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人类世(4):杂交形成的物种提高了地球生物多样性? 精选

已有 7405 次阅读 2013-10-7 23:19 |个人分类:生态研究|系统分类:科研笔记| 生物多样性, 杂交, 人类世

【导读】关于人类世的话题,我在今年4月已相继总结了三篇博文:“(1)我们人类自己制造的地质年代、“(2)人类影响的时间尺度与空间尺度、“(3)人为地层与自然地层的混杂,分别从人类世开始时间的争议和人类影响的时空尺度,以及考古学和地质学对地层的不同理解方面进行了论述。看来科学家们对这个问题还是非常感兴趣的,上周出版的Nature(2013-10-03)中又发表一篇观点性文章,从人类活动对地球生物多样性影响的角度再次探讨了这个问题。该文搬出了英国约克大学保护生物学教授Chris D. Thomasis的观点,认为人类造就了一个生态转换的时代,并建议从现在开始,应该反思那些曾经遭到人们非理性讨厌的入侵物种了。

【正文提要】人类活动改变了环境,但并非所有的改变都是不好的......人类有时候就可帮助物种更顺利地完成它们的迁移......人类活动也可增加生态多样性。一般,每引入一个物种,并不会引起超过一个本地物种的灭亡......人类世也通过其他方式促进生物多样性的繁盛......物种之间杂交正变得越来越重要,因为以前分离的物种在人类世变得彼此容易接触了。这种杂交的比率是惊人的......将宝贵的资金投入到无法攻克的与外来入侵种的战争中是一个错误的导向......仅仅因为喜马拉雅凤仙花是外来种而在整个英国进行控制是浪费精力......文章高度评价了在人类世通过杂交导致新物种形成对地球生物多样的贡献,并称之为“人类世的标记”......我们可能得出地球物种的数目在人类世(按照一百万多年的说法)是净增加的......我们同时也面临的一个事实——地球上正在丧失一些无可取代的种群、品系、物种和独特的进化类群......新产生的杂交物种也不是坚不可摧的。

其实有关外来入侵种的是非功过问题,在历史上引起生态学家的讨论由来已久,这篇观点性文章明显是从外来入侵种的功大于过的角度进行论述的。我惊讶的是,作为一名保护生物学教授,Chris D. Thomasis居然从明显与主流认识相悖的角度来思考这个问题,这尤其吸引我的注意。文章开头就明确阐述了其观点:人类活动改变了环境,但并非所有的改变都是不好的。并举例说,在某地区的温度变得不适应某些动物和植物生存时,它们就会突破其历史分布区域而移动到新的区域,而人类有时候就可帮助它们更顺利地完成这种迁移。而人类在对待这些流离失所的不速之客“入侵”之时,一般所采取的方式并非是理性的。的确,一些外来入侵种会破坏生态系统,并可能消灭本地种。因此,欧盟委员会正在规划通过立法来控制通过人类活动引进物种所产生的“不利”影响,不过具体影响是什么,似乎并没有一个明确的定义。但同样的人类活动也可增加生态多样性(ecological diversity)。一般,每引入一个物种,并不会引起超过一个本地物种的灭亡。比如,英国已经成功引入了1875个非本地种,但似乎并没有因为这些“入侵者”而失去什么。

首先,人类世也通过其他方式促进生物多样性的繁盛。新的人类栖息地,例如农田和城市,通常比原生的栖息地支持更少的物种,但这些物种中却包含一些之前少见或完全缺乏的种类。新、旧栖息地所生存物种的总和要超过原始植被,栖息地多样性是生态多样性最重要的预测因子。气候变化也会刺激区域的多样性,因为这种多样性会随着温度和降水的增加而增加。全球多样性梯度分析说明,适应于温暖条件的物种容易拓殖到新的区域(栖息地扩张),而适应于寒冷条件的物种在气候变暖时则会退出一些区域(栖息地缩小)。

