科学家打造“虚拟地球”演绎物种兴衰

每日科学新闻这是一个可以帮助我们预测地球未来的数学模型。它可以告诉我们，如果所有的蜜蜂都消失了，环境会是什么样子。大熊猫灭绝后，世界会有什么不同？如果人类从未被集中耕种过，地球会是什么样子？这是微软科学家开发的“麦丁利”模型，也是第一个在全球范围内模拟所有生物相互作用的计算机模型。

微软科学院计算机科学实验室的德鲁·普韦斯和他的同事们建立了这个“数学世界”，它遵循着地球上生命必须遵循的同样的基本规则。根据《新科学家》杂志4月22日的报道，研究小组首先模拟了一个具有大陆、海洋和全球气候的自然地球，然后添加了各种数字生物“移民”。就像我们生活的世界一样，“马丁利”模型中的生命形式是多种多样的，从植物到食草动物、食肉动物、冷血动物到温血动物。这些生命形式包括各种体型，甚至小如蚜虫。然而，它模拟的是动物类型，而不是特定的物种。

"我们让每一种动物和植物都在各处少量分发."珀维斯说。他们可以观察不同种类的生物的繁荣和萧条，其中一些生物从一个环境中完全消失，但在另一个环境中却充满活力。一些人为生存空间而战，而另一些人则搬到了新家。最终，就像真实地球上的存在法则一样，“马丁利”中的所有生命都将进入平衡状态，并且不同物种的比例与地球相似。

研究小组为这个“虚拟地球”设定了一些基本规则。例如，我们知道食肉动物通常倾向于捕食体重约十分之一的猎物，所以《马丁利》中的动物也是如此。此外，还有关于大型动物如何保持体温的规则。

"我们投入的一切都能产生一些看起来大致正确的结果。"珀维斯说，“我们已经从每个地点收集了一些个体物种，我们已经了解了谁捕食谁，以及它们是如何生长和死亡的。我们有一个虚拟世界，它的丰富多彩令人难以置信。”

“马丁利”可以在一套基本生态规则下运作的事实表明，生态系统的基本结构在一定程度上是可预测和可重复的。目前，该模型仅预测每个小环境中的预期生物类型。研究小组正在建立额外的参数，包括将人类加入模型来模拟物种入侵。

这个模型也可能有助于揭示我们对世界的认知错误。研究小组发现，“马蒂利”海洋中的鱼类数量超出预期10倍以上。他们起初认为这个模型是错误的，但后来有一项真实的研究表明，对鱼类生物量的最佳估计存在一个数量级的误差。这个“错误”可能是“马丁利”做出的第一个预测。