《伦敦动物学学会志》，1848—1860。
科学家和大众应该明白，为了拯救生物多样性，我们有必要去了解物种之间存在着怎样的互动，而这些互动又是如何构成生态系统的。但是，我们对物种间的互动所知甚少，生态系统研究依然属于亟待发展的学科。通过生态系统研究而寻找到的答案真是凤毛麟角，就连自然环境保护中最简单的问题都解决不了。
作为一位在野外考察和理论研究两方面都有经验的科学家，我认为自己有责任对生态学这一重要分支领域存在的问题和不足进行再次强调。传统生态系统研究在物种互动方面尤显不足。诚然，我们手头有着复杂的数学模型。但当数据不足时，建模就如同儿戏。
请不要误会我的意思。生态学研究的每个层面都是必要的，而且都有很强的吸引力。对于那些数学底子扎实的年轻科学家来说，投身于生态学意味着前途一片光明，还有机会享受到茅塞顿开的快感。但是，作为一个当代的纯科学研究领域，生态学的发展程度甚至还不及经济学。生态学本就是边缘学科，而且还存在明显不足，即根据构成生态系统的诸多物种的身份和自然发展史所建立起来的数据库信息量十分匮乏。
在经济学领域，同样的问题也存在于有关个体天生和习得行为的研究之中。而当你将真实数据放在一起时，又总能见识到那翻腾扭转的、无处不在的非线性特质，如同试图从你手中逃脱的鳗鱼一般。总体来看，理论研究人员尚未掌握真实世界里无底洞般深奥的复杂性。真实世界中的玩家数量庞大，其中既可能有人类，又可能有其他物种，而真正参与其中的物种数量总是多得无法确定。
只在少数几个案例中，生态学家能从数据库中挖掘出部分相关性，由此揭示环境变化的原因。其中一个是全球变暖导致的松叶林中树皮小蠹虫数量的增加，随之而来的便是更为频繁的森林火灾，这已成为一种基本规律。另一个案例之前曾经提过，随着生态系统中物种数量的下降，物种的平均栖息地宽度会有所增加。在北温带和北极生态系统中都能见到这样的现象。平均来看，个体物种在这些栖息地之中的数量会更多，消耗的食物也更多。
另一个全球趋势就是纬度越高，地衣、针叶林和蚜虫的多样性就越趋于上升。与此并行的是兰科植物、蝴蝶和爬行类动物在同样的地理梯度上多样性逐渐下降。但从原则上讲，只有研究所针对的生态系统非常小，其生物多样性相对简单时，才会将生物多样性的变化情况拿来做参考。
和所有学科一样，生态学也是由一个个研究专题构成，发展这些专题的最佳方式就是从底层加以充实。只有当底层充实了，才能一步一步地谨慎探究。首先，科学家发现某种现象，或是推断出这种现象的存在，随后对其原因和影响进行分析和解释，将手头掌握的数据与现象的相关解释进行匹配。然后，科学家利用现有解释，凭借常识或灵感设计出研究课题（假设），最好是存在多个解释，彼此之间形成竞争。这样，科学家们就有了前进的方向，需要去寻找更多的数据和更先进的理论，而这些数据和理论可能会为现象提供新的解释，也可能没有什么启发。如果我们依然连整体中的一小部分都无法看清，那么至少可以开启新的研究方向。
科学研究很少有直截了当的，并不是只要出发就会达到问题的中心。科学的发展是迂回的、曲折的，总是会不断改变前进路线，不断扭转，需要去采集大量的数据，用更加精准的方式对局部进行描述，用更加确定的思路对因果关系网进行阐释。之后，仿佛洞穴的墙壁上突然裂开一条缝，希望的光芒就这样照了进来。
