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动物正纷纷灭绝,新家园或为最后生机 |《自然》长文

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原文作者:Clare Watson

本篇《自然》长文共5496字,干货满满,预计阅读时间17分钟,时间不够建议可以先“浮窗”或者收藏哦。

由于气候变化,一些最受威胁的物种或将无法在现有栖息地生存。研究人员正在测试一种颇受争议的方法,在局面无可挽回前异地安置物种——从澳大利亚最稀有的一种爬行动物开始。

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Nicki Mitchell手中拿着两只澳大利亚短颈龟(western swamp tortoises),是一系列辅助迁移(assisted migration)试验的一部分。来源:Matthew Abbott/New York Times/Redux/eyevine

在澳大利亚最西南端一个偏僻的国家公园内,一座无线电发射塔孤零零地矗立在静谧的湿地上空。每隔5秒钟,它就进行一次信号收集,信号源是清澈水面下藏着的数十只年轻短颈龟。这些小龟不会走多远,但研究人员还是监测着它们的一举一动。这些监测数据关乎一个物种的命运——全世界最濒危的物种之一。

目前,仅有不足70只野生成年澳大利亚短颈龟(Pseudemydura umbrina)生活在澳大利亚珀斯北部的两处小型湿地保护区。这两处保护区是该物种仅存的自然栖息地,且由于气温上升、降水减少,正日渐干涸。因此,2022年8月,科学家从某动物园的人工繁育项目中选择了41只亚成体短颈龟,将其释放到了位于其自然栖息地以南约330千米处的这座国家公园。此举旨在观察短颈龟是否能适应温度更低的气候,以及,随着全球气候变暖,这片新栖息地能否确保该物种未来的生存。

这次实验是一系列实地测试的一部分,受到密切监测,它们属于一种极具争议的物种拯救策略——称为辅助迁移(assisted migration,又称assisted colonization)的方法。据信,澳大利亚短颈龟是第一种由于气候变化而被迁移至历史栖息地之外的脊椎动物。

这项短颈龟拯救项目由西澳大利亚大学爬行动物学家 Nicki Mitchell牵头。目前,她的团队正在进行第四项试验,将人工繁育的短颈龟释放到研究人员挑选的湿地,以测试辅助迁移的潜力。这种方法风险很高,长久以来在研究人员中也备受争议。“这个项目对全世界都有示范意义,我们尤其希望确保结果别是不尽人意的。”Mitchell说。

长久以来,保育生物学家和土地管理者都反对辅助迁移的设想,主要原因是物种引入异地后,可能变成入侵物种,携带疾病,乃至颠覆已有的生态系统。没有哪里比澳大利亚更了解这些风险了:它与蔗蟾、兔子等入侵物种战斗多年,它们都是人们有意引入这片大陆的,但都事与愿违。

但保育学家对辅助迁移的态度正在缓慢改变,因为他们逐渐意识到气候变化有多快。目前,还有多个辅助迁移项目正在进行,都是在短颈龟实验后不久就启动的。澳大利亚东部的研究人员正在测试受气温上升和干旱威胁的极危物种——山袋貂的迁移计划。夏威夷的科学家正在把海鸟迁移到更高的陆地,以保护海鸟免受海平面上升的威胁:它们的筑巢栖息地正因此迅速遭到破坏。

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Hayley Bates希望把山袋貂迁移到低地环境中。来源:Tamara Dean

这些牵头负责人正在呼吁同行迎头面对艰难的决定,以免更多物种走向灭绝。而作为最早的测试之一,短颈龟实验受到了高度关注,研究人员们正拭目以待它能否成功。早期结果显示,这些亚成体的生长符合预期,但研究人员表示,现在下结论还为时尚早:此前在南部另一处栖息地进行的一次实验,虽然实验栖息地计划上看很好,但短颈龟的生存情况并不理想。

保育生物学家Lindsay Young是前文所述夏威夷海鸟保护项目的成员,她认为,“要改变想法,能做出成功先例比什么都有用。”

无处容身

虽然处于研究和保育工作前沿,但短颈龟并不是什么起眼的生物。它们不到人手掌大小,有深色平坦的甲壳,在浅水池塘中度过湿润季节,夏天天气炎热,池塘干涸时,便在灌木和木头下落脚,进入夏眠状态,直到降水再次来临。

1901年,人们根据一份博物馆标本首次描述了这种罕见难得的短颈龟,当时认为它已经灭绝了。半个世纪后的1953年,它们在野外重新被发现。但短颈龟已经无处可去了。如今,在珀斯郊外,已知的最后几小块短颈龟栖息地已经被围起来,周围是不断扩张的城市。哪怕人们向湿地注水,栖息地仍在走向干涸。此外还有捕食者、盗猎和野火威胁着短颈龟的生存。

