本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
[caption id="attachment_351" align="alignleft" width="234" caption="君主菲蛛,一种跳蛛。点击图片观看它们的运动!图片静帧由托马斯·沙汉拍摄。"]
当我们在地貌中为家庭、商业或农场开辟领地时,我们很少考虑到我们对先前居住者的生态工程,我们从他们那里“吞并”了土地。我们的做法具有故意的破坏性已不是什么秘密。但是,尽管如此,我们中的许多人仍然有义务保护仅存的少量生物多样性碎片。
在砍伐和破坏的过程中,我们真的需要知道维持种群连通性的适当方法是什么。连续的森林越来越少。为什么种群连通性很重要?举例来说,在一处温暖的热带地区,一艘正在下沉的游轮上有 5 个家庭。每个家庭都爬上自己的救生筏,漂流到附近的荒岛。他们无奈地接受困境,并在热带“天堂”中安顿下来,重新开始生活。
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有些岛屿足够近,家庭可以互相拜访,而另一些岛屿则相隔较远。当然,这些水域充满了水母和鲨鱼,穿越海峡游泳风险自负!由于在开阔水域游泳会让你非常脆弱,因此只有最靠近的岛屿才能互相联系。
为了让殖民地蓬勃发展,它们必须增长。假设没有来自这组岛屿之外的移民,它们增长的唯一方法是所有岛民互相交配和繁殖。否则,他们的血脉和背景故事将随着他们一起消亡,而且,嗯,我们在生物学上的程序设定是不按下自毁按钮!(在某种程度上...)。种群遗传学家认为,异交(在种群外交配)的种群比近交(仅在单一族群内交配)的种群要好得多。这是因为在同一群体内经过几代人的交配往往会固化有害的遗传特征。通过在你的种群外交配,你更有可能掩盖甚至清除你家族血统中的有害遗传特征。而且,说实话,谁不想清除祖父的连心眉和多毛的耳道,使其不再遗传给后代!
当然,这对动物和植物也适用。连接种群是保护科学中的一个基本概念。虽然我们将周围的世界分割成越来越小的碎片,但如果我们的目标是保护物种,那么我们必须确保它们能够找到彼此。但是,许多保护生态学家没有考虑到的一个问题是,群落是一起进化的这一事实。一片森林具有植物、昆虫、哺乳动物、鸟类以及各种各样的微型动物和真菌之间长期相互作用的历史。这些历史性的相互作用被编码在它们的基因构成中,成为影响它们各自种群数量的独特事件。
[caption id="attachment_354" align="alignright" width="150" caption="移除足够多的物种,生态系统就会崩溃。公共领域图片,来自豪尔赫·巴里奥斯。"]
这样想,拿一个摇摇欲坠的积木塔。虽然你可能会移除几块积木,它仍然屹立不倒,但每次移除都会使塔的稳定性受到更大的威胁,并变得非常接近崩溃。最终,系统中所有的冗余都将消失,如果再移除任何一块积木,都可能导致灾难。
在破碎的景观中添加廊道并不等同于在积木塔中添加积木(物种),但就像将手掌放在不平衡的边缘以支撑塔一样,廊道增强了生态冗余。栖息地越大,可以支持的个体就越多,因此更多的遗传多样性分布在种群或亚种群中。廊道连接孤立的斑块,实际上使物种的潜在栖息地可能更大。理论上,我们应该能够构建廊道来连接孤立的种群,以便群体之间可以进行移动和基因交流。对于大型哺乳动物和远距离飞行的鸟类,这些问题可以通过体型和能力来克服。但是,大多数生命并非如此!
例如,可爱的跳蛛(上图),君主菲蛛 (盐蛛科)。为了了解这种蜘蛛如何在破碎的景观中移动,贝克(Baker,2007)操纵了连接旧生长的三叶草和苜蓿田地斑块的廊道。斑块要么完全不连接,要么完全连接,要么部分通过植被廊道连接,而不是裸露的廊道(见下图)。蜘蛛从一个源斑块被释放到陆地上,它们的运动被密切监测。
[caption id="attachment_356" align="aligncenter" width="400" caption="贝克2007年研究廊道对跳蛛连通性影响的实验设计。"]
也许不足为奇的是,贝克发现君主菲蛛总是更喜欢植被廊道,而且从未在裸露地带被发现。即使当植被廊道不存在且它们的种群密度是自然密度的 2-3 倍时,蜘蛛也很少在裸露的地面上移动。这对运动和扩散生态学具有非常根本的影响,突显了栖息地斑块之间廊道类型的重要性。特别是无脊椎动物,通常体型较小,更容易受到微小变化和微栖息地条件的影响。正如贝克指出的那样,“如果一种动物,如君主菲蛛的情况一样,当栖息地斑块被不利的栖息地包围时,对密度压力没有反应,那么破碎种群的持久性可能会受到严重损害。” 说得委婉一点。
事实是,大多数生物都不愿意冒险在开阔地带活动。它们需要掩护来帮助确保在移动时的生存。这是一个很好的论据,支持保护栖息地斑块之间的自然廊道,而不是在我们破坏了动物的栖息地之后再为它们创建廊道。在最近一篇关于廊道对栖息地连通性影响的综述中,吉尔伯特-诺顿及其同事(Gilbert-Norton et al.,2010)发现,自 1988 年以来发表在 35 篇研究文章(包括贝克 2007 年的研究)中的 78 项实验表明,廊道帮助栖息地斑块之间的移动增加了约 50%。当我们谈论处于局部灭绝边缘的物种时,这是一个不小的数字。此外,这些廊道对自然廊道(具有预先存在的植被)的影响比人工廊道(我们创建的廊道)强得多,以至于作者得出结论,维护现有的自然栖息地廊道是一项值得进行的保护工作。
Baker, L. (2007). 廊道对跳蛛(蜘蛛目,盐蛛科)运动行为的影响。《加拿大动物学杂志》,85 (7), 802-808 DOI: 10.1139/Z07-061
Gilbert-Norton, L., Wilson, R., Stevens, J., & Beard, K. (2010). 廊道有效性的荟萃分析综述。《保护生物学》,24 (3), 660-668 DOI: 10.1111/j.1523-1739.2010.01450.x