内容来源:2020年4月18日,笔记侠、更新学堂、高山大学和腾讯基金会联合出品的【科学公益直播】017期。
嘉宾介绍:王放,复旦大学生命科学学院研究员、北京大学生物学博士、世界自然保护联盟物种生存委员会专家。
注:笔记侠作为出品方,经讲者审阅授权发布。
高级笔记达人| 李云 责任编辑 |智勇 第4779 篇深度好文:6734 字 | 9 分钟阅读
《科学公益直播》
高山大学·更新学堂·腾讯基金会联合出品
为什么那些很不起眼的物种,反而是生态基石?
为什么野生动物都愿意在城市安家?
我是一个研究动物的人,疫情期间,我和我的同行以及我的研究团队见识到了一些非常难以想象的变化。
2020年1月23号、24号,居民出现了对野生动物的恐惧。到了1月26号、27号,北京、上海、南京等各个大城市出现了把正在冬眠的蝙蝠赶出居民区以外的行为。
我们最担心的事情,就是这种频繁干扰越冬蝙蝠的行为,会人为地加剧人和野生动物的冲突,这会让蝙蝠的免疫系统出现比较大的波动,甚至让它的免疫系统出现崩溃。
于是,我们跟各个地方的林业部门合作,希望大家能够劝导居民:城市蝙蝠并非新型冠状病毒的自然宿主菊头蝠,就算蝙蝠可能是其他病毒潜在的携带者,但只有我们减少干扰、减少冲突,让它们安安全全地在犄角旮旯越冬,对于人们才最安全。
但我们更没有想到的是,蛇、巴西龟、穿山甲、水貂等很多物种变成了“所谓”的中间宿主。在传染病链条还没有搞清楚的情况下,人们开始怀疑身边的动物,甚至出现了“生态灭杀”这样的词。
再后来,人们开始关心各种各样的问题,比如竹鼠、小龙虾,馋嘴蛙能不能吃。其实,能不能吃并不是问题的核心,问题的核心是自然资源的可持续管理。
再后来,武汉的猫、纽约的虎,还有欧洲的猫身上都出现了可以检测到的病毒颗粒。我们应该如何对待身边的野生动物,成为了一个社会生态安全的问题。
在事情发展过程之中,我们有很多遗憾,也有很多疑惑。归根到底,最重要的有两条:
其一,相当多人缺乏缜密的逻辑思考能力。我们讨论观点时,应该有数据、有观察和归纳、有原因和结果,然后不断地去修正自己的观点。在议事的过程中,拒绝非黑即白的议事方法,而是用科学的方法去观察、归纳、总结、思考、质疑。
其二,缺乏生态学的视角和生态系统的思想方法。
所以,今天主要想跟大家聊一聊生态学的视角和科学的思想方法。今天的分享主要围绕这4个问题:
第一,杀蝙蝠会带来什么?野生动物有用吗?
第二,生态灭杀和生态系统平衡的关系是什么?何时需要“生态灭杀”?
第三,人和野生动物的共存是必然还是选择?
第四,数学模型如何应用于自然保护和可持续发展?
