环保部门提交了报告书,并将其命名为“外来火蚁”。第二年,他又发现外来火蚁存在颜色和体形大小的差异,最终通过实验证明这些性状差异来自先天遗传。多年后,美国政府投入了上亿美元来遏制外来火蚁的入侵,却还是没能阻止其扩散到整个南方。
这段经历极大地提升了威尔逊的信心。正如他在自传中所说:“我发觉,自己童年时期那些漫不经心的自我学习,竟然也能凝聚成对大众有益或有实用价值的东西。”事实上,威尔逊确实从来不是一位纯粹的探险爱好者,更不是终日埋首实验室的研究员。他撰写过多部文采斐然的科普人文作品,还是2007年上线、由全球各地生物学家协作编辑的网络生命大百科(Encyclopedia of Life,简称EOL)的重要参与者。
在亚拉巴马大学取得硕士学位后,他曾短暂就读于田纳西大学,但随后就于1951年转到哈佛大学攻读博士学位。在哈佛大学,他圆了从小以来的热带之梦。在奖助学金的支持下,他于1953年6月踏上了热带生物考察之旅。
启程前,他拜访了昆虫学界巨擘——哈佛大学比较动物学博物馆昆虫馆馆长达林顿(Philip J. Darlington)。达林顿告诫他,“当你采集昆虫时,不要只沿着小径走……你如果也这样做,恐怕只能捉到几只昆虫而已。你应该直线切入森林,尽量排除途中遇到的障碍。这样做很累,但这就是最好的采集方法。”
他的第一站是西印度群岛。他在古巴捕捉到了一只长得很像真变色蜥(也就是我们常说的“变色龙”)的伪避蜥。但真变色蜥生活在千里之外的非洲,两种蜥蜴也没有亲缘关系,只是趋同进化的结果。
下一站是墨西哥。威尔逊说,这是他“有生以来第一次……终于来到所谓‘像样的’热带地区”。相比之下,西印度群岛虽然富有异国情调,但动植物种类相当有限,更像是旅游度假胜地。
他攀登了奥里萨巴火山,将这座火山想象成一座生态意义上的“岛屿”。火山有着仅次于喜马拉雅山的垂直生物多样性,与其所属的墨西哥高原的生物群落大不相同,足以进化出独特的物种,不啻是生物学家的一方乐园。从海拔900米处出发,威尔逊一行人先在3300米的一处小村庄落脚,然后一边采集蚂蚁,一边向4800米左右的雪线发起冲击。他一路上践行了达林顿的教诲。哪怕是到了资源贫瘠的高处,他也花了一个小时从木板下找出了一窝珍贵的蚂蚁。
第二年,刚刚订婚的威尔逊又前往新几内亚岛研究蚂蚁,顺便对途经的新喀拉多尼亚岛和美拉尼西亚群岛等地进行了考察。新几内亚岛位于澳大利亚北侧,是世界第二大岛,也是全球生物多样性和语言多样性最丰富的地区之一。威尔逊在这里的发现,为其后来对生物多样性的关注奠定了基础。
他在一篇基于新几内亚之行的论文中写道:“另外有一项因素大大增加了整个(几内亚岛)动物群的复杂度。那就是,个别物种不一致的片状分布……没有任何两个地点拥有完全相同的动物群。想想看,上百个物种在此地交织,很显然,整个新几内亚动物群的时空结构必定具备万花筒般的面貌。”
从物种平衡论到生物多样性
1955年,威尔逊获得哈佛大学颁发的博士学位。起初,他接受了哈佛大学为期5年的助理教授岗位。1958年,他又收到斯坦福大学的邀请,获得终身教职。他的学者地位终于稳固了。
1961年,他结识了时年30岁的宾夕法尼亚大学数理生态学家麦克阿瑟(Robert MacArthur)。两人志同道合,都热爱生物地理学,也就是研究动植物地理分布的学科。在谈话和合作的过程中,“物种平衡论”(species-equilibrium)的想法逐渐萌发。
这种理论提出,一座岛屿能够承载的物种数量是恒定的,新物种迁入和旧物种灭绝,会形成一个动态平衡过程。且岛屿越小,距离大陆越远,平衡物种数就越少。
事实上,早在美拉尼西亚考察时,他就发现了岛屿面积与物种数量的关系,并用S=CAz的公式来表示。其中,S代表岛上发现的物种数,A为岛屿面积,C和z是常数。科学理论提出后就需要验证,为此,他们需要有一个生态环境被摧毁的岛屿,然后追踪生物重新填满这座岛屿的过程。
1883年,印度尼西亚的小岛喀拉喀托岛发生火山爆发,岛上生物一扫而空。科学家们记述了鸟类、植物和其他生物“回归”的过程。威尔逊与麦克阿瑟借此构建了一个数学模型,认为全岛物种的均衡值在30种左右。这一理论预测值,与实际观测结果相符。
但是,这一结果是有缺陷的。除了喀拉喀托岛火山爆发这样的案例百年难遇,科学家也无法主动根据模型变量对环境条件进行操纵,这就意味着很难得出因果性的结论,对理论模型提供决定性的支持。于是,威尔逊决定“创造”自己的喀拉喀托岛。
他选择的地点是岛屿众多、生态丰富、距离美国本土也比较近的佛罗里达群岛。起初,他寄希望于飓风扫清岛上红树林,但由于不可控性太强,他决定用杀虫剂来替代自然灾害。他要在一些面积大小和距离大陆远近各异的岛屿上,全面喷洒杀虫剂,然后与其他未喷洒杀虫剂的岛屿进行对比。
恰在此时,斯坦福大学的研究生辛伯洛夫(D.S. Simberloff)加入了他们的行列。“红树林实验室”的条件就这样搭建完成了。1967年,经过三年研究,威尔逊终于能够得出结论了,结果“强烈显示出任一岛屿上的物种数都保持着动态平衡的状态”。
《博物学家:爱德华·威尔逊自传》
尽管在佛罗里达群岛实验中消灭了为数不少的昆虫与其他节肢动物,但威尔逊一直对生物多样性问题极为关注。1980年,《哈佛杂志》邀请7位哈佛教授提出未来10年间全球面临的重大问题,其中只有威尔逊选择了环境问题为主题。
从此之后,他四处演讲和发表文章,探讨生态环境遭到的破坏以及人类的解决之道。尤其是2004年退休之后,他更能专注于保护全球的生物多样性,同时依然对探索自然的热情不减。在2006年《博物学家》新版后记中,他写道:“我仍想继续对西印度群岛的每一个岛屿的蚂蚁进行田野调查……真正的博物学家是训练有素的猎手。”
自1994年出版以来,《博物学家》获得了学界和大众的一致欢迎好评,繁体中文版于1997年面世(当时名为《大自然的猎人》)。国内2000年引入简体中文版,之后多次再版,畅销多年。诚如北京大学哲学系教授刘华杰所说,在分子生物学日已占据主流,传统博物学日渐衰微的今天,威尔逊依然意义重大。他评价:“爱德华·威尔逊是我们这个时代博物学颇有说服力的符号、旗帜。威尔逊将自然主义与浪漫主义、微观与宏观、现在与未来巧妙地联系在一起,为有见识有担当的学人树立了好榜样。”