作者:段歆涔 来源:中国科学报 发布时间:2013-5-30 9:14:32
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从此再无“灰太狼”
全球历时最长捕食者—猎物研究面临终结

图片来源:JOHN VUCETICH/MICHIGAN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY
 
这是世界上历时最长的捕食者—猎物研究,也是科学界最有名的数据集之一。
 
■本报实习生 段歆涔
 
在一个标志性的捕食者—猎物研究中,研究对象——美国皇家岛的狼群不再能够繁殖幼崽,这让科学家面临遗传拯救的难题或研究课题终止的困境。
 
自1971年研究生毕业后,每年夏季,Rolf Peterson总会花上几个晚上,在密歇根州皇家岛国家公园(位于苏必略湖西北角)听得见狼群嚎叫的地方露营。在每年6月底的某一天,他会听到等待已久的声音:刺耳而高亢的叫声,在成年狼群长而响亮的嗥叫声中格外突出。Rolf Peterson知道,这种叫声预示着新一代的幼崽加入到皇家岛狼群中。此前的40年,Peterson和他的同事每年都会听到这种嚎叫。
 
不过,去年夏天,这位密歇根科技大学的野生动物生态学家却没有听到这样的叫声,并且在2013年1月通过航空手段计算狼群数量时,也没有发现狼崽的踪迹。
 
繁殖率低意味着2012年狼群数量已开始减少,这很可能是皇家岛狼走向灭绝的开始。1月的统计结果显示,皇家岛狼的数量已降至历年来的最低点,仅剩8只相互依存的个体,比去年减少了1只。密歇根科技大学的团队目前驻扎在皇家岛上,渴望能听到今年夏天新出生的狼崽的叫声。但是Peterson认为,近亲繁殖所造成的恶性影响注定导致皇家岛狼走向灭亡。他说:“我们现在只能眼睁睁地看着它们走向灭绝。”
 
在这个面积为544平方公里的小岛上,由于最早踏入小岛的是两三只来自加拿大的狼,近交群体现象已存在了60多年。一种观点认为,这种自然模式应该被尊重,即使这意味着灭绝,随后也会有新的狼群占领这个崎岖的小岛,控制麋鹿的数量。但是另外一些研究人员认为,该研究的价值重大,现存的狼是该岛不可缺少的组成部分。他们希望通过引入别处的野生狼群,来确保现存狼群的“遗传拯救”。
 
在和基因学家讨论后,Peterson倾向于选择“最有利、能获得最大科学收益”的方法。但是这些狼群的命运还和园区服务机构息息相关。
 
载入史册
 
20世纪初期,麋鹿在皇家岛上出现,它们也许是从安大略湖沿岸游了24公里才到达目的地的。在这个岛上,它们没有天敌,因此数量暴增。它们需要吃草,进而对北方森林产生了负面影响。1949年,一支繁殖力旺盛的狼群穿过冰冻的湖面,开始捕食麋鹿。两个种群开始在岛上共生。1959年,美国普渡大学的野生动物生态学家Durward Allen和研究生L. David Mech记录了它们的数量:20只狼和约500只麋鹿——这是世界上历时最长的捕食者—猎物研究,也是科学界最有名的数据集之一。
 
该研究证实了一些生态学的基本原理,提供了第一份无可争辩的证据——狼只捕食年老、虚弱的麋鹿,不捕食健康的成年麋鹿。这是首批涉及陆生食物链下行控制现象的研究之一。该研究也把狼的捕食行为和树的健康状况(通过树的年轮反映)联系在一起。Peterson说:“当狼占主导地位时,树的长势更好。”
 
自从开路的狼穿过坚冰到达岛上,皇家岛的传说已经证实了随机事件的威力。Peterson说:“罕见的不可预测事件的威力是巨大的。”例如,在上世纪80年代,狼群的数量从顶峰期的50只跌至区区十几只。几年后,研究人员发现了原因,他们在狼群中检测出了致命的犬细小病毒。之后,Peterson弄清了细小病毒症是如何被携带到岛上的——一位明尼苏达州的兽医报告,他曾治疗了1只于1981年7月4日被非法带入岛上的感染了细小病毒症的狗。1990年,该病毒从岛上绝迹。
 
不仅针对狼的研究产生了重要的科学成果,麋鹿也成为了珍贵的研究资源。研究人员和志愿者收集了近5000只麋鹿的骨骼,组建了堪称世界上最大规模的研究样本。通过与50只狼的骨骼一同研究,这些遗骸提供了对一些问题(如森林健康和麋鹿关节炎)的新的研究视角。
 
