人类迄今为止仅发现了约190万个物种,其中,有100万个物种面临灭绝的风险。如果这一情况持续恶化,生态系统功能将会持续受到破坏,这将危及人类自身的健康和生存。哪怕,仅仅从人类自私的角度,生物多样性保护,也都已刻不容缓。
新能源,推动能源革命,不仅是一个生意,更是为人类自身“造福”的神圣事业。
对于人类来说,过度肥胖可能会危及生命健康,但是体型庞大的北极熊却对2型糖尿病免疫。
01人类未来治疗物的重要来源人类迄今为止仅发现了约190万个物种,其中许多物种尚未得到研究。据信还有数以百万计的物种尚未被发现。
大自然这个复杂的“天然实验室”孕育了一切的生命。自大约37亿年前生命诞生以来,这个“天然实验室”就不断地进行着自己的“临床试验”。这个天然的药物库藏有无数尚未被发现的治疗物,前提是人类在发现它们之前不破坏它们。
以地球陆地上最大的食肉动物——北极熊为例,该物种目前已被列为“濒危物种”。由于气候变化,北极熊赖以生存的北极冰川不断融化,其日益严峻的生存条件象征着全球气候变暖所带来的危险之一。
北极熊可能还是健康的象征。像北极熊这样的肥胖程度对于人类来说足以构成生命威胁,但北极熊却对2型糖尿病完全免疫。它们在冬眠前会积累大量脂肪,然后数月都不活动,但它们的骨头却能够保持不变。它们在冬眠时不排尿,但肾脏却不会受损。如果我们能够了解并再现北极熊在冬眠时的排毒过程,或许就能够治疗甚至预防人类因肾衰竭而引起的中毒。
目前,全球13%的人口在临床上被确认为肥胖,预计到2045年,2型糖尿病患者的数量将上升到7亿。这些患者中三分之一的50岁以上的女性和五分之一的男性会经历骨质疏松引起的骨折。仅在美国,每年就有超过8.2万人死于肾衰竭,造成3500万美元的经济损失。肥胖导致的2型糖尿病、缺乏活动导致的骨质疏松、肾衰竭导致的中毒,所有这些问题都给数以百万计的人带来了痛苦,但是这些问题或许能够在北极熊身上寻找到解决方案。
珊瑚礁具有无限的潜力,能够用于治疗许多疾病。
另一个例子是珊瑚礁。由于珊瑚礁具有高度的生物多样性,有时被称为“海洋雨林”。珊瑚礁是无数海洋生物赖以生存的家园,其中包括鸡心螺。鸡心螺是一种掠食性软体动物,用毒镖狩猎,这些毒镖能够释放出200种不同的有毒化合物。
止痛药齐考诺肽(Ziconotide)正是仿制了鸡心螺的毒肽,其止痛效力是吗啡的1000倍,而且还能避免阿片类药物引起的耐受性和成瘾性问题。迄今为止,人类已发现700种鸡心螺中,它们可能含有数千种独特的化合物,但是目前仅有6种鸡心螺以及100种化合物得到了深入研究。珊瑚礁以及栖居于珊瑚礁的生物正在以惊人的速度遭到破坏。
生物多样性对于人类健康至关重要,不仅仅因为其能够为人类提供化合物,而且还因为大量丰富的物种促进了人类的医学知识革命。例如,斑马鱼对于人类了解器官,尤其是了解心脏的形成起到了重要作用;人类通过一种微型线虫了解到“细胞程序性死亡”(细胞凋亡),该过程不仅能够调节器官生长,而且一旦被扰乱就会导致癌症。果蝇和细菌极大促进了人类基因组的图谱绘制研究。
一些尚未被发现的物种可能具有适用于研究和治疗人类疾病的特性。如果这些物种消失了,它们尚未被发现的特性也将随之消失。
02是什么导致了生物多样性的丧失?目前,导致生物多样性丧失的主要原因是对生物栖息地的破坏,包括位于陆地、小溪、河流、湖泊和海洋的栖息地。
