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鴨嘴獸大概是最奇特的動物之一,它們是少有的卵生哺乳動物,長著鴨子一般的腳蹼和嘴巴,卻有一條和河貍一樣的扁尾巴。也難怪最初見到鴨嘴獸標本的科學家,會懷疑這個“縫合怪”是人為惡作劇的產(chǎn)物。
然而,這些可愛的小怪物們,不僅因為氣候變化等危機而數(shù)量下降,現(xiàn)在還有了一個新的“敵人”——大壩。
繪制于1799年的歷史上第一張鴨嘴獸科學繪畫,好像拉長了的可達鴨?。麱rederick Polydore Nodder
神奇的鴨嘴獸,已是“近危”物種
鴨嘴獸生活在澳大利亞大陸,早在2500萬年前就已經(jīng)出現(xiàn)在地球上了,是鴨嘴獸科現(xiàn)存唯一的一個物種。
鴨嘴獸有著許多與現(xiàn)存其他哺乳動物不同的特征,例如它們沒有演化出乳房和乳頭,只能像“流汗”一樣通過乳腺泌乳。而且,鴨嘴獸繁殖后代的方式是卵生,側(cè)面證明了哺乳動物和爬行動物之間的演化關系,可以說是“活化石”。有奶又有蛋,一只鴨嘴獸自己就可以做蛋撻(誤)。
剛剛破殼而出的鴨嘴獸幼崽 | Smithsonian Channel / Youtube
鴨嘴獸的奇特之處遠不止如此。它們有10條性染色體,是大部分哺乳動物的5倍之多。雄性鴨嘴獸的后腿上長了一根有毒的尖刺,在爭奪領地或配偶時可以釋放毒液,攻擊對手。它們的嘴巴上還布滿靈敏的電流感應器,捕食時,可以通過獵物發(fā)出的生物電場來準確定位。而在紫外線的照射下,它們的皮毛甚至可以發(fā)出熒光。
同一只鴨嘴獸標本分別在可見光和紫外線照射下的照片,上排為背部,下排為腹部:在紫外線下,鴨嘴獸發(fā)出了熒光|參考資料[2]
然而,自歐洲人在兩個多世紀前定居澳大利亞以來,鴨嘴獸的數(shù)量已經(jīng)下降了50%。導致鴨嘴獸數(shù)量下降的原因有很多——最初,人們因?qū)游锲っ男枨蠖C殺它們;隨著氣候變化,越來越頻繁的極端天氣如干旱、火災也直接威脅著鴨嘴獸的生存;環(huán)境污染、棲息地減少、入侵物種捕食、被漁民誤捕等因素,也讓它們變得岌岌可危。在國際自然保護聯(lián)盟紅色名錄上,鴨嘴獸被列為“近危”物種。
而近日,發(fā)表于《通訊-生物》的一項研究表明,人類修建的大壩也嚴重威脅著鴨嘴獸的生存。
被大壩阻攔的族群,基因無法流動
為什么大壩會影響鴨嘴獸的生存呢?難道這些小可愛們會迷迷糊糊地自己跑去撞墻嗎?事實上,大壩對鴨嘴獸的影響并不是在個體層面,而是影響了群體的移動,進而影響整個族群的生存。
鴨嘴獸的特點之一,就是有著和鴨子類似的腳蹼。在沒有大壩的情況下,它們可以用腳蹼自由地在河流上下游之間活動。用這對看著有些笨拙的腳蹼,鴨嘴獸甚至可以翻過高達十米的堤壩。然而,澳大利亞的主要大壩的高度都超過了10米,這些踩著腳蹼的小動物們能不能翻越它們,一直是個謎。
鴨嘴獸的分布范圍(黃色部分)與主要大壩(紅點),此次的研究則在棕色框范圍內(nèi)|參考先問[1]
為了回答這個問題,科學家們選擇了澳大利亞的9條河流,提取了它們附近274只鴨嘴獸的DNA,并對每一條河流上下游的鴨嘴獸基因組成進行了對比。
如果鴨嘴獸可以自由地活動,上下游的種群基因就可以通過交配而流動、交換,基因組成不會有什么區(qū)別。反之,如果它們不能自由活動,上下游的鴨嘴獸便只能分別進行內(nèi)部繁殖,基因也無法自由流動,久而久之,一些基因突變就會在單個族群內(nèi)積累,最終讓上下游的鴨嘴獸種群出現(xiàn)明顯的基因差異。
研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在沒有大壩的情況下,分布于上下游的鴨嘴獸,基因并沒有很大的差別;但如果有了大壩,它們的基因差別是前者的4~20倍之高。這證明大壩的確會阻止鴨嘴獸的移動,還影響了不同種群的基因組成。