几乎所有取得成功的科学领域都遵循这样的规律。很显然，生态学领域还有太多尚待完成的工作。将有关生态系统结构和功能的研究向前推进一步所需的数据许多时候并不存在。我们可以向生态学家提问，面对一片森林或一条河流，如果我们连生活在其中、驱动能量和物质循环这部精密引擎的昆虫、线虫和其他小型生物都不了解，又怎么能搞明白其可持续性的深层规则呢？将目光转向大海，我们该怎么去理解2013年才被人们发现的、以掠食病毒为生的噬菌体的大量存在呢？一种名为皮克左瓦（Picozoa）的超小有机体，于2013年才被学界从解剖学角度进行首次描述，并被划归为全新的生物门类。皮克左瓦的存在，很可能是海洋中以胶体为食的“暗物质”的主要组成部分。面对这样的事实，我们又该如何心怀笃定地去看待海洋生态系统呢？
请允许我换一种方式从科学的角度来解释生态学的缺陷。每个学科在最终综合为成熟理论之前，都要经历一段自然历史时期。在生态学领域，科学自然史阶段所缺乏的是构成生物多样性各个物种的身份和生物学指征。地球上至少有2/3的物种依然不为人所知，尚未被命名。而在其他1/3已被发现的物种之中，只有1/1000得到了充分的生物学研究。如果没有掌握关于人体器官和组织的缜密知识，生理学和医学就无法发展，亦无法有效地进行传授。同样，如果无法对构成生态系统的物种有更多的了解，那么生态系统分析领域未来也不太可能出现重大进展。
对人类世哲学抱以赞许态度的作家和代言人都将目光局限在生态系统的层面上。从背景来看，他们似乎对大自然以及物种层面生物多样性的意义不甚了解。在物种层面做研究的生物学家就相当于对大脑内部进行精密研究的神经生物学家一样。那些人类世理论的推崇者将物种视为充斥于生态系统之中、可彼此互换的组件。这样的想法无异于19世纪时凭借头颅形状进行思想研究的颅相学者。
由此，我们自然而然会想到，关于生态系统，眼前最有必要的工作就是对物种层面的生物多样性进行研究。一如既往，对生物多样性的探索首先要从分类学开始。分类学家一旦发现新的物种，会尝试着从解剖学、DNA、行为、栖息地和其他生物学特征方面入手，对其进行识别。所有这些信息都有实际价值。假设一种来自未知地区的新型果蝇给北美西部的苜蓿田带来了威胁，那么这种入侵者的名称和身份是什么？它来自哪里？在它的家园存在什么样的寄生虫或天敌？在其已知生物学特征中，哪些因素能让我们利用以便对其进行控制？等到这类紧急情况发生之后，再从头开始进行相关研究并不明智。而这类入侵物种的数量在全世界每一个地方都在以指数级的速度增长。以害虫身份出现的入侵物种规模正在发展壮大。还有一小部分是致病微生物、昆虫和其他有机体，它们携带着病原微生物在人类或动物之间进行传播。
让我们再来看看世界范围内重要性越来越高的第二个问题。2014年，棕榈油产业领域的官员倡议，将婆罗洲雨林砍伐一半转而栽种棕榈树，留下另一半作为保护区。如此大规模的破坏活动会对婆罗洲的生物多样性造成怎样的影响？在那个面积大幅缩小的保护区中，岛屿上所有的物种是否能幸存下来？还是能保留下80%，或是50%的物种？在这个过程中，会有多少在全世界其他地方都无迹可寻的物种惨死在电锯之下？根据以往的经验，大范围自然环境转换所导致的物种流失会在一半以下，基本处于10%～20%的区间，其中许多只存在于当地的物种在被科学界认识之前就永远消失或踏上了过早灭绝的不归路。