如果人类不大幅减少化石燃料的使用,到2050年,仅气候变化就可能导致陆地上大约四分之一或更多的物种灭绝,甚至超过栖息地丧失这一主要原因,成为陆地生物面临的最大威胁。
海洋和淡水中的物种也面临着气候变化带来的巨大风险,尤其是像珊瑚这种生活在对于温度上升尤为敏感的生态系统中的物种,但这种风险程度尚未得到全面的核实。
珊瑚礁具有无限的潜力,能够用于治疗许多疾病。
健康的地球,健康的人类。生物多样性的丧失以多种方式影响着人类的健康。
生态系统遭到破坏以及生物多样性丧失,对许多人类传染病的出现、传播和扩散产生了重大影响。60%的人类传染病的病原体,例如疟疾和新冠病毒,都是人畜共患的,意味着这些疾病从其他动物传染给了人类。
迄今导致全球4000多万人死亡的艾滋病毒可能来源于西部和中部非洲的黑猩猩。人们屠杀黑猩猩作为野味,导致病毒传染给了人类。总而言之,可能有1万种人畜共患病毒在野外无声传播,这些病毒能够跨越物种传染。
因此, “同一健康”方针对于减少未来疾病蔓延的风险至关重要。“同一健康”方针是一种多部门、跨学科的协作方法,让各种政府间机构、政府、地方和区域行为体携手合作,共同应对人类健康和环境健康问题。
自私一点说,只要大自然能够保持健康,人类就能保持健康。
03生物多样性保护=7000亿美元?投入资金,保护地球。
对于致力于保护生物多样性的组织来说,其所面临的一个关键挑战在于如何说服他人,尤其是说服决策者和公众,让他们相信,人类以及人类的健康究,其根本依赖于与我们共享这个小小的星球的动物、植物和微生物。人类无法脱离大自然提供的资源和服务而生存,因此除了保护大自然,我们别无选择。
据世界经济论坛的统计,全球一半的国内生产总值(44万亿美元)依赖于大自然。全球制药业的年收入为1.27万亿美元。仅在美国,每年的医疗成本就超过4万亿美元。 相比之下,每年用于保护生物多样性所需的资金仅为7000亿美元。为了保护地球的健康,延长地球的寿命,这笔资金数额不大,但却十分必要。
人类无法脱离大自然生存。我们必须保护与我们共享地球的植物、动物和微生物,因为正是这些生物创造了支持系统,使地球上的所有生命,包括人类本身才能赖以生存。
在印度和斯里兰卡森林中的绿色森林蜥蜴
12月19日,联合国生物多样性大会(COP15)在加拿大蒙特利尔闭幕,达成了一项具有里程碑意义的协议,即在2030年之前保护地球30%的土地、沿海地区和内陆水域。
“昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架”还旨在减少一半的食物浪费。COP15原定于2020年10月在中国昆明召开,但由于新冠疫情而被推迟。
联合国秘书长古特雷斯在纽约举行的年终新闻发布会上对记者表示,该协议表明“我们终于开始与自然达成和平协定”,并敦促所有国家兑现承诺。
COP15还启动了一个平台,帮助各国加快实施该框架协议。在德国的支持下,以哥伦比亚为首的23个国家签署了一项宣言,建立了加速器伙伴关系,支持各国政府快速跟踪其国家生物多样性战略和行动计划的实施。目标包括促进获得资金和技术支持,发展适合不同层次和国家需求的机构能力,以及促进对话。
04一个健康繁荣的全球生态系统人类如何依赖生物多样性以建立一个健康且繁荣的全球生态系统?