一、野生动物对生态的重要性
作为生态学的研究者,对于杀蝙蝠既意外又不意外。不意外的原因是,在历史上不止一次提出杀蝙蝠或其他野生动物的类似事件,背后的内核有很多相似之处。
1.草原犬鼠
草原犬鼠是一种穴居动物,生活在美洲的草原洞穴之中。它们的地下洞穴非常庞大,可以达到两公顷(20000平方米)左右,超越了绝大部分人的正常生活空间。
并且,它们的洞穴很有意思,能够根据地形分成几个地势有高有低的区。因为地势高低、不同气压也就不同,所以可以在地下形成一个非常完善的通风网络。
草原犬鼠是自然界除人类以外语言最丰富的动物之一,它们的语言体系像人类一样,有主语、谓语和宾语,还有丰富的形容词。
比如描述一只郊狼(草原犬鼠的捕食者)时,草原犬鼠会发出复杂的叫声,它的音节表示,有一只大郊狼在很远的地方,或者有一只小郊狼在靠近等等。
在某个时期,人们把草原犬鼠当成同今天蝙蝠一样的动物,开展了大规模屠杀。当时,在美国农场主眼中,草原犬鼠被认为是一种没有价值的、可能会干扰草地生态系统的、只会跟家畜争抢食物的生物。
于是,在20世纪40年代末,人们开始大规模用射杀、投毒等方法来灭杀草原犬鼠。直到很多区域的草原犬鼠濒临消失后,人们才发现它的实际价值。
草原犬鼠是吃草的,这对牛马的影响特别大。因为对于草地生物而言,最好的一种状态是:草原犬鼠先把没有太多营养的草吃掉,而将后长出来的富含蛋白质、汁水、含糖量高、营养含量高的嫩草留给牛马吃。
在草原犬鼠的数量降低了90%以后,土壤出现了板结现象,影响了草的生长。之前,草原犬鼠建洞穴时,会不断翻土,把有机物质、粪便、空气、水和表层的土壤不断翻开,增加了土壤的透水性和透气性,所以草会长得好、长得多。
后来,人们还发现,在草原犬鼠的地下洞穴里有各种各样的生物。
可以说,有草原犬鼠的地方,草原呈现的是欣欣向荣的面貌;而没有草原犬鼠的地方,整个草原生态系统都失去了活力,牧民的收入也因此减少。
直到这时,人们才发现草地有非常多的物种,而草原犬鼠是这一片草地的基石。
人们一直忽略了,生态学是一个需要长期观察、需要大量数据、需要非常广阔的视野和思维的学科。
生态学上有一个关键的概念,叫基石物种(也可以理解为关键物种),它指的是一大批看起来不重要,但是对于生态系统非常关键的物种。
当出现杀蝙蝠、赶蝙蝠的行为时,我脑海里出现的第一个物种就是草原犬鼠。而在这些例子背后,我们会发现所谓的定点清除,很可能清除的就是生态系统的基石。
2.鼠兔
鼠兔,既不是保护动物,也不是有科研、经济、生态价值的动物。在半个世纪以来,人们发现,草场退化的地方会有更多鼠兔在上面打洞。在科学上,我们将这样的现象叫做相关性。
但这样的相关性可能是巧合,而这样的相关性并不代表鼠兔的出现导致了草场的退化,也有可能是草场的退化导致鼠兔在这个地方出现。
因为缺乏科学的数据搜集和思想方法,也缺乏生态学的理论和模型的支持,所以人们采取的办法就是捕杀鼠兔,让草场重新变好。
但之后我们发现,杀掉了鼠兔后,草地不仅没有变好,还变得更差,像极了草原犬鼠的情况。
这个时候,人们才发现鼠兔不太喜欢好草场,因为好草场的草很高,它们需要站直了身体,来观察天上有没有鹰、地上有没有狐狸。太好的草场反而让它们的视线受到干扰,所以它们更喜欢低矮一点、有点退化的草场。
同时,我们发现鼠兔的挖洞行为对于草原的作用,跟草原犬鼠像极了,非常有助于增加土壤的透水性、渗透率,反而有助于减缓水土流失。
人们也发现,鼠兔养活着一大堆的生物(天上和地下的食肉动物),它是生态系统的基石。
可惜的是,这样的案例在生态系统中一遍又一遍重演。
3.蝙蝠
蝙蝠,也很有可能是生态系统的基石物种。
大部分蝙蝠是小型食肉哺乳动物,它们是昆虫的控制者。一只蝙蝠一晚能吃掉1000-2000只左右的蚊子、苍蝇、果蝇等昆虫,如果一个小区有15只蝙蝠,它们一个晚上就可以吃掉1万多只昆虫。