辅助迁移不是什么新方法。这种方法于1985年首次提出,但尚未广泛运用过。只有十多种树木、地衣和蝴蝶,曾因其适应的气候可预见的变化,而被迁移到更凉爽的地方。更多时候,迁移物种是为了躲避捕食者、病原体或人类的建设活动——比起气候变化,这些是更急迫、更本土化的威胁。

将物种在已知栖息地范围内迁移,或用人工繁育的个体增加野生种群数量,在保育工作中是常事。但是,辅助迁移踏出了生态边界,让许多保育学家感到不安。“对于保育工作来说,通过改变物种分布范围让它们活下去,这件事情非同小可。”墨尔本大学保育生物学家Kylie Soanes说。

虽然如此,Mitchell认为,比起眼睁睁地看着一个标志性物种最后的野生种群逐渐萎缩,直至灭绝,不如尝试辅助迁移。

南迁短颈龟是Mitchell和Gerald Kuchling共同构想的。Kuchling是西澳大利亚州生物多样性、保育和观光部的爬行动物学家,也是该部门下短颈龟恢复团队的领衔科学家。由于短颈龟数量稀少,研究人员必须想出办法,基于湿地水文学、当地气候预测和关于短颈龟的生理学知识,预测未来20年内何处将成为适合短颈龟生存的湿地[1]。建模考察了13000余处地点后,研究人员选定了西澳大利亚西南角的一片区域,这里有许多季节性湿地。2016年,在其中两片湿地进行了第一次辅助迁移实验。

作为实验的一部分,研究团队在每个南迁试验点都释放了十多只人工繁育的短颈龟。起初,势头似乎不错。实验的短颈龟甲壳上都粘有小型无线电发射器,它们的生长情况与北边的同类一样良好[2]。2021年,一场林火把短颈龟的原始栖息地烧毁了90%。不过,接下来研究人员开始渐次获取下一次试验的数据,包括2018年释放的48只粘有无线电发射器的亚成体。

2023年5月发表的研究成果[3]显示,释放到最南部湿地的短颈龟接受的日照更少,生长速度比原生栖息地的同类缓慢。研究人员发现,实验湿地有一条水温较低的溪流汇入,且降水比原始栖息地更频繁,导致迁移的短颈龟活动较少,可能阻碍了它们的生长。

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澳大利亚短颈龟是澳大利亚最稀有的爬行动物。来源:Matthew Abbott/New York Times/Redux/eyevine

虽然结果如此,Mitchell 说,2018年试验了解到的短颈龟生存情况带来了重要见解,这要归功于粘附于龟壳的定制数据记录仪,它们在浅水中晒太阳或潜到水下时,数据记录仪都会进行测量。Mitchell 说:“以前这些都是没人知道的,因为这些物种相当隐蔽,在野外极少能观测到。”

过去和正在进行的实验获批都是有条件的:对这些短颈龟,团队应能密切监测,重新捕捉,并将其送回珀斯动物园。“正是因此,我们的目标是尽量频繁地找到每一只能找到的个体。”Mitchell说。Mitchell的团队确实重新捕获了最初各实验释放的短颈龟。她补充说,短颈龟不大可能发生入侵现象,也不大可能侵害其它受到威胁的物种,因为它们生长很缓慢,且只吃小型水生昆虫和蝌蚪。

但是,监测工作费钱费力,实地研究的工作正在耗尽研究人员的经费余额。Mitchell及其研究生、志愿者团队仍在继续收集数据,在世界野生动物基金会澳大利亚分支的资助下,这项工作至少将持续到2023年底。

Mitchell虽然对该课题抱有希望,但也表示,辅助迁移不会对每个受威胁的物种都适合、都可行。“物种数以百万计,许多我们都插不上手。”

气候之忧

保育生物学家Sean Williamson正热切期待着上述项目的效果。Williamson供职于澳大利亚莫纳什大学,一直远程关注着该项目的进展。他表示,Mitchell的研究激发了保育生物学家们的谨慎兴趣——对其它在热带地区各低海拔岛屿栖息的卵生爬行动物如绿海龟(Chelonia mydas)等,辅助迁移是否会有效。

和《自然》采访的所有研究人员一样,Williamson对辅助迁移的风险采取谨慎态度。不过,面临因气候变化而失去“不知凡几”物种的局面,他表示,保育生物学家应该把包括辅助迁移在内的一切可用方法纳入考量。

