自然科普:“小老鼠”如何超強適應環境變化?
發布時間:2021-04-09
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小時候生活在農(nong) 村時,晚上睡覺最討厭的是樓上傳(chuan) 來的“哢哢”、“吱吱”啃咬東(dong) 西的聲音。當聲音實在太大忍受不了時,我們(men) 就會(hui) 敲打牆壁弄點動靜,它們(men) 在受到驚嚇後會(hui) 安靜一會(hui) 兒(er) ,不過沒多久又會(hui) 發出同樣的聲音。

這些讓人惱火的罪魁禍首是一些住宅型鼠類,如褐家鼠和小家鼠。它們(men) 屬於(yu) 齧齒類動物,因為(wei) 損壞家具、破壞糧食、傳(chuan) 播疾病等,人們(men) 使用了各種方法來捕殺它們(men) ,但是收效甚微,讓我們(men) 不得不感慨它們(men) 強大的生存能力。

野生小老鼠,是不是也很萌 (圖片來源:作者拍攝)

不僅(jin) 如此,2021年年初,一項研究報道稱,人類活動日益增加,氣候變化日益加劇,很多大型哺乳動物都瀕臨(lin) 滅絕,但齧齒動物等中小型哺乳動物反而成為(wei) 重大環境變化中的最大受益者,並且預測未來50年內(nei) ,齧齒動物的多樣性還會(hui) 持續增加。

Part.1

大型哺乳動物為(wei) 何麵臨(lin) 瀕危甚至滅絕?

在回答為(wei) 何齧齒動物能成為(wei) 環境變化的最大受益者這個(ge) 問題之前,我們(men) 先來了解下瀕臨(lin) 滅絕的哺乳動物主要有哪些?它們(men) 為(wei) 何生存不下去了?或許我們(men) 會(hui) 對小型哺乳動物的擴張有一個(ge) 更全麵的理解。

自1500年以來,陸生脊椎動物中有322種已經滅絕,剩下的物種數量平均也縮減了25%。當前瀕危的哺乳動物主要有馬來亞(ya) 虎、印度支那虎、索拉羚羊、孟家拉虎、打巴奴裏猩猩、大熊貓、金絲(si) 猴、華南虎、藏羚羊、麋鹿等等。

從(cong) 這些瀕危動物來看,它們(men) 存在幾大共同特性:個(ge) 體(ti) 大、繁殖力低、生長發育緩慢、適應能力低等。

《科學》雜誌上的一篇研究,通過比較所有已知的自更新世(

齧齒動物因體(ti) 型小而沒有受到威脅 (圖片來源:參考文獻[3])

當今,大中型哺乳動物種群數量下降受到了人們(men) 的極大關(guan) 注,科學家們(men) 也在努力尋找引起下降的原因。

例如,在2萬(wan) 多年前生活在地球上的猛獁象、巨型樹獺等大型哺乳動物,在2萬(wan) 多年後統統消失了,一些研究人員曾將它們(men) 的滅絕歸咎於(yu) 人類的狩獵行為(wei) 。

後來,一些研究人員通過分析化石中動物放射性碳與(yu) 古氣候數據,認為(wei) 氣候的突然變化是導致了這些物種數量螺旋式下降的罪魁禍首。不過,這一結論也受到了質疑,因為(wei) 作者認為(wei) 當化石在一個(ge) 地點消失便意味著物種滅絕,這有點過分解讀了化石記錄的完整性。

質疑者基於(yu) 許多動物的滅絕都是在人類出現後發生這一現象,認為(wei) 人類才是導致大型哺乳動物滅絕的決(jue) 定性因素。

大型哺乳動物滅絕與(yu) 古氣候記錄

(圖片來源:參考文獻[1])

無獨有偶,同樣采用化石數據,科研人員發現氣候變化使得大氣中二氧化碳的濃度下降,進而促進了大型哺乳動物向草原的擴張,而不是古人類的影響,並最終導致了物種的滅絕。

近來,我國科研人員主持一項發表在《美國科學院院刊》上的研究,通過定量分析我國曆史文獻記錄中的數據,發現在過去的兩(liang) 千多年中,大型哺乳動物(如大象、犀牛、大熊貓)的種群數量下降不僅(jin) 早於(yu) 中型哺乳動物,而且縮減速度也要快;此外,他們(men) 還發現,哺乳動物的局地滅絕率與(yu) 人類活動的幹擾強度和極端溫度(變冷或變暖)有關(guan) 。

中國公元前905年到公元2006年11種大中型哺乳動物種群衰退和生存率變化 (圖片來源:參考文獻[8])

由於(yu) 科學家研究的對象、時間跨度、采用的方法不同而得到了不一樣的結果。不過,究其原因,科學家們(men) 都認為(wei) 主要由於(yu) 人類幹擾和氣候變化等外因影響下,生物個(ge) 體(ti) 不能適應環境變化所致。至於(yu) 是人類幹擾和氣候變化兩(liang) 者中一種起作用還是兩(liang) 者共同作用,還需要更多的研究來驗證。

Part.2

齧齒動物具備超強適應力,是環境變化的最大受益者

與(yu) 大型哺乳動物的命運不同,齧齒類、兔形類等中小型哺乳動物類群的滅絕風險較低。進一步研究發現,小體(ti) 型、較小的家域和靈活的飲食組合,使齧齒動物更有可能在受人類影響的生態係統中茁壯成長。

