长脚福建龙改写鸟类起源、野马的复杂后宫群、脉动式管道运输或更低耗 | 一周论文新鲜读
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09.11 本周值得读 来自《自然》旗下期刊的最新发表，我们为您精选呈现。 1. 城市变暖让本地野生动物更艰难 2 . 调查最后的野马的社会关系 3. 评估热浪对顶级捕食者的影响
4. 长腿“鸟”揭示古代沼泽
5. 以心脏为灵感的管道“顺流而动”
6. 鲨鱼生态旅游游客可能对鲨鱼行为有消极影响
环境 | 城市变暖让本地野生动物更艰难Urbanization, climate and species traits shape mammal communities from local to continental scales
Nature Ecology & Evolution《自然-生态与演化》发表的一篇论文指出，气候变化或加剧城镇化对本地野生动物的影响。研究结果基于分布在北美20座城市725个不同地点的相机陷阱的数据。
全世界的城市地区无论是面积还是人口都在增长，这会影响野生动物物种的分布和多样性。城市特征与住在城市的动物之间有复杂的相互作用。不同城市在面积、人口密度、土地覆盖、发展阶段和气候上都有差异，而野生动物群落在物种构成以及个体物种性状 （包括体型大小、活动范围和饮食） 上也有差异。多尺度环境变化对野生动物群落的影响一直缺乏充分理解。
美国亚利桑那州立大学的Jeffrey Haight和同事利用725个相机陷阱的数据，评估了城市本地哺乳动物群落的组成以及每个物种的相对占有率。这些相机陷阱覆盖了北美20座城市，包括美国的芝加哥、洛杉矶、亚特兰大和奥斯汀以及加拿大的埃德蒙顿。作者从这些影像中鉴定出了37种本地哺乳动物物种，包括黑熊、花栗鼠、美洲狮和白尾鹿。作者发现，物种占有率和多样性与更温暖和植被更少的城市呈最显著的负相关性。比如，佛罗里达州的桑福德市比其他气候相似的城市拥有更多的绿色植被，该城市能比植被更少的亚利桑那州的菲尼克斯市支持多样性更丰富的哺乳动物群落。整体而言，在一个城市城镇化程度更高的区域 （不透水表面覆盖率更高的地方） 以及在城镇化程度更高的城市里，物种多样性也更低，对于体型较大的哺乳动物来说，这种负面影响大于对体型较小哺乳动物的负面影响。
作者总结道，在评估城镇化对当地野生动物群落影响时应当考虑区域的环境背景。
DOI: 10.1038/s41559-023-02166-x
> 扫描二维码获取论文原文 < 动物行为 | 调查最后的野马的社会关系Fine-scale collective movements reveal present, past and future dynamics of a multilevel society in Przewalski’s horses
Nature Communications《自然-通讯》发表的一篇论文认为，使用无人机视频可以预测普氏野马过去和未来的关系。这些发现改进了我们对现存最后的野马亚种及其复杂的社会结构的理解。
普氏野马以后宫制方式生活，每群都由一头繁殖雄性、一些成年雌性和其青少年后代组成。非繁殖成年雄性也会组成单身群体，直到能够与支配性的头马争夺“后宫”。在某些地区会形成多级社会，其中多个后宫共同构成更大的马群。但这些马群社会的详细结构，包括后宫之间令群体形成的纽带，都尚不明确。
匈牙利德布勒森大学的Katalin Ozogány和同事用无人机追踪了匈牙利霍尔托巴吉国家公园的近280匹普氏野马。他们将无人机影像与20年来后宫雌马的遗传和社会结构数据配对，以理解短期行为和长期社会关系之间的联系。作者发现，在较大群体中，后宫雌马聚在一起，但后宫的亲密性取决于其遗传亲缘和过去的关系。令人惊奇的是，来自不同后宫雌性其运动的相近性，是其在接下去几年里加入同一后宫的重要预测因素。
这些发现表明，对集体运动的短期详细观察能够对种群过去、现在和未来的复杂社会机制带来见解。作者认为，未来使用自动追踪方法如机器学习的研究，可以为野生动物的复杂社会系统和集体行为提供新的看法。
野马复杂的社会结构。拍摄Katalin Ozogány, Attila Korbely, Bence Tanyi；动画Máté Nagy ；音乐Ivan Luzan
生态学 | 评估热浪对顶级捕食者的影响
Impacts of marine heatwaves on top predator distributions are variable but predictable
Nature Communications 《自然-通讯》发表的一项研究建模了4次近期太平洋东北部热浪对14种顶级捕食者 （如鲨鱼、鲸鱼、海豹和海龟） 分布的影响。这些发现或提供了见解，表明捕食者对海洋热浪的反应各有不同，或有助于开发工具近实时预测海洋捕食者的分布。海洋热浪是极短期暖化事件，对生态系统和社会经济有着广泛影响。过去的研究调查了海洋物种在气候变化下长期的再分布。但对于海洋热浪这样的偶发事件的短期反应所知不多，这限制了人们积极管理其社会生态影响的能力。
