現實中的滅霸:危險入侵物種,可能潛伏在暗處
2021年03月21日09:09

  來源:十點科學

  在看不見的暗處,有一些外來生物正在悄悄潛伏,只等天時地利,隨時引發生態黑天鵝。

來源:wisc.edu
來源:wisc.edu

  作者|沈川

  你可能不知道,我們熟悉的葡萄、苜蓿、核桃、石榴,其實都是外來物種,通過絲綢之路進入中原地區。而玉米、馬鈴薯、芒果、夾竹桃,也是曆經好幾百年才陸續來到中國。

  外來物種會增加當地的生物多樣性,豐富人們的物質生活。但是,有害的外來物種入侵卻也可能危害當地生態平衡,導致本地物種減少甚至滅絕。

  在外來物種中,有一類最善潛伏的族類,被稱為“沉睡族群”,它們能在入侵地長期悄然生存而不被發現。但是,最終是什麼樣的天機降臨讓它們氾濫成災?它們是偶爾漏網的僥倖者,還是逃離視線的大多數?

  一些科學家認為,潛伏的入侵物種,可能多到超出想像,一旦天時地利,隨時可能引發生態黑天鵝(指難以預測且不尋常的事件)。

  沉睡的入侵物種

  2009年9月,美國麥迪遜-威斯康星大學的學生延續多年傳統,在門多塔湖展開田野調查,用浮遊動物網從湖中打撈樣品進行觀察。網獲的樣品令人大吃一驚:數以百計的多刺水蚤密密麻麻地佈滿了網兜。這意味著,整個湖泊內的多刺水蚤出現了大爆發。

  多刺水蚤常見於俄羅斯波羅的海附近的拉多加湖,是以浮遊生物為食物的貪婪捕食者,它的出現對門多塔湖的生態可不是什麼好事。

  令人不解的是,此前曆次樣品提取均未發現多刺水蚤的影蹤。而門多塔湖一直是美國北溫帶湖泊項目的重點研究對象之一,但凡有點蛛絲馬跡,都很難被遺漏。難道它們是從天上掉下來的?

 意外打撈上來的多刺水蚤。|VINCE BUTITTA
 意外打撈上來的多刺水蚤。|VINCE BUTITTA

  學生們從湖底取出沉積物岩芯,與物博物館中保存的歷史記錄進行比對,發現多刺水蚤起碼早在十年之前就潛伏在了這裏。只不過因為數量實在太小,至少在多達200次的樣品提取中都輕鬆逃脫,直到2009年夏天,異常偏低的氣溫讓它們快速增殖,這才終於驟然現身。

  這出潛伏大戲讓研究人員陷入沉思,一番深入研究之後,他們提出了沉睡族群的生物入侵假說,認為潛伏的入侵生物很可能遠超人們想像,而這將給監測與防治帶來全新挑戰。該結果被發表在2021年1月美國生物科學研究院的《生物科學》雜誌。

  美麗的公主被施了魔法陷入昏睡,直到白馬王子的一個吻將她喚醒。沉睡的入侵生物,又是被什麼暗黑力量喚醒的呢?

  暗黑力量喚醒潛伏

  研究人員對以往的入侵生物爆發案例進行分析,總結出四類激發沉睡族群爆發的機製。

  1)食物網改變。澳州的麥誇里島上,外來的貓在剛引入的頭60年里,對當地鳥類的威脅微乎其微。可是,後來引進的兔子給貓提供了更充足的食物,於是貓迅速繁殖,並大量捕食鳥類,導致兩種本土鳥類滅絕。

  類似的入侵事件還在美國加利福尼亞州的聖科魯茲島上演:伴隨19世紀晚期食草牲畜的引入,入侵植物茴香低調地在島上紮下了根,不過規模始終很小。直到約一個世紀之後,人們禁止在島上放養食草牲畜,缺少製約的茴香才開始瘋長,大量擠占本土植物的生長空間。

  2)共生關係達成。非本土的無花果在剛到佛羅里達州的時候,當地的胡蜂不太會給這些外來戶授粉,這種不尷不尬的冷淡關係持續了數十年,使得無花果的植株數量始終保持在非常有限的水平。後來隨著屬於共生夥伴的另外幾種胡蜂被引進,無花果開始強勢崛起,並對當地樹種造成威脅。

  3)閾值反應。導致沉睡族群突然爆發的觸點未必是某種突發性因素,類似氣候變化之類的動因也可能造成溫水煮青蛙式的後果。比如,早在數世紀之前老鼠就登上了亞南極群島,並且一直未造成太明顯的生態危害,可是隨著氣溫上升,老鼠數量終於開始指數級增長,對島上的“原住鳥”造成嚴重威脅。

  在植物界也有同樣的事件記載。德國瓦登海的南部剛剛出現大米草時,很快就遍佈於海岸周圍。可在水溫較低的瓦登海北部,多年以來這種植物並未形成氣候,直到2006年才出現氾濫趨勢。有學者認為,正是氣候變暖導致春天海水溫度超過了影響大米草生存的關鍵性閾值(發芽所需的4攝氏度和光合作用所需的7攝氏度),讓其在引入約15年後開始大量野蠻生長。