还有一个问题，就是人类世倡导者所宣称的野生环境不复存在，地球是一个已经被人彻底利用过的星球，纯粹的自然环境已经离我们而去，或者说正在消失。他们认为，现在是时候让人们更深入地介入到整个环境之中，让人类与野生物种相伴而存、和谐共生。那么，将会有多少物种及多大比例的自然环境留存下来呢？人类世的支持者并不知道，号称颇有远见的科学家也在艰难地寻找答案。
我一直强调，物种是生物多样性层级之中的基本单位。我们需要秉承拯救一切的目标对物种进行充分研究。一个物种的全部生物学指征足够一位科学家将其作为毕生事业展开专注研究。就算有100位科学家专注在某个物种上，我们对其的了解也是不完整的。每一个物种都有属于自己的栖息地，与其他物种亲密无间地依存其中——猎物、捕食者、内部与外部的共栖生物、土壤的塑造者、植被等。由此可见，没有哪个物种是处于独居状态的。当我们放任某一物种就此消失，我们就抹杀了该物种在生存期间所维持的生命关系网，科学家对其并不了解。在入侵和破坏野生环境的过程中，我们的行为是无知的，所造成的影响是永久性不可修复的。我们切断了太多的联结，由此给生态系统带来的变化根本无从预知。正如先锋环境保护学家巴里·卡芒纳（Barry Commoner）在其著作《生态学第二法则》（Second Law of Ecology）中说过的一样：“你无法只做一件事情。”
生态系统中的主要联系纽带就是食物链。拥有生态学基础知识的读者都知道，昆虫以植物为食，鸟类以昆虫为食，也以植物的种子和包含种子的果实为食，并将种子通过排泄传播开来，客观上促进了植物的繁衍。如果是如此简单的捕食者与猎物和共生联结关系，那么针对一个只有几个物种的小型生态系统，人们可能可以构建出对群体周期、分布，以及物种持续概率进行预测的数学模型。但这样一个模型是否真实呢？
除非给出非常宽泛的限定，否则该模型很难被证明是真实的。生态学家都知道，如此简单的物种关系网在自然界中极为罕见，原因我之前已多次强调。当我们从科学自然史的视角去探索真实世界时，就能发现物种之间通常存在着惊人和怪异的关系，与寻常人类的经验相去甚远。下面给出几个例子，作为这一观点的佐证。
生物间的食物链
吸血鬼终结者全世界已知的5000种跳蛛大多数都腿部短小、身形硕大、长满毛发。它们不织网，而是潜行于地面和植被之中，用巨大的眼睛来搜索猎物。一旦看到猎物，蜘蛛就会借机悄悄接近，然后像猫科动物那样猛扑过去。蜘蛛的体型差异很大，如果将最小的看作家猫，那么最大的就相当于狮子。如果你在后院躺椅上读报纸的时候，看到一只胖嘟嘟的小蜘蛛出现在报纸上沿短距离折返跑的路线前行，那么这位访客很可能就是一只跳跃蜘蛛。它们擅长捕猎专属的猎物，有些偏好蚂蚁，有一些则偏好其他种类的蜘蛛。东非猎蛛（Evarcha culicivora）偏好蚊子。对于蚊子，这种猎蛛并非全盘通吃，而是只喜欢刚刚吸食过人血或其他脊椎动物血液的雌性吸血蚊。东非猎蛛在房前屋后十分常见，它们用自己的方式为疟疾控制事业贡献着小小的力量（culicivora这个词的意思是“食蚊者”）。
