全球历时最长捕食者

资料来源:约翰·武切蒂希/密歇根科技大学

这是世界上最长的捕食者-猎物研究，也是科学上最著名的数据集之一。

■段鑫，本报实习生

在一项具有里程碑意义的捕食者-猎物研究中，研究对象美国皇家岛上的狼群不再能够繁殖后代，这使得科学家面临着基因拯救的难题或结束研究项目的难题。

自从1971年从研究生院毕业后，罗尔夫·彼得森每年夏天都会在密歇根皇家岛国家公园(位于苏必利尔湖西北角)露营几个晚上，在那里可以听到狼的嚎叫。每年六月底的某一天，他都会听到期待已久的声音:刺耳而响亮的叫声，尤其是成年狼漫长而响亮的嚎叫声。罗尔夫·彼得森知道，这一叫声预示着新一代幼崽将加入皇家岛狼群。在过去的40年里，彼得森和他的同事们每年都听到这种嚎叫。

然而，去年夏天，密歇根科技大学的野生动物生态学家没有听到这样的叫声，在2013年1月计算空中狼群的数量时，没有幼崽的迹象。

低繁殖率意味着狼的数量在2012年开始减少，这可能是皇家岛狼灭绝的开始。一月份的统计数据显示，皇家岛上的狼数量已经降到了多年来的最低水平，只剩下八只相互依赖的个体，比去年减少了一只。密歇根大学科技团队目前驻扎在皇家岛，渴望在今年夏天听到新生狼崽的叫声。但是彼得森认为近亲繁殖的恶性影响必然会导致皇家岛狼的死亡。他说:“我们现在只能眼睁睁看着它们灭绝。”

在这个544平方公里的岛屿上，近亲繁殖已经存在了60多年，因为来自加拿大的两三只狼是第一批进入这个岛屿的。一种观点认为，这种自然模式应该受到尊重，即使这意味着灭绝，那么新的狼将占领崎岖的岛屿，控制麋鹿的数量。然而，其他研究人员认为这项研究很有价值，现存的狼是这个岛屿不可或缺的一部分。他们希望通过在其他地方引入野狼来确保现有狼的“基因拯救”。

在与遗传学家讨论后，彼得森倾向于选择“最有利且能获得最大科学利益”的方法但是这些狼的命运也与公园服务机构密切相关。

载入史册

麋鹿出现在20世纪初的皇家岛上。他们可能从安大略湖海岸游了24公里到达目的地。在这个岛上，它们没有天敌，所以数量激增。他们需要吃草，这对北方的森林有负面影响。1949年，一群多产的狼群穿过结冰的湖面，开始猎杀麋鹿。这两种人开始在岛上共存。1959年，美国普渡大学的野生动物生态学家德沃德·艾伦和研究生戴维·梅奇记录了它们的数量:20只狼和大约500只麋鹿——这是世界上最长的捕食动物研究，也是科学上最著名的数据集之一。

这项研究证实了一些基本的生态学原理，并提供了第一个无可争议的证据，即狼只捕食年老体弱的麋鹿，而不捕食健康的成年麋鹿。这是涉及陆地食物链向下控制的首批研究之一。这项研究还将狼的捕食行为与树的健康联系起来(通过树的年轮反映出来)。彼得森说:“当狼占据主导地位时，树木会长得更好。”

皇家岛的传说证实了随机事件的力量，因为穿过冰层的狼到达了这个岛。彼得森说:“罕见且不可预测的事件的力量是巨大的。”例如，在20世纪80年代，狼的数量从高峰期的50只下降到12只多一点。几年后，研究人员发现了原因。他们在狼身上发现了致命的犬细小病毒。彼得森后来发现细小病毒是如何被带到岛上的——明尼苏达州的一名兽医报告说，他治疗了一只感染了细小病毒的狗，这只狗于1981年7月4日被非法带到岛上。该病毒于1990年从岛上消失。

对狼的研究不仅产生了重要的科学成果，麋鹿也成为了一种珍贵的研究资源。研究人员和志愿者收集了近5000只麋鹿的骨头，形成了世界上最大的研究样本。通过研究50只狼的骨头，这些遗骸为一些问题提供了新的视角，比如森林健康和麋鹿关节炎。