当一个物种灭绝时,它带走了为该物种选择的所有物理、化学、生物和行为属性,而这些属性是在数千年,甚至数百万年的进化过程中形成的,经过了无数次进化实验的反复检验。
这些功能包括加热、冷却和通风;能够在水或空气中最有效地移动;生产和储存能源;制造最坚固、最轻、最可生物降解和可回收的材料;以及许多其他对生命至关重要的功能。
自然的价值并不局限于人类的应用,但自然和生物多样性的丧失也代表着人类潜力的重大损失。下述工程解决方案受到了大自然的启发。
小畑健一 教授受蜻蜓翅膀的启发,设计了可以在风速低至 3 公里/小时的情况下转动并发电的微型风力涡轮机
受蜻蜓翅膀的能效启发,特别是在低风速下的能效,原日本文理大学的小畑健一 (Akira Obata) 设计了用于微型风力涡轮机的波纹状叶片,在风速低至每小时3公里的情况下转动并发电。
大多数风力涡轮机在速度低于每小时10公里时表现不佳;有些风力涡轮机根本无法转动。通过降低最低风速要求,这些微型风力涡轮机可以在屋顶和阳台等容易到达的地方利用风能,而不需要昂贵的塔架来捕捉更高海拔地区的更高风速。
通过研究和了解蜻蜓飞行的空气动力学,小畑能够制造出廉价、轻便、稳定和高效的微型风力涡轮机,将其用于发展中国家的离网地点。
比黑色更黑的是什么?
一些蝴蝶、鸟类和蜘蛛已经进化出了超级黑色。超级黑色通过各种复杂的捕光机制实现,可能会启发新的太阳能收集节能设计。
表面的微观和纳米结构在很大程度上决定了其光吸收或光反射性能。了解相关颜色的组成,以及这些表面的精细结构和物理性质,可能有助于设计更节能的建筑采暖和制冷系统,以及更高效的太阳能收集器。
Martin Harvey 2011:在雾中收集水分的纳米布沙漠甲虫。
“雾姥”有两种甲虫会积极地从雾中获取水分,它们的一系列行为被称为“雾姥”。深夜时分,在纳米布沙漠的沿海地区,雾气弥漫之前,甲虫从沙子里钻出来,爬上沙丘,顺着雾气安家。
面对雾气时,它们的身体向前倾斜,用背部收集水分。甲虫的背部由坚硬的前翅构成,称为鞘翅,覆盖和保护它们用于飞行的后翅。
雾霭中的小水滴在甲虫背部聚集,凝聚成更大的水滴,在重力作用下,沿着光滑的疏水(即防水)表面流向甲虫的嘴巴。
世卫组织估计,到2025年,世界上一半的人口将生活在水资源紧张的环境中,在纳米布甲虫身上发现的疏水表面的特定化学物质和结构已经引起了巨大的科学兴趣,因为它们可能被应用于人类。
鸟类和化石燃料滑翔和翱翔的鸟类是空气动力学效率的大师,它们的翼尖羽毛启发了工程师们,增加向上翻转的翼梢小翼,以减少飞机翼尖的涡流造成的阻力。
通过复制这种翼尖设计,商业航空公司节省了100亿加仑的燃料,每年减少了1.05亿吨的二氧化碳排放。
要吸收这么多的二氧化碳,每年需种植约1600万公顷的树木,这比挪威或日本的国土面积还大。
座头鲸在南极洲的一个海湾觅食。
灭绝并不是必然的结果濒临灭绝的座头鲸或许最能凸显灭绝带来的浪费。
过度捕猎几乎使这些巨大的生物灭绝,它们是地球上有史以来最大的生物之一,座头鲸的数量在1966年锐减到只有5000头。
由于保护组织和科学家引发了公众和政治界的强烈抗议,座头鲸的数量反弹到今天估计有8万头。座头鲸非常独特,它的鳍前部有凹凸不平的“结节”,使得这些庞然大物能够异常敏捷地活动。
这些结节为座头鲸带来了流体力学上的优势,它们能最大限度地减少阻力,增强其保持运动的能力,并且在攻击猎物时能以更大的角度转弯,这一点至关重要。座头鲸还启发了工程师们制造出其他的应用,比如一些最高效的工业风扇叶片和风力发电机。如果座头鲸灭绝了,我们可能永远无法利用这种结节状的设计。
上述介绍的非凡生物,以及受其启发的可持续工程设计,为我们必须保护生物多样性提供了一个令人信服的理由:数以百万计的物种处于危险之中,即使失去一个物种,也会对人类产生巨大的负面影响。
(本文基于联合国开发计划署《可持续工程解决方案如何依赖生物多样性》宣传册编写。)