巫毒大师进化杰作的第二个实例就是寄生生物的聪明才智。欧洲吉普赛蛾的幼虫白天时藏身于树干下方的阴暗处，以此来躲避鸟类和其他捕食者的追踪。当夜幕降临，它们会再爬回树冠之中，享用晚间的树叶大餐。然而，当幼虫受到一种核型多角体病毒感染，白天和黑夜的行为就会颠倒过来。这种病毒偶尔会在吉普赛蛾幼虫中流行一阵，对其种群造成致命打击。该病毒会诱发幼虫大脑内部发生变化，致使幼虫在白天爬上树梢。在树梢上，幼虫的身体会逐渐液化，释放出一团病毒漂浮物并感染其他幼虫。下雨天更是会加快其传染速度。
类似的将宿主化为僵尸的控制手法在虫草真菌身上也时有发生。蚂蚁在植被中寻找食物时有可能被虫草真菌感染。被感染的蚂蚁在临死时会用下颚紧紧夹住叶子的脉络，之后真菌就会从蚂蚁身体中长出将孢子释放到空中，继而落在其他蚂蚁身上。
江湖诈骗犯物种进化的历程中常常会见到各种计谋。自然界的动植物为了完成自身的生命循环，总是在向外界提供错误的线索。其中设计最为精妙的一个计谋，主角是生活在美国西南部的斑蝥（Moloe franciscanus）。它会利用一系列花招，偷取同一栖息地中常见的独居蜜蜂（Habropoda pallida）拥有的资源。首先，雌性斑蝥会将卵产在蜜蜂采蜜常去的植物下面。幼虫孵化出来后会沿着植物爬上去，聚集在一起形成一个小小的球状聚集物。随后，这些小诈骗犯会释放出一种气味，其中含有的物质就是雌性蜜蜂用来吸引同物种雄性的物质。雄性蜜蜂闻讯前来，于是幼虫便纷纷爬上被骗雄蜂的后背。当雄蜂找到真正的同物种雌蜂并与之交配时，斑蝥幼虫就会离开雄蜂纷纷爬上雌蜂的后背，借机随雌蜂一起回到巢穴。到家之后，幼虫爬下地就开始食用蜂巢中储存的花粉和花蜜，还有雌蜂产下的卵。
植物界的诈骗高手非兰花莫属，关于它们的骗术可以写出一整本百科全书。兰花有17000多种，是所有开花植物科中种类最繁多的一科。兰花会利用各种手段，引诱昆虫将其花粉传播到同物种的其他植物上。举例来说，有些兰花的外形酷似某种雄性黄蜂梦寐以求的雌蜂。当雄蜂满怀激情地准备拥抱“女友”时，得到的却只有黏在身上的黏腻花粉，甩都甩不掉。还有一些兰花物种会通过释放雌蜂的气味来吸引雄性。至少有一种兰花能释放出蜜蜂的气味，这种气味会吸引以蜜蜂为食的黄蜂前来。受骗的黄蜂身上黏着佯装成蜜蜂的兰花所产的花粉，帮助兰花完成了授粉任务，而自己却没有找到配偶，也没有找到食物。
奴隶制造者社会性昆虫之中有许多展示出极端适应性的怪异案例。在北温带，历史长达数百万年的蚂蚁奴隶制每天都极富戏剧色彩地上演着一幕幕有关欺骗的剧情。许多种类的蚂蚁都会到其他种类蚂蚁的巢穴中进行大扫荡，将顽强抵抗的成年蚂蚁驱散，再绑架那些毫无反抗能力、尚处于蛹阶段的幼年后代。之后，打劫者会将俘虏养大作为奴隶以充实自身的劳动力大军。在极端的案例中，奴隶制造者就像年老的斯巴达勇士一样，完全依赖于奴隶的日常劳动。这样的欺骗行为取决于蚂蚁的共有特征：当工蚁从蛹中孵化出来以成年蚂蚁的姿态来到这个世界的前几天里，会对周围巢穴的气味形成固化认知。从那时开始一直到生命的终结，俘虏们都会将奴隶制造者视为亲姐妹，永远看不到压迫者的真实面目。
这些蚂蚁中的奴隶制造者是生性残暴的战士，有些长有强大的镰刀形下颚，用来杀死或弄残目标巢穴中的防卫者。我研究过的一个物种通过“宣传”物质也获得了同样的效果。在袭击过程中，打劫者会释放出大量化学物质。防御者会将这些物质视作警示信号，于是，被围困的工蚁立刻陷入恐慌状态，就像一群人突然听到从四面八方传来的火警的尖锐鸣笛一样。而打劫者根本不会受到干扰，它们只会被自身信息素的气味所吸引。