按照50天计算,它们控制的昆虫数量在50万只左右,而这些昆虫还在不断繁殖、不断迭代。如果没有蝙蝠的存在,我们就需要用其他方法控制上百万只昆虫群体。
如果蝙蝠从我们的城市消失,我们可能将面对的是十倍、几十倍的传染病风险。同时,它们还是城市周边植物的重要维持者。
每一个不起眼的物种,背后可能都藏着对人类世界的巨大支持。而这样的支持,只有通过长时间的生态监测、更好的数据搜集网络,才能够被获取。
二、生态灭杀与生态平衡的关系
1.维持生态平衡的野猪
传统的生态学有一个词叫“Top-down”,就是从上至下的制约体系,曾经人们广泛认为是这些最顶级的食肉兽在维持生态系统的平衡。
但是慢慢地我们觉得不太对,好像那些整天东躲西藏的动物,很多时候可能是生态系统的维持者。这在生态学里边叫做“Bottom-up”,从底向上的生态制约网络。
在中国,我们亲身观察到和体会到的很多故事,背后藏着的是生态学里最基本的“Bottom-up”和“Top-down”的生态系统决定机制的争论。而随着时间的推移,我们逐渐认为这两种机制都存在,但是很多情况下被认为是“局部泛滥”的物种,才是荒野里面真正的老大。
比如野猪。野猪这个动物很奇特,吃东西、求偶、谈恋爱,不管做什么,它们都是几到几十只聚在一块。而且它特别擅长到处留痕迹,总是给人一种整个山头已经被野猪占满的感觉。
更要命的是,野猪是杂食动物,最喜欢干的事是拱地,然后从土里边找一些块根、块茎这样的食物。它们经过玉米地、土豆地时,就把这些庄稼给祸祸了。一窝野猪一晚上能够毁坏大片土地。所以野猪经常给人的感觉就是局部泛滥,是一个害兽,需要赶紧控制住。
而真实的情况是,野猪对于森林生态系统的作用是难以复制且无法替代的。野猪在拱地的过程中,能够把落叶这些厚厚的凋落物(指散落在地表面上的死亡和分解的植物枯枝落叶)和泥土、空气混合在一起,加速腐殖质的分解过程,而且也能让掉在地上的各种果实、种子迅速在土壤之中萌生。
野猪还喜欢在林子的泥塘里洗澡,洗完澡后喜欢在树干上蹭;还喜欢把大量的排泄物抛洒在山谷之中的各个角落。
这些听起来都不是很美好,但实际这些行为都在帮助维管植物和苔藓植物进行更新。
在生态学里,有一些概念用来描述动物群落之中的复杂的种间关系,也就是说没有哪个动物或物种是独立存在的,这些动物之间总是以非常奇特的方式在互相联系。
比如在冬天,秦岭山脉、岷山、或者是贡嘎雪山,下雪之后,雪有半米厚,这意味着鸟没有东西吃、大量的小型哺乳动物根本接触不到地面。这时候,野猪就是大家的救星。一大群野猪回到有很多植物块根、块茎的地方,拱开一大片空地,为大家提供一个公开食堂。
野猪一窝能生十几只猪仔,但可能只能长大两三只。其他的都成了森林里残存的金猫、豹、豺以及黑熊等大型食肉动物和杂食动物的食物,保证它们能够在高强度人为干扰的世界继续生活下去。
在生态学里有一个名词叫做营养级(在生态系统的食物网中,凡是以相同的方式获取相同性质食物的植物类群和动物类群可分别称作一个营养级),还有一个名词叫食物链。
营养级就像一个金字塔,植物通过光合作用,把太阳射到地面上的光转化成叶子、树干、根,这叫初级生产力。但在自然界里,必须把初级生产力转化成能给更高营养级的动物食用的东西,野猪就在干这件事。
没有它们,很难有足够多的动物,能把初级生产力转化为蛋白质,进入到整个能量金字塔和营养循环之中。
生态系统有非常复杂的结构,物种和物种之间是相互支撑着的,一旦野猪、兔子这些基石物种从这个系统中被抽掉之后,崩塌的可能是整个生态系统。
2.对入侵物种的生态灭杀
澳大利亚本来没有兔子,但是英国人为了打猎,把12只兔子扔到澳大利亚,结果几年之后,12只兔子变成了几十万只。50年之后,12只兔子变成了100亿只,这仅仅起源于人类异想天开的一个打猎愿望。
因为澳大利亚没有捕食家兔的食肉动物,这100亿只兔子把牧草都吃光了,最后导致大量的鸟类死亡、大量的水土流失、草地荒漠化、鼠袋鼠等几十种珍惜动物濒临灭绝或者干脆灭绝。
怎么办?生态灭杀!