研究人员正在通过一个山袋貂(Burramys parvus)种群,探索辅助迁移的选项。在野外,这些巴掌大小的山袋貂偏居澳大利亚山脉的最高处,分布于支离破碎的栖息地中,总面积不足7平方千米。山袋貂靠在厚厚的积雪下冬眠越冬。但是,由于干旱年份降雪减少,作为食物的飞蛾也更少,这些山袋貂在当前栖息地只能艰难存活。

然而化石证据表明它们的祖先在2500万年前生活在低地雨林[4]。因此,研究人员在澳大利亚利斯戈附近建造了一处设施,距离其通常的栖息地约500千米,以测试现代山袋貂是否能在和祖先一样的环境中生存。

2022年,新南威尔士大学生物学家Hayley Bates及其同事把14只山袋貂从另一处设施迁移到了露天围场,围场中有人造石墙和巢箱,模拟它们原生栖息地中的巨石环境。“目前为止它们过得很不错。”Bates说。

这些山袋貂已经开始繁殖,说明它们可以适应海拔更低、只有偶尔降雪的环境。Bates说看到它们繁殖是这个项目的重要里程碑,项目建立在对山袋貂做了10年的野外工作以图理解该物种的基础上。长期计划是将山袋貂释放到野生动物保护区内的一系列小型封闭围场中,繁育设施就建立在其中。

任何户外封闭围场释放的可能计划,都还要等5-10年之后方能实施,而且取决于对人工繁育山袋貂的许多进一步实验,研究它们在新栖息地中的食物,以及它们如何对付陌生捕食者。

同时在夏威夷,火奴鲁鲁一家非营利组织—— 环太平洋保育组织的执行主任Young和她的团队正努力拯救尚未陷入极危,但在低洼岛屿边缘筑巢的海鸟物种。Young介绍说,上升的海平面和风暴潮已经摧毁了无数鸟巢,飓风也破坏了夏威夷西北部的一些环礁。随着全球变暖,这些威胁只会愈演愈烈。

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保育生物学家Lindsay Young捕获一只黑脚信天翁。来源:Eric VanderWerf/Pacific Rim Conservation

环太平洋保育组织正致力于确保足够的黑脚信天翁 (Phoebastria nigripes)雏鸟存活下来,保障未来的种群数量。2017年,该团队开始将数周龄的雏鸟从夏威夷西北部的环礁迁移至欧胡岛。一般黑脚信天翁不在此地筑巢。

在州和联邦政府许可下,Young和同事们把雏鸟逐一安置在各自的A型鸟巢中。这些鸟巢所处的新筑巢地是一处州立公园,距其通常的繁育地约225千米。此后,这些雏鸟接受了人工的流体鱼糊喂养,直至它们长羽毛[5]。

这些经迁移雏鸟还需数年才能成熟,届时它们可能会开始在新的筑巢地与其它海鸟物种一同繁育。Young表示,信天翁是一种长寿的鸟类,靠海上捕食为生,因此预计不会成为入侵物种或影响其它陆栖物种。

无法预测的风险

长久以来,一些保育学家认为,业界甚至根本不该讨论辅助迁移。但是,2016-2021年在夏威夷进行的一项调查显示人们的态度正在发生变化,特别是野生动物管理人员认识到,过去不作为和不愿接受风险可能让一些物种走向灭绝。这在一些小岛屿国家尤为明显,那里的物种正被不断上升的海平面围困。

“我们就站在最前线。”Melissa Price说。她是夏威夷大学马诺阿分校的野生动物生态学家,对22位保育从业者进行了调查[6]。向来谨慎的科学家,如今正考虑采取一些大胆的行动,拯救一些面临灭绝的夏威夷物种,这“说明了形势是何等严峻。”Price说。

一些曾反对辅助迁移的研究人员正在重新思考自己的立场。美国加州大学戴维斯分校的保育学家Mark Schwartz表示,自己越来越能接受辅助迁移,因为研究人员正有条不紊地评估物种迁移的风险,短颈龟项目即为一例。

“但这不意味着我不再担心说,我们是否有能力正确地开展这项工作。”Schwartz说。正因为此,Schwartz等研究人员正呼吁为辅助迁移设立全球性的标准,指导这项工作负责任地实施。[7]

另一些研究人员和组织则持矛盾态度。澳大利亚生态学会(the Ecological Society of Australia)向《自然》提供了一份声明指出,将物种迁移到新栖息地成本大、风险高,因此辅助迁移是保育规划中“最不得已”的选项。但该组织承认,随着气候变化加剧,“我们可能不得不更经常地采用辅助迁移”,并表示,减少温室气体排放、遏止栖息地丧失,是保护物种免遭灭绝的两种最佳方法。

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黑脚信天翁雏鸟被迁移到了夏威夷欧胡岛,在此形成第一批筑巢繁殖的种群。来源:Lindsay Young/Pacific Rim Conservation

