科学家呼吁河马研究与保护并行

从科学上来说，我们已经克服了一些挑战。下一个挑战是将科学研究与物种保护结合起来。

通过简单的饮食和排泄，河马可以改变整个非洲生态系统。

资料来源:ANGELO CAVALLI/CORBIS

河马沐浴在凉爽的晨光中，静静地漂浮在水中，只露出一半的大脑袋。他们每次呼气时，鼻孔都会喷出潮湿的雾气。一只河马把下巴靠在一块岩石上。一只颤抖的耳朵慢慢潜入水中，只在水面留下一圈涟漪。另一个人打了个哈欠，露出四颗大犬齿，厚厚的肌肉发达的嘴唇和一张粉红色的张亮大嘴。

对生态学家道格拉斯·麦考利来说，肯尼亚伊万松次郎河的景色不仅仅是旅游明信片上的一张照片。大量的营养物质正悄悄地进入河流，维持着它的生态系统:河马又开始排泄了！

对于撒哈拉以南非洲复杂的食物链来说，河马粪便是“灵丹妙药”在北部高纬度地区，鲑鱼迁徙到上游，产卵后死亡。它们腐烂的肉向河里注入了大量的营养。另一方面，河马通过它们的排泄物将咀嚼过的能量从陆地带到非洲浑浊的河流中，为盆地食物链底部的有机物生长提供能量。

"对我们来说，河马是一百万吨的鲑鱼."加州大学圣巴巴拉分校的麦考利说。从河马粪便到小龙虾和巨蟹，麦考利和伯克利大学的生态学家贾斯汀·布拉萨尔斯通过测量它们的碳同位素比率来追踪河流中食物链的能量流动。他们的研究表明，河马排泄到河流中的碳和其他营养物质的数量惊人，可以喂养或毒害整个水生生态系统。

考虑到野生动物接近这种危险的致命危险和小科学回报的可能性，研究人员曾在野外研究中避开河马。"现在我们终于对河马在河流生态中的作用有了定量的评估."华盛顿大学的退休生态学家罗伯特·奈曼说，这是一个大型动物在生态系统中强大作用的案例研究。

只能从远处看到的“芭蕾舞者”。

麦考利蓬乱的头发和他的白衬衫形成了鲜明的对比，白衬衫保护了非洲大草原免受烈日的伤害。根据他的记忆，他在2002年第一次见到河马时“吓死了”。这种生活在水中的食草动物脾气不好，有很强的领土感。许多人认为它是非洲最致命的动物，比大象和狮子的名声更坏。这种动物重约4吨，跑得和人类一样快。它会用强壮的下巴压碎受害者，或者用四肢踩踏受害者。麦考利曾经认为河马生活在水中。他在陆地上会更安全。有一天，当他在河边抓鱼时，一只河马悄悄地靠近他，突然冲到河边，把他吓进了越野车。

除了“屠夫”的恶名之外，很少有人知道河马如何相互交流，或者与其他动物和它们周围的环境交流。“在这一点上，似乎我们不应该如此僵硬和单一，但我们对河马的理解确实如此。”加州圣地亚哥州立大学的生态学家、国际自然保护联盟河马专家小组主席丽贝卡·刘易斯遗憾地说，“这真的很遗憾！”

对河马缺乏了解的一个原因是区分两只河马的困难。麦考利说，鲸目动物的近亲“就像是须鲸和猪杂交的产物”，而人们已经对其他两种物种进行了详细的研究。相比之下，生物学家可以根据鲸鱼鳍和尾巴的特征来区分它们，他们还试图通过寻找身体部位的特殊轮廓来区分河马，比如耳朵，或者通过疤痕、面部颜色或胡须的位置。

然而，观察这种动物总是一个挑战，因为它们总是生活在湖泊、池塘或浑浊的河流中。只有在黄昏时，他们才会从河底爬上岸。晚上，它们在森林里吃草，而蛇、大象、狮子和鬣狗也出来活动。研究人员很难同时进行户外研究，在黎明前，他们会钻入河流中。研究人员还发现很难戴上跟踪非洲其他哺乳动物行为的全球定位系统项圈。大多数项圈从河马的头上滑落，因为这些动物根本没有脖子。

为了理解河马，麦考利不止一次爬到树上，悬挂在河马活动的池塘上，花了一整天做笔记。2012年，他和他的同事使用照相机收集了河马吃草50，000小时的连续图像。研究小组还在崎岖不平的道路上行驶了9个小时到达肯尼亚的穆齐马温泉，那里清澈的泉水让他们可以从岸边看到水下的河马，还有为游客设立的水下观察室。"他们巨大的身体看起来很滑稽，但他们非常优雅。"麦考利说，他对这些河马“芭蕾舞者”的了解有所增加。

未知的“河流之王”

为了研究河马在非洲大草原生态系统中的作用，麦考利和他的同事还沿着伊瓦松吉罗河建立了五个30平方米的观察基地，并用照相机捕捉河马的活动。麦考利的团队一年两次分析基地中植物的生长，比如修剪植物的叶子和收集土壤来分析营养成分。