如果没有俘获奴隶，奴隶制造者会怎样呢？一天，为了寻找这个问题的答案，我决定将实验室中奴隶制造者巢穴中的所有奴隶都移除。这些战士之前毫无劳动经验，现在只剩自己，于是只能开始尝试去做奴隶的工作。但它们表现得很差，照顾孩子时也是毫无头绪。它们会将幼虫和蛹拾起来，抱着四处走一会儿，然后将孩子放到错误的地方。它们也没有办法将食物带回到巢穴中来，就算我将饼干屑放在巢穴入口处都无济于事。如果种类繁多的奴隶制造者蚂蚁从它们栖息的诸多生态系统中消失会发生什么？我不得而知。寄生生物的影响本身就是一个内容庞杂的学科。
大型杀手博物学家在对之前不为人所知的物种进行首次研究时，总会被震惊得目瞪口呆。举例来说，每当想到动物界普遍存在的捕猎现象时，博物学家会倾向于认为，要么捕猎者和猎物的体型差不多，要么捕猎者比猎物的体型大很多。但是，例外情况还是存在的，如鸟类会啄食大型昆虫，一群狼可以击垮深陷雪地的驼鹿，狮子凭借骄傲的气焰也能时不时打败大象。尽管如此，但捕猎者和猎物之间的体重差距一般不会超过10倍。
只有在蚂蚁中才能找到例外情况。其中最富戏剧色彩的就是南美洲的阿兹特克蚁（Azteca andreae）。这种蚂蚁生活在南美雨林中一种叫作扁柏（Cecropia obtusa）的阔叶树上。在一片扁柏的树叶边缘下端，会有多达8000只工蚁，它们往往会肩并肩列队而站。在那里，它们在大张下颚等待着，随时准备采取行动。当一只昆虫落到树叶上，伏兵就会从四面八方奔涌而至，将猎物按在原地。这种捕猎方法意味着，任何体型的昆虫猎物都能被蚂蚁捕获。研究人员解救出了其中一只猎物，他们测量之后发现，猎物的体重相当于一只工蚁的13350倍。这种神奇的创新型捕猎手法就像早期人类捕获猛犸象时所运用的手法一样，在自然界中实为罕见。
前面讲述的有关物种互动的几个案例都非常特别。之所以选了这几个例子，我也有着自己的目的。首先是为了吸引读者的注意力，毕竟昆虫并非每个人都喜欢的动物。昆虫也反映出生态系统研究之中的一条重要原则。请读者在具有现实可能性的范围内（比如，没有哪种动物可以每小时跑160公里，也不可能消化铁矿石），想象地球上可能进化出来的任何一个小型栖息地。地球上数以百万计的物种之中，可能会有一种或几种以你想象出来的栖息地为家园。将这一原则从物种推演到生态系统，最经典的描述莫过于达尔文在《物种起源》最后一段所发出的感叹：
一件很有意思的事就是，我们可以想象一处杂草丛生的河堤上面，覆盖着许多种类的植物。鸟儿在灌木丛中歌唱，各种昆虫飞来飞去，蠕虫在潮湿的泥土中爬行。细细想来，这些精妙的结构和生命形式彼此迥异，以如此复杂的方式相互依存。而它们都是由我们周围无所不在的生命法则制造出来的产品。
那些认为自然界主要由植物和大型脊椎动物构成的人们，需要将目光转向负责经营整个地球的小型生物。那些认为通过构建出包含几个物种的数学模型就能彻底了解生态系统运转的人们，其实是生活在梦幻世界中。而对那些认为已遭到破坏的生态系统能够自我修复，或是通过利用功能性外来物种替代原生的本土物种，就能安全有效地重建生态系统的人们，我想说，请在你动手开始破坏之前三思而后行。正如成功的医学仰仗于解剖学和生理学知识，自然保护学需要依赖于分类学和自然史知识。
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