例如,在教授解剖课时,Peterson注意到,来自大陆的麋鹿的小腿骨,似乎比他采集的皇家岛样本大。他的团队的研究结果显示,这种大小的区别是显著的。 刊登在杂志《驼鹿》中的一篇文章说,雄性皇家岛麋鹿鹿角较小。在岛上生活的这100年间,麋鹿的体型一直在缩减,变成了同类中最小的。因此,它们也是另外一个关键生物话题的经典案例:在岛屿上,大型哺乳动物的体型在缩小,在更新世时期生活在地中海岛屿上的微型河马与大象就是典型的例子。加州帕洛阿尔托市斯坦福大学进化生物学家Shripad Tuljapurkar说:“在岛上,大型动物变得越来越小。”皇家岛的发现是很好的证据,进一步证明了这个“岛屿规律”。
 
近亲繁殖
 
如今,狼群数量已跌至历史最低点。这个关于种群生物学和岛屿生物地理学的自然实验,也是近交衰退的一个残酷写照:生物适合度的降低,会对生物种群的数量造成危害。
 
根据DNA测试结果,在1月被计入的8只狼中,至少有一半是雌性,但是在冬季的调查中,研究人员发现了比平常少的求偶和交配现象。繁殖的减少可能是因为野生狼群通常避免近亲交配——但是在皇家岛上,没有其他的选择。或者说,由于近亲繁殖导致的遗传异常,让狼失去了繁殖能力,或者让他们的后代没有生育能力。
 
在任何一种情况下,很显然,可能由于近亲繁殖,狼群中出现了越来越多的生理异常现象。2009年,一篇发表在《生物保护》上的论文报告说,在被检测的狼群中,58%存在先天性脊柱畸形,而在其他狼群中,这一比例仅为1%。Peterson说,这种畸形在狼群中越来越普遍——最近针对12只狼的尸体解剖都发现了这一情况,但没有造成严重的后果。
 
其他观察结果则支持这样的论断:近亲繁殖削弱了种群适应度。研究人员注意到,有些狼的一只眼是瞎的。2009年,1只看起来很健康的母狼在生下1只幼崽后死在窝里,剩下的7只幼崽还未出世,就死在母狼的子宫里。Peterson说,根据记载,这一现象以前在野生狼群中从未发现,可能源于近亲繁殖。
 
尽管狼群的前景一片灰暗,就如何复兴近交群体,皇家岛的实验提供了另人信服的数据。1997年,1只来自安大略湖的公狼穿过坚冰到达皇家岛。1998年,科学家发现1只引人注目的动物——课题共同负责人、密歇根理工大学种群生物学家John Vucetich给它取了“灰色老家伙”的绰号,这只动物在皇家岛狼群中从未见到过。直到2007年,人们才搞清楚它来自哪里。当时为密歇根理工大学博士后、现就职于爱达荷大学的Jennifer Adams从冷冻的狼血液、骨骼中提取DNA,通过分析关键的微卫星标记来识别每个个体。
 
何去何从
 
去年冬天,研究者和园区服务机构恳请遗传学家协助解决狼群的灭绝危机,但两者对于方法的选择截然不同。亚利桑那州立大学遗传学家Philip Hedrick和其他倡导基因拯救的人相信:既然往年有很多成功的案例(如佛罗里达的美洲豹),那么皇家岛不妨也这样做。他们认为狼群对该岛的生态系统极为重要并且本身就是影响深刻的科研遗产。爱达荷大学保护遗传学家Lisette Waits说:“如此长期性的科研数据是相当稀有的。”另外,基因拯救的倡导者还认为皇家岛上现存的狼群具有独特的文化。尽管其他地方的狼群也捕食麋鹿,但“一方水土养一方人”,这里的狼群有其独一无二的特点。Hedrick说:“虽然从基因上看这里的狼群与它们在安大略省的同类没有不同,但我反对将两者完全等同。”
 
Vucetich赞同基因拯救方案以及用相同手段拯救其他濒临灭绝种群的想法。但是,他认为,尽管可能性很小,但皇家岛上的狼群仍有机会自我恢复。他说:“岛上的狼群总是能够做出让我们吃惊的事来。”现就职于美国地质调查局(USGS)的Mech认为,近期麋鹿数量减少阻碍了狼群的繁衍。随着去年冬天麋鹿大量的繁殖,狼群的数量在接下来的几年内仍有希望增加。
 
另一方面,尽管园区服务机构通常对野生动物采取放任自流的态度,但却对皇家岛给予了特殊的关注。该机构组建了一只由国家政策专家、当地野生动物管理者,以及其他相关人士组成的研究小组,在“整体考量所有物种,不搞特殊化”的大前提下,评估狼群面临的危机。该机构认为可供选择的方案如下:物竞天择,放任其自生自灭;增加狼群数量,立即从别地引进新个体;现有狼群灭绝后再引进新的狼群。研究者坚信狼群的存在对皇家岛生态系统是不可或缺的。Vucetich说:“哪里有麋鹿,哪里就应该有狼。”
 
《中国科学报》 (2013-05-30 第3版 国际)
 
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