美国国家海洋和大气管理局 （NOAA） 的Heather Welch和同事使用机器学习和追踪动物的数据，理解太平洋东北部顶级捕食者因海洋热浪事件而重新分布的情况。作者建模了4次太平洋东北部近期海洋热浪 （2014、2015、2019和2020） 中14种海洋捕食者 （包括鲨鱼、哺乳动物、海鸟、海龟和金枪鱼） 的分布响应。他们发现捕食者的反应各有不同，但高度可预测，显示出热浪影响预警系统的能力，类似于天气预报。有些物种遭受了几乎完全的栖息地丧失，如2015年热浪中的蓝鳍金枪鱼和大青鲨，而有些物种的栖息地增加了两倍，如2019年热浪中的加州海狮和象海豹。某些物种的再分布跨越了管辖边界，其中美国是海洋热浪期间物种流入最多的国家。这可能导致新的管理风险和责任，但也是经济机遇。例如，在2014和15年热浪事件期间，长鳍、蓝鳍和黄鳍金枪鱼的栖息地从墨西哥转向了美国。
由于各国需要适应性管理工具以做好准备，并尽量减少未来的渔业冲突，作者也使用他们的模型展示了一个动态海洋管理工具，能够预测每一物种每日的分布情况。这一预警系统使人们能积极主动地应对新的人类-野生动物冲突和海洋资源可获得性改变。
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古生物学 | 长腿“鸟”揭示古代沼泽
A new avialan theropod from an emerging Jurassic terrestrial fauna
Nature《自然》发表的一篇论文描述了一种来自中国侏罗纪晚期的早期长腿似鸟恐龙。这种少见的兽脚类化石有助于我们理解鸟类演化和当时的陆地生态系统。
鸟类从侏罗纪时期的双足恐龙分化而来，但对它们早期演化史的认知因这段时期的化石稀缺而受限。中国福建省发现的一个距今约1.48亿至1.5亿年的新化石或能增进我们的理解。中国科学院的王敏和同事描述了这个可能是已知最年轻的侏罗纪鸟翼类成员——该分支包含现代鸟类和似鸟恐龙。奇异福建龙 （ Fujianvenator prodigiosus ） 是一种雉鸡大小的鸟翼类恐龙，小腿 （胫骨） 的长度是大腿 （股骨） 的两倍，这在之前的非鸟恐龙中未曾见过，说明这个恐龙不是一个快速奔跑者就是一个长腿涉水者。该发现与其他早期鸟类形成鲜明对比，其他早期鸟类被认为更多的是在树上生活和在空中飞行。
福建龙 （ Fujianvenator ） 发现于一个主要为各种水生和半水生物种的脊椎动物化石组，包括海龟和辐鳍鱼，提示或存在一个沼泽生态系统。作者将该化石组命名为政和动物群 （Zhenghe Fauna） 。这个环境和其中各种栖息动物表明，政和动物群在福建龙存在的时期有一个刚开始形成的侏罗纪脊椎动物群。因此，它填补了我们对侏罗纪晚期亚洲东北部生态系统认知的一个重要空白。
Turbulence suppression by cardiac-cycle-inspired driving of pipe flow
Nature《自然》发表的一项研究发现，以脉动方式泵送管道内的液体——类似于主动脉血流——或能提升工业液体输送效率。这类方法有望降低能耗。
许多行业和家庭都需要使用管道输送液体或气体，如输油或输气管道，以及家中的暖气管。经过管道和通道的液体会遇到摩擦力，形成湍流，从而增加泵送这些液体所需的能耗，提升泵送成本。
为了控制这类湍流，奥地利科技学院的Björn Hof和同事以主动脉血流为灵感设计了一种方式——主动脉血流的脉动流湍流强度很低，因而能避免对血管的损伤。之前在管流中引入周期性脉动的尝试对降低湍流的作用很有限。不过，Hof和同事引入了与心动周期中舒张期类似的休息期，舒张期是指心脏在两次跳动间处于休息的状态。这种方式能将阻力最多降低25%，比稳定泵送的管流节能约9%。
英国格拉斯哥大学的Angela Busse在一篇同时发表的新闻与观点文章中写道，“考虑到液体泵送约占欧盟全部能耗的15%，因此减少9%的泵送能耗或将极大地提升能效。”不过，仍需开展更多研究才能让这类节能成为现实。Busse指出，这项研究中使用的流体性质可能与工业管流中使用的并不等同，而且这些实验使用的都是笔直的管道，或也无法反映现实世界的所有系统。
Björn Hof在实验室研究管道。图片来自：Nadine Poncioni ISTA
Quantifying the behaviouralconsequences of shark ecotourism
Scentific Reports 《科学报告》发表的一篇论文认为，鲨鱼生态旅游 （游客付费与野生鲨鱼共游） 或会增加鲸鲨 （ Rhincodon typus ） 表现出受干扰行为模式的可能，受干扰行为类似逃避捕食者相关的快速、之字形运动。这些发现表明生态旅游对鲸鲨的觅食和潜在繁殖行为可能有重要影响。鲨鱼生态旅游是个价值数百万美元的产业，但对其潜在生态影响的了解很少。过去的研究表明，鲨鱼生态旅游和某些生态旅游点的鲨鱼物种数量下降有关，但生态旅游对鲨鱼行为影响的研究目前尚不清晰。
英国帝国理工学院生命科学系希尔伍德公园校区的Joel Gayford和同事分析了墨西哥拉巴斯湾的39个俯拍鲸鲨视频，将一个模仿生态旅游者行为的游泳者在场时鲸鲨的行为 （20个视频） 和鲨鱼单独游泳时 （19个视频） 进行比较，评估是否有变化。作者观察到在游泳者在场时，受干扰行为模式增加，可能导致鲸鲨比独自游泳时花费更多能量。这一行为改变可能会让鲸鲨觅食更困难，甚至可能影响其繁殖成功。
这些发现表明，应鼓励鲨鱼生态旅游的运营者在允许游泳者入水前评估个体鲨鱼的行为状态，而且应重新审视游客和鲨鱼间的最小规定距离。作者还提出，需要进一步研究鲨鱼生态旅游的生态影响，以恰当评估该产业给不同物种带来的后果。
一只幼年鲸鲨在墨西哥拉巴斯湾觅食。图片来自Joel Gayford
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