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为什么小种群更容易灭绝?

本帖由 漂亮的石头2021-12-09 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    虽然答案很简单,但科学细节却很微妙。

    “小种群灭绝的原因是:(1)在两种因素的影响下,所有种群的规模不时波动,生态学家称之为确定性因素和随机因素;(2)与大种群不同,小种群的波动很有可能为零,因为零不远了。”

    决定性因素是指那些在某种程度上可以预测和控制的直接的因果关系:狩猎、诱捕、破坏栖息地、引入新的动物与现有动物竞争或捕食现有动物等。

    随机因素“运行在一个超出人类预测和控制的领域,要么是因为它们真的是随机的,要么是因为它们与地球物理或生物原因的联系如此复杂,以至于它们看起来是随机的。”我们谈论的是天气模式、流行病、寄生虫感染、森林火灾等。每一种都可能导致某些物种的数量下降。

    在《渡渡鸟之歌》中,大卫·夸曼给出了以下具有启发性的例子。



    想想生活在同一个小岛上的两个物种。一个是老鼠。总数量 1 万。另一只是猫头鹰。总数量八十。猫头鹰是凶猛而熟练的食鼠动物。老鼠胆小,脆弱,易受伤害。但是老鼠种群作为一个集体实体享有数量的安全。

    比如,三年的干旱袭击了这个猫头鹰和老鼠的岛屿,随后又发生了一场闪电引发的火灾,这些意外事件对这两个物种都造成了伤害。老鼠的数量下降到 5000 只,猫头鹰的数量下降到 40 只。在下一个繁殖季节的高峰期,台风来袭,横扫树梢,杀死了一整代羽翼未丰的猫头鹰。然后一年平静地过去了,在这期间,猫头鹰和老鼠的数量都保持稳定,老龄和个体事故的消耗大致被新生儿抵消。接下来,老鼠患上了一种流行病,其数量减少到 1000 只,比几十年来的任何时候都少。这种极度的衰退甚至影响到猫头鹰,它开始因为缺乏猎物而挨饿。

    由于饥饿而变得虚弱,猫头鹰也染上了一种致命的病毒。只有 14 只鸟幸存。这 14 只猫头鹰中只有 6 只是雌性的,其中 3 只年龄太大无法生育。然后一只年轻的雌猫头鹰被老鼠呛死。只剩下两只可生育的雌性。其中一只的下一窝蛋被蛇咬掉了。其他的巢成功地让四只幼鸟羽翼丰满,而且四只幼鸟都是雄性。猫头鹰的数量现在已经下降到非常脆弱的地步。两只正在繁殖的雌性,几只年长的雌性,还有十几只雄性。总的来说,他们没有足够的遗传多样性来适应未来的麻烦,而且母亲和儿子之间有很高的几率近亲繁殖。近交发生时,往往会产生一些遗传缺陷。与此同时,老鼠的数量也大大低于原来的数量。

    十年过去了,由于近亲繁殖,猫头鹰的健康状况越来越差。更多的雌性被孵化出来,为性别平衡增添了宝贵的东西,尽管其中一些被证明是先天不育的。在同一段时间内,老鼠数量大幅反弹。天气好,食物充足,没有传染病,从基因上来说,这很好——所以老鼠很快就恢复了以前的丰饶。

    接着另一场野火席卷了整个岛屿,杀死了四只成年猫头鹰,还有六千只老鼠。这四只死猫头鹰都是处于繁殖期的雌性,对处于困境中的种群至关重要。六千只老鼠在人口统计学上不那么重要。现在猫头鹰中只剩下一只年轻且能生育的雌猫头鹰。她患上了卵巢癌,由于她的祖先有近亲繁殖的历史,她很容易患上这一疾病。她死得很安详。这对猫头鹰来说是个坏消息。公平地说,让我们给老鼠再来一场瘟疫:一种传染性的致命呼吸道感染,导致 800 人死亡。所有这些都不是不可能的。这些事情发生。猫头鹰的数量——减少到 12 只闷闷不乐的雄性,几只年老的遗孀,没有可生育的雌性——注定要灭绝了。当雄性和遗孀一个个死去,没有留下后代,就这样。由于猫头鹰的灭绝,老鼠的数量上下波动,这是一个粗鲁的信号,表明在没有捕食的情况下,生活更容易。一万二千只老鼠,一万五千只,二万只。但是,尽管它的数量如此之多,它可能会过度开发自己的资源,最终由于饥荒而再次减少。然后再次上升。然后再次下降。然后……

    老鼠的数量就像长绳上的溜溜球。尽管有意外的灾难,尽管有起起落落,老鼠并没有灭绝,因为老鼠并不罕见。猫头鹰灭绝了。为什么?因为生活是一场充满不确定性的挑战,而猫头鹰的数量,在最好的时代,太少了,无法抵御最坏的时代。


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