其次,在新的人造环境种,种群和物种已经开始进化,出现分异、杂交,甚至形成新物种。由于在大陆和岛屿引入某一个物种,出现进化分异(evolutionary divergence)最终产生了大量姊妹物种。例如,仅仅200年时间,来自西班牙的矢车菊属源产地植物与引入美国加州的同一物种就产生了显著性的生殖不相容(reproductive incompatibility)问题,这是新种产生的重要阶段。因此,物种之间杂交正变得越来越重要,因为以前分离的物种在人类世变得彼此容易接触了。这种杂交的比率是惊人的:在本地植物与外来植物杂交产生的88个杂合体已经广泛分布在不列颠群岛植物群,其中还有26种是由两个或多个引入种杂交产生的(在1377个高度植物中,其中8%引入后已经成为归化种)。例如,引入的欧洲彭土杜鹃(Rhododendron ponticum),与北美的酒红杜鹃(Rhododendron catawbiense)杂交,产生了一个生存力旺盛的,能自我持续的种群,这遭到自然保护主义者的强烈愤恨,要不惜代价来消灭它。与此类似的,还有在中国海岸带造成入侵的互花米草(Spartina alterniflora)和大米草(S. anglica)等。这里顺便解释一下这两个物种之间的关系,由于互花米草与大米草外形极为相似,因此许多人往往将这两个种混淆起来。互花米草是原产于北美东海岸的纯种(与杂交种相比较而言),1816年,它通过船舶压舱水意外地传播至英格兰南部的南安普敦,后扩散至不列颠岛及爱尔兰岛部分区域,并与当地土著种欧洲米草(S. maritima)杂交后形成新种S. × townsendii,该物种多倍化后形成大米草。

再次,也许是考虑到自然保护资源的分配问题,该文认为目前将宝贵的资金投入到无法攻克的与外来入侵种的战争中是一个错误的导向,并认为这许多投入所面对的敌人并非造成了特别严重的危害,应该将有限的资源集于可带来长期效益并能重建本地物种的根除计划之中,并讽刺仅仅因为喜马拉雅凤仙花(Himalayan balsam)是外来种而在整个英国进行控制是浪费精力。

最后,文章高度评价了在人类世通过杂交导致新物种形成对地球生物多样的贡献,并称之为“人类世的标记”。文章列举了英国5个种通过本地种和引入种杂交产生,目前已经成为归化种,认为植物引入到英国似乎增加了全球的物种名单。之后通过这5个种(来自2711个归化和本地物种)估算在过去150年从每个原始物种产生新物种的速度为0.00184,这类似于过去100年所报道的哺乳动物的灭绝速率。如果这种状况持续,而没有后续的灭绝,它足以能在未来1万5千年时间增加20%的植物物种数量。因此,文章反对外来入侵种对本地种带来灾难性下降的描述,并认为虽然地球上物种的总体数量在下降,但经验证据说明在最近几十年和几百年时间内,在世界上大多数地区陆生物种数量却出现了的生态学上的增长。因此,倡议对不同过程所产生多样性的速度应该进行综合分析,这样,我们可能得出地球物种的数目在人类世(按照一百多万年的说法)是净增加的。

其实,我们很快可以看出,该文一边倒的观点很快自己也产生了无法自圆其说的问题,文章不得不在最后指出:当然,我们同时也面临的一个事实——地球上正在丧失一些无可取代的种群、品系、物种和独特的进化类群。但很快话锋一转,一方面需要保护我们已经拥有的野生动物,但另一方面不知为何我们却用对立或者矛盾的态度来对待人类世新物种的产生。在实践中,人类世所产生的新物种(人源进化)其价值被认为是远不如那些之前已经消失的物种。并举例说千里光属植物(Senecio eboracensis)在纽约产生后不久就灭绝了,却并未得到足够的关注,言下之意就是新产生的杂交物种也不是坚不可摧的。

这样的观点出台,我想多少会引起一些争议的。果然,在本文后面的在线评论中,大多数人对文中的观点表示了怀疑和反对。这些评论非常有趣,相信未来数日,其评论数量还会继续上升。考虑到文章的篇幅,本文先不引述这些评论,在我之后的博文中,我想继续就这些评论进行总结,也许到时候我们能更加清晰和全面地理解这个问题。大家如果有兴趣,也可参与这篇观点性文章的讨论(http://www.nature.com/news/the-anthropocene-could-raise-biological-diversity-1.13863)。

 

参考资料
[1] The Anthropocene could raise biological diversity. Nature 502, 7 (03 October 2013) doi:10.1038/502007a

 

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