這雙鴨子一樣的蹼,無法讓它們游過超過10米的大壩|Field Museum / flickr
這種對基因交流的阻斷,看似沒有直接危害到鴨嘴獸的生命,將來卻會導致鴨嘴獸的數(shù)量減少。
困在破碎的棲息地里,難以應對風險
鴨嘴獸的數(shù)量之所以會因此減少,原因之一是遺傳學上的“近交衰退”現(xiàn)象,簡單來說就是種群內(nèi)部的近親繁殖導致種群的適應度下降。
近親繁殖的時候,父母雙方的基因組相似,一些隱性性狀便更有可能出現(xiàn)在后代身上;當這些隱性性狀不利于個體的生存時,種群內(nèi)部的動物對于環(huán)境的適應性就會降低,數(shù)量也會減少。
基因組成單一的種群,應對災難性事件的抵抗力也會降低。如果種群內(nèi)部的基因組成復雜多樣,當隨機的災難來臨時,種群內(nèi)的一些動物個體可能會因自己獨特的性狀而存活,讓整個種群得以存續(xù)。而如果種族內(nèi)部的基因組成單一,災難來臨時,這個種族可能就被“團滅”了。
鴨嘴獸幼崽。如果被大壩困住,鴨嘴獸就會出現(xiàn)近親繁殖,后代對環(huán)境的適應度可能會下降|cloudfront.net
大壩的存在還會限制鴨嘴獸們尋找新的棲息地。在沒有大壩的環(huán)境里,如果環(huán)境變得不適宜居住,鴨嘴獸可以沿著河流自由地遷徙到新的地方。但是,大壩的存在限制了這樣的遷徙,繼而加劇了自然災害對鴨嘴獸的威脅。
這種情況其實與許多瀕危物種面臨的“棲息地破碎化”相似。切斷鴨嘴獸棲息地的是大壩,切斷其他動物的家園的,可能是人類修建的公路,或是不適宜生存的人工林等。最終,各個種群只能被困在碎片化的棲息地里,無法進行基因交流,也無法找尋更好的棲息地。
自然環(huán)境中的鴨嘴獸|Klaus / Wikimedia Commons
幸運的是,鴨嘴獸的困境尚未到無法挽救的地步。
雖然鴨嘴獸自己不能跨越高高的堤壩,但是人們可以幫助它們,這則研究的作者就提出了兩種解決方案:一方面,人類可以在堤壩附近建立分流或旁路,讓鴨嘴獸們有路可走;另一方面,人類也可以幫助鴨嘴獸進行基因交換,把一個種群的鴨嘴獸送到另一個種群中,增加種群的基因多樣性。每一代動物里,只需要有一個外來的個體,就可以將種族隔離的風險降至最低。
當然,更好的方式是從根本上避免這些問題的發(fā)生,比如不要再在鴨嘴獸的棲息地附近建立新的大壩。
畢竟,鴨嘴獸如此獨特,我們經(jīng)不起它們的消失。
此次研究中的鴨嘴獸|Twitter:@UNSW
參考文獻
[1] Mijangos, J.L., Bino, G., Hawke, T. et al. Fragmentation by major dams and implications for the future viability of platypus populations. Commun Biol 5, 1127 (2022). https://doi.org/10.1038/s42003-022-04038-9
[2] Anich, P. S., Anthony, S., Carlson, M., Gunnelson, A., Kohler, A. M., Martin, J. G., & Olson, E. R. (2020). Biofluorescence in the platypus (Ornithorhynchus anatinus). Mammalia, 1(ahead-of-print).
[3] Australia's 'irreplaceable' platypus threatened by dams: study.
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