危险入侵物种可能潜伏在暗处,研究提出沉睡族群的生物入侵假说
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危险入侵物种可能潜伏在暗处,研究提出沉睡族群的生物入侵假说

沈川科技日报

外来物种会增加当地的生物多样性。但有害的外来物种入侵却也可能危害当地生态平衡,导致本地物种减少甚至灭绝。

在外来物种中,有一类最善潜伏的族类,被称为“沉睡族群”,它们能在入侵地长期悄然生存而不被发现。一些科学家认为,潜伏的入侵物种,可能多到超出想象,一旦天时地利,随时可能引发生态黑天鹅事件。

近日发表在美国生物科学研究院《生物科学》杂志上的一项研究,提出了沉睡族群的生物入侵假说,认为潜伏的入侵生物很可能远超人们想象,而这将给监测与防治带来全新挑战。

沉睡族群爆发四类机制

2009年9月,美国麦迪逊-威斯康星大学的学生在门多塔湖用浮游动物网从湖中打捞样品进行观察,发现数以百计的多刺水蚤布满网兜。这意味着整个湖泊内的多刺水蚤出现了大爆发。

多刺水蚤常见于俄罗斯波罗的海附近的拉多加湖,是以浮游生物为食物的贪婪捕食者。而令人不解的是,此前历次样品提取均未发现多刺水蚤的影踪。

学生们从湖底取出沉积物岩芯,与博物馆中保存的历史记录进行比对,发现多刺水蚤起码早在十年前就潜伏在了这里。但因为数量太小,至少在200次的样品提取中都轻松逃脱,直到2009年夏天,异常偏低的气温让它们快速增殖,才终于现身。

研究人员对以往的入侵生物爆发案例进行分析,总结出四类激发沉睡族群爆发的机制:

  • 一是食物网改变。如澳大利亚的麦夸里岛上,外来的猫在刚引入的前60年中,对当地鸟类的威胁微乎其微。而在后来引进的兔子给猫提供了充足食物后,猫迅速繁殖,并大量捕食鸟类,导致两种本土鸟类灭绝。
  • 二是共生关系达成。如非本土的无花果在刚到佛罗里达州的时候,当地的胡蜂不太会给这些外来户授粉,后来随着属于共生伙伴的另外几种胡蜂被引进,无花果开始强势崛起,并对当地树种造成威胁。
  • 三是阈值反应。导致沉睡族群突然爆发的触点未必是某种突发性因素,类似气候变化之类的动因也可能造成温水煮青蛙式的后果。如在数世纪之前老鼠就登上了亚南极群岛,并且一直未造成太明显的生态危害,可是随着气温上升,老鼠数量终于开始指数级增长,对岛上的“原住鸟”造成严重威胁。
  • 四是偶然性环境因素。前面提到的门多塔湖里多刺水蚤爆发就是典型例子。门多塔湖富营养化的水质和通常较高的水温并不是多刺水蚤的最爱,可2009年夏天的异常低温让多年来被高温抑制的多刺水蚤终于摆脱紧箍咒,迅速繁殖,数量骤增,大量虫卵甚至使其在气温恢复后若干年里还一直泛滥。同样,偶发的环境变化也可能使入侵植物一改隐忍故态,比如异常的高温导致它们萌芽率激增。

对于本土物种而言,环境中往往存在各种天然制约因素,因而不太会出现爆发事件。而入侵生物离开原生地后,天敌缺失则使其易于失控。并且,入侵过程经过了多个环节的淘汰和筛选,久经考验的入侵生物更善于从星星之火变成燎原之势。

入侵生物“潜能”可能被低估

传统理论认为,大量的入侵生物在数量大爆发之前,需要经过一段时间的积蓄,但最终的突然增长是必然的。沉睡族群假说则认为,沉睡族群的爆发需要一些不确定的触发因素。只要这些因素不具备,沉睡族群很可能会一直潜伏下去,甚至会被当成无害生物而被人们忽视。

鉴于入侵生物可能长期以不为人知的状态存在,可以推测它们被大量发现是偶然事件;而少量存在并且不被发现才是常态。事实上,已经有研究发现,某些入侵的水生物种就呈现出这样的分布规律。

所幸的是入侵生物从原生地侵入新的地域并非易事,需要经过自然及人为的各种沟坎。通常认为,这些入侵者中仅有10%能够最终存活,这被称为10%法则。也有学者认为对于脊椎动物而言,这个比例应为50%,植物和昆虫应为25%。

但无论如何,我们都可能严重低估了入侵生物的“潜能”:它们更多并不是没能成功闯关,只不过是没被大量发现而已。

新兴技术助力人类“反潜”

沉睡族群存在的可能性,对入侵生物的防控具有现实影响。美国加利福尼亚州曾多次发现地中海果蝇,人们误以为这是发生了多次物种入侵事件,但进一步分析证明,这种入侵生物早就在该地潜伏存活。

相比骑驴找马式的防堵大法,阻断已知潜伏者的异常增殖,可能会更事半功倍。

幸好,生物DNA检测(eDNA)、遥感等新兴技术的出现,让非本土物种的取样范围更广,更加方便,可大大提高人类的“反潜”能力。比如灵敏而非侵入性的生物DNA检测技术,只需在环境中收集相关的DNA痕迹,就能发现入侵生物的踪影。在芝加哥这样的大都市,一人一个工作日就能完成所有水道中亚洲鲤鱼的检测,而传统的电渔法至少需要调查93天。

关于沉睡族群,还有很多未解之谜,比如,有没有一些入侵生物特别善于潜伏?有没有一些地域特别适合入侵生物蛰居?在我们自以为熟悉的这个星球上,有多少沉睡族群还不为人知?

在环境变化日益加剧的当下,加强关注那些危险的潜伏者,无疑将有助于防范下一个不幸的生态黑天鹅事件。

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