例如，彼得森注意到来自大陆的麋鹿的小腿骨似乎比他在解剖学课上收集的皇家岛样本要大。他的团队的研究结果表明大小的差异是显著的。杂志上发表的一篇文章说雄性皇家岛麋鹿的鹿角很小。在岛上生活的100年中，麋鹿的体型一直在缩小，成为同类中最小的。因此，它们也是另一个重要生物学主题的经典案例:在这些岛屿上，大型哺乳动物的体积正在缩小，更新世生活在地中海岛屿上的小型河马和大象就是典型的例子。加州帕洛阿尔托斯坦福大学的进化生物学家施莱普·图尔贾普卡尔说:“在岛上，大型动物越来越小。”皇家岛的发现是很好的证据，进一步证明了这个“岛屿规则”。

近亲交配

今天，狼的数量降到了历史最低点。这种关于种群生物学和岛屿生物地理学的自然实验也是近亲繁殖下降的残酷写照:生物适合度的降低会对生物种群的数量造成伤害。

根据DNA测试结果，一月份统计的八只狼中至少有一半是雌性，但是在冬季调查中，研究人员发现求偶和交配比平时少。繁殖的减少可能是由于野狼通常避免近亲繁殖，但是在皇家岛上没有其他选择。换句话说，由于近亲繁殖导致的基因异常，狼失去了繁殖能力，或者它们的后代没有生育能力。

在任何情况下，很明显，由于近亲繁殖，越来越多的生理异常可能发生在狼身上。2009年，发表在《生物保护》杂志上的一篇论文称，58%被检测到的狼有先天性脊柱畸形，而在其他狼中，这一比例仅为1%。彼得森说，这种畸形在狼中变得越来越普遍——最近在12只狼的尸体解剖中发现了这种畸形，但没有造成严重后果。

其他观察结果支持近亲繁殖会削弱种群适应性的说法。研究人员注意到一些狼的一只眼睛是瞎的。2009年，一只看起来健康的母狼在产下一只幼崽后死在了她的窝里，而其余的七只幼崽在出生前就死在了母狼的子宫里。彼得森说，根据记录，这种现象以前从未在野狼中发现过，可能是由于近亲繁殖。

尽管狼的前景黯淡，但皇家岛实验提供了令人信服的数据，说明如何复活近亲繁殖的群体。1997年，一只来自安大略湖的公狼穿过冰层来到了皇家岛。1998年，科学家们发现了一种引人注目的动物——该项目的共同负责人、密歇根理工大学的人口生物学家约翰·武切蒂希，绰号为“老灰”。这种动物从未在皇家岛狼群中出现过。直到2007年，人们才知道它来自哪里。詹妮弗·亚当斯当时是密歇根大学的博士后研究员，现在在爱达荷大学工作，她从冷冻的狼血和骨头中提取了DNA，并通过分析关键的微卫星标记来识别每个个体。

去哪里？

去年冬天，研究人员和公园管理局呼吁遗传学家帮助解决狼的灭绝危机，但他们选择的方法大相径庭。亚利桑那州立大学的遗传学家菲利普·亨德里克和其他基因拯救的倡导者认为，由于前几年有许多成功的案例(如佛罗里达的美洲虎)，皇家岛也可以这样做。他们认为狼对岛上的生态系统极其重要，它们本身也是一份深刻的科学遗产。爱达荷大学的保护遗传学家莉莎特·威茨说:“这样的长期科学研究数据非常罕见。”此外，基因拯救的倡导者也相信皇家岛上现存的狼有着独特的文化。虽然其他地方的狼也捕食麋鹿，但这里的狼有独特的特征。亨德里克说:“虽然这里的狼和安大略的狼在基因上没有什么不同，但我反对把它们完全等同起来。”

武切蒂希同意基因拯救计划和用同样的方法拯救其他濒危物种的想法。然而，他相信尽管可能性很小，皇家岛上的狼仍然有机会恢复。“岛上的狼总能做出让我们吃惊的事情，”他说。现在在美国地质调查局工作的迈克认为最近麋鹿数量的减少阻碍了狼的繁殖。随着去年冬天大量麋鹿的繁殖，狼群的数量预计在未来几年还会增加。

另一方面，虽然公园服务机构通常对野生动物采取*放任的态度，但他们特别关注皇家岛。该组织成立了一个由国家政策专家、当地野生动物管理人员和其他相关人员组成的研究小组，在“将所有物种视为一个整体，不寻求专业化”的前提下评估狼面临的危机。该组织认为有以下选择:自然选择，让它自己死去；增加狼的数量，并立即从其他地方引进新的个体。现存的狼灭绝后，新的狼将被引进。研究人员坚信狼的存在对皇家岛生态系统是不可或缺的。武切蒂希说:“哪里有麋鹿，哪里就应该有狼。”

《中国科学日报》(2013-05-30第三版国际版)