在西歐,入侵的外來物種大米草反而將海岸米草排擠出原生地。|維基百科
在西歐,入侵的外來物種大米草反而將海岸米草排擠出原生地。|維基百科

  4)偶然性環境因素。前面提到的門多塔湖里多刺水蚤爆發就是典型例子。門多塔湖富營養化的水質和通常較高的水溫並不是多刺水蚤的最愛,可2009年夏天的異常低溫讓多年來被高溫抑製的多刺水蚤終於擺脫緊箍咒,迅速繁殖,數量驟增,大量蟲卵甚至使其在氣溫恢復後若干年里還一直氾濫。同樣,偶發的環境變化也可能使入侵植物一改隱忍故態,比如異常的高溫導致它們萌芽率激增。

  對於本土物種而言,由於環境中往往存在各種天然製約因素,因而不太會出現爆發事件。而入侵生物離開原生地後,天敵缺失則使其易於失控。並且,入侵過程經過多個環節的淘汰和篩選以後,久經考驗的入侵生物更善於從星星之火變成燎原之勢。

  多少入侵物種在暗處?

  傳統理論認為,大量的入侵生物在數量大爆發之前,需要經過一段時間的積蓄,但最終的突然增長是必然的。沉睡族群假說則認為,沉睡族群的爆發需要有一些並不確定會出現的觸發因素。只要這些因素不具備,沉睡族群很可能會一直潛伏下去,甚至會被當成無害生物而被人們忽視。

  鑒於入侵生物可能長期以不為人知的狀態苟活於入侵地,可以推測,它們被大量發現是偶然事件,是例外;而少量存在並且不被發現,才是一般,是常態。事實上,已經有研究發現,某些入侵的水生物種就呈現出這樣的分佈規律。

  所幸的是入侵生物從原生地侵入新的地域並非易事,需要經過自然的、人為的各種溝溝坎坎。通常認為,這些入侵者最終能真正站穩腳跟並存活下去的僅有10%,這被稱為10%法則。也有學者對這個數字提出質疑,認為對於脊椎動物而言,這個比例應為50%,植物和昆蟲應為25%。

  但無論如何,我們都可能嚴重低估了入侵生物的“潛能”:它們更多並不是沒能成功闖關,只不過是沒被大量發現而已。

鳳眼蓮是世界上危害最嚴重的外來入侵水生野草之一。|Ted Center
鳳眼蓮是世界上危害最嚴重的外來入侵水生野草之一。|Ted Center

  發現潛伏,見招拆招

  沉睡族群存在的可能性,對入侵生物的防控具有現實影響。美國加利福尼亞州曾多次發現過地中海果蠅,人們誤以為這是發生了多次物種入侵事件,因而將管控的重點放在了對國際航運的限製上。但事後進一步的分析卻證明,這種入侵生物早就在該地潛伏存活,它們才是蟲災反複的根源。

  與此類似,將防控重點放在阻止入侵物種傳播到新地點的做法還有很多。比如,為了防止歐亞狐尾藻從一個湖區傳到另一個湖區,環境管理者要求娛樂性的船舶在跨湖航行前應進行清洗。從常理看這樣做無可厚非,但對於已經少量存在狐尾藻的湖區,顯然防止大規模爆發更為緊迫。

  相比騎驢找馬式的防堵大法,阻斷已知潛伏者的異常增殖,可能會更事半功倍。

  幸好,生物DNA檢測(eDNA)、遙感等新興技術的出現,讓非本土物種的取樣範圍更廣,更加方便,可大大提高人類的“反潛”能力。比如靈敏而非侵入性的生物DNA檢測技術,只需在環境中收集相關的DNA痕跡,就能發現入侵生物的蹤影。在芝加哥這樣的大都市,一人一個工作日就能完成所有水道中亞洲鯉魚的檢測,而傳統的電漁法至少需要調查93天。

中國大閘蟹原生於亞洲,但已入侵歐洲及北美洲。福壽螺是一種淡水蝸牛,從原生地南美洲借由水族貿易入侵世界各地。|維基百科
中國大閘蟹原生於亞洲,但已入侵歐洲及北美洲。福壽螺是一種淡水蝸牛,從原生地南美洲借由水族貿易入侵世界各地。|維基百科

  關於沉睡族群,還有很多未解之謎,比如,有沒有一些入侵生物特別善於潛伏?有沒有一些地域特別適合入侵生物蟄居?在我們自以為熟悉的這個星球上,有多少沉睡族群還不為人知?

  滅霸的一個響指能讓半個宇宙的人都消失,這當然是誇張的藝術虛構;但大風起於青萍之末,自然界的蝴蝶效應從來不乏其例。在環境變化日益加劇的當下,加強關注那些危險的潛伏者,無疑將有助於防範下一個不幸的生態黑天鵝事件。

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