追寻濒危脊椎动物锐减时间点

濒危动物克罗斯河大猩猩

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濒危动物苏门答腊虎

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很多脊椎动物,包括哺乳类、鸟类、爬虫类、两栖类和鱼类,其群体数量正在大幅下降。那么,这种大规模迅速下降是从什么时候开始的呢?近日,由中美合作的一项研究认为,开始时间是120多年前,当时正是工业化快速发展时期。

这项研究由美国得克萨斯大学教授符云新、中国科学院—德国马普学会计算生物学伙伴研究所研究员李海鹏和中国科学院院士张亚平等人合作完成,研究成果发表在美国《国家科学院学报》上。

一项持续20年的研究

研究人员使用新的群体遗传学模型等研究方法,分析了2700多种脊椎动物的遗传多样性数据,其中600多种被归类为濒危动物。结果显示,濒危脊椎动物的群体数量从123年前开始大规模下降,其速度是每10年种群规模下降大约25%。

李海鹏告诉《中国科学报》记者,这项研究早在1996年就开始了,至今已有20年的时间。虽然在此期间研究人员也在进行其他的课题,但这项研究一直持续。“估算出脊椎动物群体数量大规模下降的时间点非常重要。”李海鹏说,“但因为要得到研究结果就必须对各个群体进行持续数年的野外调查,使得相关研究进行得非常困难,研究数据也比较少。我们就想能不能通过非野外调查的方式。”

于是,李海鹏等人开始用理论群体遗传学的方法进行相关的研究。“物种类群都有各自的进化历程,理论群体遗传学就是刻画这个群体随着时间流逝而演变、进化的过程。”李海鹏介绍说,“但是,理论群体遗传学的经典研究方法都是以千年、万年为时间单位的。

此前已有研究表明,物种濒危与人类活动有着密切关系,人类的工业化也只是近100多年时间的事情,所以经典研究方法在这项研究中无法发挥作用。最后,通过比较,我们使用了新的模型。通过当前各个生物类群的遗传学数据,推测出相关模型的参数,从而将一些物种群体数量开始下降的时间估算出来。”

此次研究分析了2700多种脊椎动物的遗传多样性数据,这些数据是研究人员在已有的研究中人工一个一个搜集到的。“我们一期一期地去查关键的期刊,先看标题和摘要,与我们研究内容吻合的再看全文,摘录下具体的数据。虽然现在可以用软件来搜集文章中的数据,但我们没用。因为每个人写文章的特点差别太大了,只用关键词来搜索怕不准确,所以就人工来做,做了很长时间。”李海鹏说。

或与工业化有关

对于脊椎动物数量的大规模下降,此前也有研究,但还比较少。“有少数物种数量迅速下降和灭绝的情况,人们了解得比较清楚,比如仅产于印度洋毛里求斯岛上的渡渡鸟,但这只是极少量的物种。”李海鹏介绍说,“对于脊椎动物整体数量下降时间的研究,影响较大的有英国科学家与世界自然基金会主导的一项研究,曾将脊椎动物大规模下降的时间追溯到距今40年左右。”

今年10月,总部设在瑞士格朗的世界自然基金会与英国伦敦动物学会发布了一份报告称,从1970年到2012年,地球上的鸟类、鱼类、哺乳动物、两栖动物、爬行动物的数量减少了58%,这意味着仅40多年时间,全球野生动物数量就锐减过半,年均减少2%左右。报告认为,野生动物数量的下降在很大程度上归咎于森林采伐、非法狩猎和人类导致的气候变化等一系列因素。如果这种趋势持续下去,那么到2020年,全世界将丧失2/3的脊椎动物生物多样性。

“没有迹象显示野生动物数量减少的速度会减缓。”这份报告写道。世界自然基金会全球总干事马可·兰博蒂尼表示:“在陆地、淡水和海洋中,人类活动正在迫使物种种群以及自然生态系统走向边缘。”

此次李海鹏等人的研究结果为物种数量下降与人类活动的关系提供了新的佐证。研究得出了相关濒危物种数量的快速衰退始于19世纪末,研究人员认为,最合理的解释就是与当时工业化的扩张以及全球范围的生态环境恶化有关,导致这些脊椎动物的栖息地大幅度减少。

“当然,我们得出的是整体性的结果,并不是说所有的物种数量都是在这个时间点开始大幅下降的,而是一个平均的概念。”李海鹏说,这项研究成果对保护生物学具有指导意义,它把正常物种演变成濒危物种的现象与人类活动联系起来,为19世纪工业化导致物种数量大幅减少和群体数量快速下降提供了遗传学数据。

此外,这项研究成果还有助探讨濒危物种保护工作的重点应该在哪个方面。此次研究结果显示了濒危物种与非濒危物种在遗传多样性上确有差异,但没有大到令人惊讶的地步,一些濒危物种的群体数量只有正常群体的1%甚至更少,但它们的多样性相比正常物种只是减少20%~30%。

“也就是说,许多脊椎动物濒危主要是因为它们的栖息地以惊人速度消失和环境的恶化,导致这些物种的群体数量快速下降,而不是因为生物多样性太低而使得这些物种丧失了生存能力。”符云新在此前接受采访时说:“我个人认为,保护生物学里强调物种和群体多样性固然重要,但生态环境与栖息地的保护比物种内多样性的保护更加迫切。”

对于这项研究,李海鹏表示,可能还会做些后续的工作,比如围绕具体的生物类群,看人类活动对其造成的具体影响。

来源:news.sciencenet.cn

标签:动物

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