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生活在城市,动物的体型都变了

生活在城市,动物的体型都变了
2021年09月08日 21:41 新浪网 作者 中国科学技术出版社

  作者|于淼

  南去北来休便休,白苹吹尽楚江秋。不知道经常旅游的朋友们有没有发现,南方的野生动物们和北方的相比体型似乎有所差异呢?

  动物的体型大小通常被认为是其栖息地气候主导的,简单说气候热的地方恒温动物的体型更小,这被称为伯格曼法则。然而,最近一项新研究却指出,生活在人口密度大地区的哺乳动物体型会变得更大。

  而早前的一些研究,也提到城市化对动物体型的影响,有的动物体型会变大,另一些动物的体型则在缩小。城市动物的体型变化到底由什么因素决定?它们又会对人类生活产生什么影响呢?

  被打破的伯格曼法则

  2021年8月,一项发表在《通讯·生物学》杂志上的研究,调查了140499项超过100种北美哺乳动物记录来验证热岛效应、栖息地碎片化及可获取资源对其体型的影响。结果发现,城市化会使得哺乳动物的体型更大。

  该研究支持了可获取资源的假设。通俗地说就是哺乳动物在城市里可能获取到比在郊区更多的食物而变大,这种影响要强于来自温度升高导致体型变小或栖息地碎片化捕食困难减小体型的趋势。

  这事实上挑战了动物学里的伯格曼法则。伯格曼法则是说,同一种类的恒温动物体型会随生活地区纬度或海拔增高而变大的现象。

  出现这个现象的部分机理在于散热,动物体型越小,表面积相对体积就越大,此时代谢产生的热量就越容易被周围环境带走。如果生活在温度较低的高纬度或高海拔地区,自身的保温就更重要,毕竟生化酶促反应的最适温度不高但也不低,冷的地方自然要限制散热,这就解释了该地区物种倾向于体型偏大的现象。

  同一种类的恒温动物,在寒冷地带的体型更大。

  |图虫创意

  伯格曼法则被认为适用于大多数生态系统。然而不同于自然生态系统,城市生态系统一般会有热岛效应:柏油路跟混凝土浇筑的城市“外骨骼”无法吸收太阳光照,还通过生产活动、交通及空调不断释放化石燃料中的热量,因此城市温度都会比周边要高一些。

  如果套用伯格曼法则,生活在城市的生物就需要提高身体表面积相对体积的比率来方便散热,也就是体型应该偏小。但最新研究却发现了完全相反的事实。

  类似的“打破伯格曼法则”的研究其实在之前也有报道。2018年5月发表在《自然》杂志的一篇文章就发现,城市无脊椎动物的体型正在出现“两极化”发展现象,一些动物体型变大,另一些动物体型则在变小。

  单看变大的这部分无脊椎动物,有蝴蝶、飞蛾、蟋蟀和蚱蜢等,它们的迁移能力都比较强,基本都会飞或者会跳。更大的体型让它们的飞行和跳跃能力更好,很容易就能跨越城市里被道路建筑物分割的栖息地觅食,从而获得了更好的生存优势 。

  蝴蝶、飞蛾、蚱蜢等的迁移能力与其体型直接相关。

  |摄影 Lewis Tse Pui Lung

  而体型变小的那部分无脊椎动物,地蛛、步甲虫、象鼻虫和水蚤等,则迁移能力有限,很容易被城市建筑物分割,此时温度就会起作用让它们变得更小。

  城市化催生动物“新亚种”

  从根源上说,城市的很多特点使其变相对动物进行了生存选择。

  城市的驱动能源往往不是当前的自然光照,而是凝聚千百万年植物光合作用贮存下的化石燃料或核能,而物质资源例如水与建材,则高度依赖周边环境甚至透过全球化输送。城市生态系统属于典型耗散结构,其内部的有序需要跟外界不断交换物质与能量才能实现,研究栖息在这样的生态系统里的生物很难简单套用自然界的观察规律。