人们尝试用枪打、用陷阱捕捉,都不太不管用。再后来,人们开始投毒、用飞机洒病毒,一度控制了95%的兔子种群。但是兔子的免疫系统也在不断增强,病毒不再管用。
这个时候,人们才意识到兔子将永远存在澳洲大陆上,灭杀它已经不可能了,只可能进行适度控制。
为什么其他地方没有出现兔子泛滥的情况?因为美洲有猞猁和郊狼;欧洲有狐狸、猞猁、金雕;中国有赤狐、藏狐、沙狐、狼、豺等等各种各样的捕食者。
所以说,生态系统有复杂的结构,而生态灭杀在绝大部分情况之下,根本就是伪概念。
三、人和野生动物的共存
1.城市既是人类家园,也是动物乐土
最大的城市,几乎都曾经是动物的乐土。
从北京的地形图来看,我们会发现一半是山,北边燕山,西边太行山。它们挡住了西伯利亚的冷空气和黄土高原的黄沙,永定河从太行山奔流而出,潮河和白河从燕山流淌出来,再加上温榆河、拒马河等各种河流的冲击,形成了一个庞大的平原。
在历史地理学上,这叫做北京湾或北京小平原。
从200万年前到今天,人类广义上面的祖先直立人和智人都到过这个地方生活。这里曾经有虎和熊猫的祖先,还有豹和熊。直到30年前,北京还在吸引着亚洲黑熊、华北豹,在西直门、蓟门桥还有狼、豺的种群存在。
对于北京来讲,人并没有到的更早,也没有到的更晚,人和动物都天然地被城市的山水所吸引。不光是北京,基本上每个历史悠久的城市都是因为山水的庇护才成为城市。而因为山水的庇护,一边吸引着人,一边吸引着野生动物。
城市,就是在山水的庇护之下,人和野生动物共同拥有的生态系统。
2.动物对城市环境的适应
① 浣熊
我在美国阿波拉契亚山脚下当了三年多的访问学者和博士后研究员。在野外,到处都是浣熊活动的地方,它们不仅能很好地保护自己,还能非常勇敢地保护自己的栖息地,同时也会回避与人的直接接触。但是到了城市中,它们变得胆大又“猥琐”。
科学研究团队发现,几十年的“城市化”能够显著提升浣熊的智力。城市里的浣熊的脑海里有3D导航系统,能够分清楚二层楼、天台、地下室。它们还能够记住红绿灯的位置。它们减少了侵略性、攻击性,同时更擅长团队合作。
这就是动物的适应性、动物的“城市化”。
② 貉
我自己有一个非常热爱的项目,叫“貉以为家”。我们发现城市可以让“貉”作为家,而作为家的结果是:它们既在城市里生活,又不祸害这个城市。
在上海,超60个小区都有貉。貉在中国很多地方种群数量都在急剧下降,但是在长三角、上海这样的超级大城市,反而较为稳定。
它们生活在居民楼、废弃的下水道通风口,白天人来人往,没有人注意到这样的小洞口。但是到了晚上,貉就探出脑袋观察汽车、观察人、观察狗、观察流浪猫、观察小孩,它们在迅速地学习城市的一切。
小河、湿地多的地方,它们就延续着自然的习性,去捉青蛙、捉小鱼小虾;垃圾桶多的地方,它们就去翻垃圾桶;有人喂流浪猫的地方,它们就去吃猫粮;有草的地方,它们就去挖草根。
它们在城市里完成了一次又一次的变身,而这样的变身在生物学上叫做适应性。这样的适应性改变了它们的外表、体型、习性以及它们种群之间的关系。
简单来说,它们变成了聪明、灵活、羞怯、更善于合作、充满好奇心的动物。
这件事的背后也说明,我们很难选择要动物,还是不要动物。像貉、北方的岩松鼠、金花鼠、南方的赤腹松鼠、华南兔、野兔、猪獾、狗獾、果子狸和鼬獾等动物,它们会随着中国的城市环境越来越好,变成越来越适应城市环境的野生动物。
它们会带来非常多的惊喜和发现,也会带来一定程度的负面干扰和困扰,但这并不是我们能够选择的。我们要做的,是找到与野生动物共存地办法,同时解决它们带来的冲突和困扰。
四、数学模型
如何影响自然保护和可持续发展?
