适应城市生活越快的动植物物种,越有可能存活下来

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  • 越来越多的科学家正在研究城市地区动植物的生态与进化。

  • 对生活在城市空间的动物而言,最重要的特质之一是能够改变行为、躲避危险,或应对严峻的环境条件。

  • 有证据表明,城市动物正在快速发生遗传进化——例如,城市水蚤生长和成熟得更快,也比乡村水蚤更能耐受高温。

  • 了解物种如何随时间变化,有助于我们更好地规划和管理城市,让城市更绿意盎然、生物多样性更丰富。

温尼伯一个夏日清晨五点。我们的研究团队正从停在住宅街道上的汽车后备箱里取出一系列小陷阱。我们用一根棍子把一大罐花生酱抹进每个陷阱里作诱饵,然后悄悄溜进获准进入的院子,把陷阱放在合适的位置。

一位遛狗的人走过时,狐疑地瞥了我们一眼。陷阱已经布好并打开,我们在等待。这项工作旨在调查动物如何应对城市化,以及哪些特征使它们能够在城市中定居并持续生存。

城市自然

城市生态学和进化学仍是相对新兴的研究领域——长期以来,研究人员更喜欢在远离人类影响的偏远地区研究自然。但如今,越来越多的科学家开始研究我们自家后院里的动物和植物的生态和进化,这反映出人们逐渐认识到,城市是重要的生态系统,植物、动物、人类和其他生物在此共存。

然而,这些城市对野生动物和植物而言并非宜居之地。城市炎热、喧闹且污染严重。众多建筑、汽车、宠物,当然还有忙于各自生活的人们,给物种带来诸多危险,而这些物种正日益与我们共享居住空间。

研究城市社区的红松鼠种群,可以揭示这一物种如何进化出不同的行为来适应城市生活。Image: 路透社/拉塞尔·切恩

城市中剩余的天然植被也发生了改变。例如,人们对园艺的兴趣为城市引入了许多新的植物和树木,这些植物和树木在附近的自然区域并不存在。这些复杂且相互交织的环境变化,让大多数动物难以找到食物、合适的配偶或安全的栖身之处,也使本地植物物种难以在城市中繁盛生长。

繁衍兴盛需要什么条件?

那么,为什么有些物种能适应城市生活,而另一些却无法做到?对城市动物而言,最重要的特质之一是改变行为的能力,它们会想出新颖的方法来交往、躲避危险,或应对严峻的城市环境条件。

例如,在城市筑巢的山山雀比乡村同类更大胆,地点在不列颠哥伦比亚省坎卢普斯。埃德蒙顿的城市郊狼会通过增加夜间活动来避开人类(尤其是汽车)。而桃脸牡丹鹦鹉会利用空调通风口,在亚利桑那州凤凰城炎热的日子里乘凉。

我们还看到城市中快速进化的证据,即种群的遗传物质正在发生变化。例如,城市水蚤生长和成熟得更快,并且能耐受更高的温度,比乡村水蚤更胜一筹。波多黎各的安乐蜥在城市中进化出了更长的四肢和更多的趾瓣——即脚底细小的鳞片,这些特征可能有助于个体更牢地附着在玻璃、金属或涂漆混凝土等光滑的城市表面上。

生活在波多黎各城市地区的安乐蜥进化出了更长的四肢。Image: Pexels/托尼·苏加坦

城市三叶草

最近,研究人员想了解这类快速进化变化在各个城市中究竟有多普遍。一个全球研究团队——由多伦多大学的科学家领衔,团队成员还包括我曾在马尼托巴大学实验室的同事,以及我在康考迪亚大学的系里的同事——携手以不起眼的三叶草为材料,回答这个问题。

全球城市进化项目(Global Urban Evolution,简称 GLUE)凸显了城市作为试验场的重要作用,有助于推进我们对自然世界,尤其是进化生态学的理解。

三叶草遍布世界各地的城市,因此研究人员走访公园、草坪和路边,从五大洲的160座城市及周边地区采集样本(一路上又引来几位遛狗者狐疑的目光)。这项研究被誉为“迄今规模最大的平行进化重复验证研究”,结果表明,三叶草种群确实正在全球范围内适应城市环境。

GLUE项目表明,在城市开展的研究能够帮助我们更好地理解基本的生态和进化过程与机制。这些知识也有助于我们保护数量日益减少的物种;面对生物多样性丧失和气候变化这双重挑战,这一点至关重要。

世界经济论坛如何促进生物多样性?

如果城市物种正在进化,而且变化似乎就在我们眼前发生,这就意味着生物多样性保护和管理目标也在不断变化。了解物种如何随时间变化,有助于我们更好地规划和管理城市,让城市更绿意盎然、生物多样性更丰富。这也对全球55%居住在城市地区的人口的福祉具有重要影响。

研究日益城市化的世界

回到温尼伯,附近院子里的一个陷阱正在响动。一只小小的红松鼠发现了花生酱早餐,现在吃饱了——也被困住了。我该开始干活了。我给松鼠称重、测量,然后做上标记,以便日后辨认。最终,这项工作将告诉我们松鼠如何改变在城市中的活动,例如是否会比生活在更自然区域的松鼠更早醒来,正如人们在城市鸟类身上发现的那样。

所以,下次你看到有人在自家社区捕捉松鼠、在草坪上采集三叶草,或在城市池塘里采集水蚤时,你或许正好看到一位城市进化生态学家在埋头工作,试图弄清楚究竟是什么让他们最喜爱的物种成功适应城市生活。

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