  现代城市的钢筋水泥结构单元分割了城市区域气候,固化的路面与玻璃幕墙也有效切割了光照与降水的覆盖面,生态学意义上的斑块在城市里会特别小,一条马路就可以把公园两侧的物种给分割得老死不相往来,适应城市环境对物种生存与迁移能力的要求会更高一些

  另一个重要影响因素是天敌。哺乳动物通常位于食物链靠上的位置,在城市里只要人不去吃基本可以活到寿终正寝,而城市人产生的大量厨余垃圾则为他们提供了捕食之外的食物来源。《纽约时报》就报道过纽约市有人专门在老鼠聚集地设置摄像头来观察流浪猫,结果发现胖的像小猪的纽约老鼠根本就不怕猫,而猫对老鼠也没兴趣,它们基本做到了井水不犯河水,反正垃圾桶里总有食物,何必费事互相过不去。

  所以,当资源充足时,自然界天然存在的天敌关系可能在城市里被转化为了与人类的投喂关系

  垃圾桶里的食物改变了动物的天敌关系。|图虫创意

  也就是说,对于栖息在城市的动物而言,如果适应的好不但不会受热岛效应而变小,反而会因为有了更多的食物来源而变大。栖息在城市的物种可能已经通过学习或人工选择适应了一部分人类行为了。广场的鸽子基本都不怕人、生活在城市景观里的池塘中的鱼因为没有天敌也会越来越肥、北美的浣熊基本都掌握了翻带盖垃圾桶的技能……

  城市物种很多已经可以理解为寄生在人类行为上的新亚种了。我们通过使用人工化学品例如化妆品、药品、杀虫剂、消毒液、建材粘合剂等其实也是在对城市物种进行人工选择。去年开始的新冠大流行让我们生产并向城市排放了大量的消毒剂,这就有点像人吃抗生素团灭肠道菌群一样,对城市生活的物种也进行了一轮洗牌,只是目前还不清楚有什么样的影响。

  对于这些城市物种而言,适应城市环境关系生死存亡,而我们目前可能还无法预判所有人类当前行为的长远影响。

  相互影响的人与动物

  不过当前大趋势是全球变暖与城市化,这意味着城市动物的体型很有可能同时向变大与变小方向发展。对于对温度敏感且城市里迁移性差的物种就可能变得更小,而迁移性强且能从城市得到更多觅食机会的物种则会变大。

  这种“二极管”式的体型变化趋势影响并不仅仅就是物种本身,事实上很多物种的体型变化会直接影响生态平衡。比如传粉昆虫,蜜蜂如果变大了那么有些花就进不去了;水蚤如果变小了就会影响天然水体的自净功能(大型水蚤在吃藻类方面比小水蚤更有效 )。当然,自然界也会通过进化来适应这些变化,不过在复杂多变的城市环境里,很多物种有可能没来得及变化就消失了。

传粉昆虫的体型要与花朵的尺寸相匹配。|网络图片

  而人类其实也得想办法应付适应了城市化的动物。很多老城区里栖息的动物或害虫基本做到了跟人类互相见招拆招的动态平衡,人类无法根除它们,它们也不会放弃城市里丰富的资源。老鼠、白蚁、蚊蝇、蟑螂这些物种基本完全适应了钢筋水泥结构而床虫、尘螨这些寄生虫更是会成为很多人的过敏原。

  我们的垃圾分类、垃圾处理还有个人卫生习惯等也许某种程度上也会对城市动物形成一种人工选择。说不定以后可以用城市哺乳动物大小来评选卫生城市或环境友好型城市,毕竟只有我们资源化做的够好,伯格曼法则才会起作用。

  城市物种说到底是城市化的一部分,自然因素例如气候、海拔、地形等对物种的影响很可能已经被人类行为给弱化了。这些物种除了适应自然条件的变化更要去适应生活在城市里人的行为。不过,在全球变暖与极端天气频率逐渐上升的今天,人类与其他城市物种都不得不为了持续生存下去做出一些改变,动物体型出现了二极管现象,我们呢?

  编辑 | 江帆

  责编 | 高佩雯

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