我们希望人和动物能够更好地镶嵌在世界之中。任何物种,都裹挟在社会经济的发展过程之中,这是我们不能回避的一个现代世界的状态。
怎么办呢?
最早我们参与的一些自然保护项目,里面的关键词全都是“可能”,一个工程“可能”对熊猫有影响,“可能”破坏栖息地,“建议”更合理的安排。这不是科学。
我们用红外相机、DNA、毛发陷阱等各种不同的定量调查方案,把动物跟环境的关系用复杂的数学模型来归纳,分析它们的探测概率、出现概率。
以前说熊猫喜欢高海拔而不到低海拔的地方,但通过复杂的数学模型和几年的数据积累,我们发现很多时候熊猫是喜欢低海拔的。而它没有到低海拔,没有穿过山谷的原因,只是因为这个地方有居民点、有公路而已。
但是居民点并不是洪水猛兽,我们通过数学模型判断居民点的影响范围大概是在4~6公里。
所以大的居民点、大型的旅游开发,只要跟熊猫基地距离在6公里以外,影响是可控的。而炸山、修路、建水电站,最好不要在熊猫栖息地4公里以内。同样,公路需要找到一个2~4公里的区间。
这些数据都在帮助我们更好地规划人类世界,尽可能把人类的活动和野生动物的共存更好地镶嵌到今天飞速变化的世界之中。
我觉得动物与这个世界的关系是可以测量的。同样可以测量的,还有大量其他的与生态保护有关的信息。
熊猫的繁殖需要跨越山谷,但在什么样情况之下能够跨越山谷?我们用到了物理学的电流模型,把熊猫的迁移模拟成是一个自由移动的电子。
在移动的过程之中,不同的海拔、不同的坡度、不同的公路和农田,都会给它施加阻力。在生态学里就是它所遇到的生存威胁。
用物理学的电流模型可以去评估不同的恢复方案之下,熊猫能通过还是不能通过?我们可以在保护措施建成之前,提前去判断成功的可能性。
熊猫生活的山林有大量的基石物种,但并不是熊猫在维护着这一片森林,熊猫只是塔尖上的一颗明珠。
我们结合卫星影像、结合现代的遥感和物候分析,进行非常精细的多物种长时期的评估,发现我们对于有些保护区的保护效果不大,需要改造。
城市里面也是这样,需要去定量,也需要去结合更多的信息综合分析——比如,人的好恶和取舍。有人没那么喜欢动物,有人期待自己的小区干净整洁,有人希望身边是寄生虫更少的世界,我们都理解。
未来,只有考虑到每个人的需求,才是更好的、可持续的自然资源管理。
总结一下:野生动物是有用的,它的用途是生态系统服务的重要部分。我们在与它们相处时,要更多地考虑生态系统的平衡,而人也是系统之中的一部分,人和野生动物共存并不是一个选择,而是一个必然。
我的分享就到这里,谢谢大家!
扫码回看直播↓
*文章为作者独立观点,不代表笔记侠立场。
*特别鸣谢:艺初营销推荐王放研究员进行科学公益直播。
高山大学(GASA),
用科学真理探索人类发展终极目标。
聚焦前沿研究,
生物基因、人工智能、材料、太空等
未来趋势一网打尽。
更新学堂将线下学费68万/人
的高山大学课程搬到线上
【230节视频课+班主任全年督学
+CEO社群+12月学籍】
全年课程1299元
用学科跨界打破思维定式!