研究人員采用化石記錄和現存數據,發現與(yu) 前工業(ye) 革命時期相比,由於(yu) 美國土地使用,大型哺乳動物已經從(cong) 人類活動頻繁的環境中消失並轉移到更寒冷的高山氣候地區,而齧齒動物則擴大了它們(men) 的氣候適應範圍。

近期,一篇在《分子生物與(yu) 進化》雜誌上的報道稱,基於(yu) 基因組短片段和全基因組的數據分析,研究人員發現源於(yu) 東(dong) 南亞(ya) 和棲息地泛化的齧齒動物種類在近期種群增長現象明顯,推測在未來它們(men) 的潛在分布區可能進一步擴張。例如,分布在高海拔的灰腹鼠在種群大小上呈現擴張趨勢,並有向高原麵上繼續擴展的可能。進一步分析發現,這是由於(yu) 灰腹鼠為(wei) 適應青藏高原的環境在基因組水平上產(chan) 生了顯著改變所致。

白腹鼠屬的分化時間和係統發育曆史

(圖片來源:參考文獻[5])

齧齒動物在進化上獲得成功的原因可能是多樣的。首先是齧齒動物個(ge) 體(ti) 小。小的個(ge) 體(ti) ,每日的食量相對就少,就可去開辟、適應個(ge) 體(ti) 大的動物所不適宜的環境,從(cong) 而建立大的種群。

其次是齧齒動物食性雜、牙口好。它們(men) 吃的比較雜,無論種子、青草、樹葉,還是昆蟲、蠕蟲和各種小脊椎動物都吃。換句話說,就是它們(men) 不挑食。而且由於(yu) 有兩(liang) 對終生生長的門牙,打磨後鋒利無比,幾乎是沒有什麽(me) 東(dong) 西是不能吃的。

此外齧齒動物繁殖力強、生長發育快。一隻雌性褐家鼠一年最多能繁殖15胎,每胎能產(chan) 下3—7隻幼崽;而且它們(men) 生長發育能力非常快,小的褐家鼠從(cong) 出生到發育成熟隻需要3—4個(ge) 月。由於(yu) 更新換代快,就能保存和突變出較多的基因型,這樣當環境突然發生變化時,總有那麽(me) 些幸運兒(er) 能生存下來。結合其他特征,它們(men) 很快又能創造一個(ge) 新的齧齒動物種群。

由於(yu) 這些超能力,它們(men) 也成為(wei) 現生哺乳動物中演化最成功的一個(ge) 類群,其屬、種數幾乎達到其他各目之總和。中國分布9科33屬192種(世界2277種),包括鬆鼠科、日本睡鼠科、河狸科、跳鼠科、刺山鼠科、鼴形鼠科、倉(cang) 鼠科、鼠科、豪豬科。

Part.3

齧齒動物種群不降反增,對人類來說是好事還是壞事?

文首提及的齧齒動物行為(wei) 讓我們(men) 恨得咬牙切齒,除了影響損壞家居、農(nong) 作物,影響我們(men) 休息之外,它們(men) 還是大量動物病原(如漢坦病毒、鼠疫)的野外宿主和傳(chuan) 播媒介。

然而,是否齧齒動物對人類一無是處呢?答案肯定是否定的。

齧齒動物個(ge) 體(ti) 小,易於(yu) 飼養(yang) 和維護,對新環境適應良好;繁殖速度快,壽命短,平均在2—3年,所以可以在相對較短的時間內(nei) 觀察到幾代;而且基因組成、生物行為(wei) 特征都跟人類非常相似。因此,它們(men) 為(wei) 生物醫學實驗研究人員所鍾愛,如常用的大小白鼠。

齧齒動物在生態係統中同樣承擔著不可替代的作用,如大中型食肉動物的主要食物來源、傳(chuan) 播植物種子和真菌孢子,因此它們(men) 在維持生態平衡中也功不可沒。

不僅(jin) 如此,齧齒動物具有漫長的演化曆史,在形態、棲息地適應等方麵高度分化,因此,也是研究人類幹擾和全球環境曆史變遷對物種分化、形態演變、地理分布格局形成所產(chan) 生的影響等重要科學議題的理想材料。

正在處理植物種子的針毛鼠 (圖片來源:作者拍攝)

總之,我們(men) 生活在人類活動導致的生物多樣性喪(sang) 失(如物種和種群滅絕)的全球浪潮中,人類對動物多樣性的影響是一種尚未得到充分認識的全球環境變化模式,這種動物多樣性的減少將影響到生態係統的功能和人類的福祉。

齧齒動物在麵對劇烈變化的環境中,也並非沒有受到負麵影響。因此加強生態治理,恢複青山綠水,使人類與(yu) 自然和諧相處,才能減緩哺乳動物縮減的趨勢,維護生態平衡、保護人與(yu) 野生動植物賴以生存的地球。

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[9] Smith, A.T.,解炎. 2009. 中國獸(shou) 類野外手冊(ce) . 湖南教育出版社, 湖南.

出品:科普中國
製作:楊錫福(中國科學院動物研究所助理研究員)監製:中國科學院計算機網絡信息中心
(本文中標明來源的圖片已獲得授權)

本文來源於(yu) ”中國科普博覽“公眾(zhong) 號(kepubolan),轉載請注明公眾(zhong) 號出處


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