研究表明，河马会根据它们有利的一面重塑草原。在他们经常访问的基地，那里的草会因为重复的砍伐而变得更短、更厚、更茂盛。这对河马非常好，麦考利说:“每次吃的植物面积越大越好，因为植物有更多的营养。”他说:“对于那些没有河马的基地，植物更像稻草，经常开花。”

考虑到一只河马每天晚上吃大约40公斤的草，麦考利想知道它们每天是如何将碳、磷和氮等营养物质输送到环境中的。以前对生态系统中养分迁移的研究主要集中在物理力上，如河流径流以及植物和微生物的影响。"动物行为的影响已经被边缘化了。"耶鲁大学的社会生态学家大卫·波斯特说，“然而，动物能让营养物质比物理运输更快地流动，甚至是对这些力量的反应。”

为了量化非洲生态系统中营养物质的流动，麦考利和他的同事转向了磷分析。不同种类的植物具有不同比例的碳和磷，因此食物链中每种植物的磷比例将为其碳含量提供一个标志。磷含量的后续分析已被用于阐明鸟、猪、羊等动物粪便的营养转化，但这是首次在野生动物中使用这种方法。

加州大学伯克利分校的植物生态学家、麦考利团队磷分析负责人托德·道森(Todd Dawson)说，起初他们在佛罗里达迪斯尼乐园用河马试验了这项技术。他们给河马喂食一种已知磷含量的食物。在确认排泄物包含相同的特征后，他们证明了能量流可以通过这种方法追踪，然后他们用河马的粪便喂养古比鱼。未发表的研究结果表明，骨必鱼的磷含量比例反映了粪便中的磷含量。

回到肯尼亚，研究小组测量了当地植物中磷的比例。基于从河马粪便样本中提取的磷，他们了解了河马喜欢吃什么样的草，以及它们如何聚集在林中空地咀嚼草。他们还利用磷的含量来进一步追踪营养链:从河马粪便到它喂养的鱼和昆虫。

麦考利说，他们发现它对生态系统营养的影响“受到河流运动的强烈影响”。在河流湍急、河马稀少的地方，粪便对居住在河流中的其他生物几乎没有影响。然而，当旱季到来时，流量的减少将导致河流停止流动并汇集。对河流生物磷含量的研究表明，河马粪便中的磷含量具有一定的特征。

迫切需要研究与保护的结合

然而，研究人员发现，过量的河马粪便不是一件好事。

沿着马拉河，塞伦盖蒂平原上的一条主要水道，大约4000只河马聚集在这条155公里长的河流周围。在过去的几十年里，河马群落的数量增加了15倍，部分原因是狩猎已经成为非法行为。与此同时，这条河的水质已经恶化。2008年，阿曼达·苏巴卢斯基和其他人访问非洲时，他们指出森林退化是水质恶化的主要原因。然而，令他们惊讶的是，保护区的水质最差，尤其是当河水流量减少时，一个常见的影响因素是河马的栖息地。

在进一步的研究中，现已从耶鲁大学毕业的苏巴鲁斯基和他的同事“参观”了密尔沃基县公园的三只河马。他们每天定量监测河马的尿液和粪便残留物，检测河马粪便中氮、磷和碳的含量，并计算马拉河的情况。他们的研究结果显示，4000只河马每天排泄36吨。马拉河不可能一直运送这么多河马粪便。Subalusky和他的同事还将暴雨后河水的突然上涨与水体中氧含量的急剧下降和鱼类的死亡联系起来。原因可能是湍流搅动河马粪便降解并沉积在河床上。

麦考利在塔斯马尼亚南部的大鲁哈盆地发现了类似的现象。数百只河马栖息在河流被切断后形成的池塘里。在河马聚集的池塘里，粪便中的营养物质会导致藻类大量繁殖。这些藻类沉积并降解后，水中的含氧量会降低，水体会变黑。"只有少数水生生物能适应这种水质."麦考利说。

尽管马拉河和马哈河中有许多河马，但总体来说，这种动物的数量正在减少。大约10万年前，他们的足迹遍布遥远的北方，如英国和大多数欧洲国家。一个世纪前，他们从埃及消失了。现在他们的主要活动领域仅限于撒哈拉以南非洲。即使在那里，他们的生命也受到威胁。例如，在莫桑比克，持续的狩猎和该国于1992年结束的长期内战导致该国的河马数量从1000只下降到数百只。据估计，整个非洲大陆大约有135，000只河马。

长期以来，河马一直不被认为是撒哈拉以南非洲河流的主要营养来源。新的研究表明，随着这一物种数量的减少，这片土地的生态系统也将发生变化，并将影响其他生物。这一趋势促使科学家们尽快画出这种可怕生物的更详细的图片。"从科学上讲，我们已经克服了一些挑战。"加州大学伯克利分校的道森说。他说下一个挑战是将科学研究和物种保护结合起来。(红枫)

中国科学新闻(2014-126第三版国际版)

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