澳大利亚格里菲斯大学生态建模学家Ali Chauvenet说,有很多工具可用于协助辅助迁移的决策。例如,建模方法可以估计对生态系统可能造成的影响,风险评估框架则可用于判定物种迁移到新地点后形成入侵或成功存活的可能性。

鉴于可能出现的问题,入侵物种生物学家更倾向于反对这一主张。有一项研究试图计算辅助迁移的结果及其成功的可能性[8]。研究在一项模型模拟中发现,通过辅助迁移很有可能拯救选定物种,但在极少数情况下,接收迁移物种的生态系统可能失去近一半的物种。不过这个模型只模拟了在仅有15个物种的人造生态系统中开展辅助迁移的情况。“很难预测会发生什么。”Chauvenet说。

尽管有些研究人员欢迎辅助迁移的设想,但据澳大利亚麦考瑞大学生态学家Lesley Hughes介绍,要把物种迁移到新地区,法规上的阻碍是很大的。根据Hughes在2018年对100项相关计划的考察[9],至少在澳大利亚,辅助迁移等任何干预行为,都极少被政府机构认可为复兴受威胁物种的合理选项。Hughes 说,此后有一些进展,“但极其缓慢。”

过去数年,美国国家公园管理局(the US National Park Service)和加拿大公园管理部门都招募了研究人员,协助制定辅助迁移的框架和实证地图[10]。此外,2022年6月,美国鱼类和野生动物管理局宣布拟修改《濒危物种法案》,研究人员说,这将更便利保育学家和野生动物部门官员考虑辅助迁移的保育策略。

但是,把物种跨过生态系统界限迁移的想法引发了问题——谁来做决定,谁来划边界。例如,据Jacqueline Beggs说,长久以来,原住民都被排挤在保育界之外。她是新西兰奥克兰大学的入侵物种生物学家,来自Ngāti Awa族裔。

“想出这些问题的解决办法,特别是从原住民的角度,很多深入的对话势在必行。”Beggs说。

更冷的家园

眼下,短颈龟冬季栖息的湿地溢满了水。但是,到12月和次年1月初,那里的水会干涸,届时这些龟会躲起来夏眠。在此之前,Mitchell及其团队将把监测频次从每月监测增加为每两周一次的福利检查——以免有无线电发射器在这些亚成体的快速生长期脱落。但是没什么能阻止这些龟被捕食者吃掉或离开迁移实验的范围。

这些动物或许可以获得一些当局的帮助。10月,澳大利亚联邦政府把短颈龟列入了最受威胁的110个物种的优先名单,把短颈龟迁移至南方的气候残遗种保护区,也被列为一项行动。Mitchell 希望联邦政府能为项目提供资金,这样自己的团队可以把项目交接给能监测这些龟的活动、生长和生存情况的当地团队。

为压低成本,除无线电追踪外,Mitchell团队还在探索其它监测方法,如测量这些龟遗留的DNA痕迹、在水下使用水听器追踪它们的声音等。

未来的一个大问题是,在更冷的气候下,这些龟的繁殖情况会如何。Mitchell说,去年释放的这些亚成体达到繁殖年龄,至少还需要10-15年——如果届时它们能在新家园活下来的话。短颈龟怕人、生长缓慢,这些急迫的问题终究无法迅速得到回答。

参考文献:

1.Mitchell, N. et al. Biology 2, 1–25 (2013).

2.Bouma, A., Kuchling, G, Zhai, S. Y. & Mitchell, N. Endang. Species Res. 43, 75–88 (2020).

3.Paget, S., Gleiss, A. C., Kuchling, G. & Mitchell, N. J. Funct. Ecol. 37, 1897–1909 (2023).

4.Archer, M. et al. Phil. Trans. R. Soc.B 374, 20190221 (2019).

5.VanderWerf, E. A. et al. Glob. Ecol. Conserv. 19, e00667 (2019).

6.Rivera, S. N., Fortini, L. B., Plentovich, S. & Price, M. R. Environ. Manag. 68, 329–339 (2021).

7.Brodie, J. F. et al. Science 372, 456–458 (2021).

8.Peterson, K. & Bode, M. Conserv. Biol. 35, 678–687 (2021).

9.Hoeppner, J. M. & Hughes, L. Conserv. Biol. 33, 534–542 (2019).

10.Twardek, W. M. et al. Biol. Conserv. 280, 109932 (2023).

原文以These animals are racing towards extinction. A new home might be their last chance标题发表在2023年9月5日《自然》的新闻特写版块上

© nature

doi:10.1038/d41586-023-02732-0

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