鹅群活动与全球变暖

哈德森湾（Hudson Bay）西岸上的鹅群正在把那里的盐碱地变为泥滩。这种对环境的破坏或许已标志着人们预料之中的全球气候变迁的种种景象的到来，加拿大多伦多大学的罗伯特吉弗利这样警告说。虽然全球变暖的模式预计要升高平均气温，某些人还预计要增加冬季的降雨量，因而出现更深的积雪和密布的阴云，导致化雪期的推迟。在过去的10余年中，哈德森湾沿岸地区已经出现了推迟的春融，与某些气象预测的天气类型极为相似。

少数的雪鹅（Chencaerulescens caerulescens）随冰雪融化而向北春迁。当化雪期推迟后，雪鹅便聚集在雪线以南，严重地破坏环境。切齐尔角（Cape Churchill）半岛上的拉波诺斯湾的一研究区中，大约有26000个雪鹅巢穴，到了春天竟有多达100000只雪鹅仍然停留在那里好几个星期，过去则最多停留1~2天。

这种迁移的推迟已打破了在过去允许实现非破坏性草薹放牧的自然平衡状态。当雪鹅离开后，植物迅速再生。然而，在春天植物长出地面前，雪鹅会刨地寻找草根和薹根。吉弗利说，1只雪鹅在1小时之内可将1平方米土地的草根刨尽，从而在夏季时完全变为干泥地。

除了对盐碱地的破坏外，雪鹅还在附近的淡水区刨地挖掘薹根并吃掉其主要部分。现在伯克利加利福尼亚大学任职的彼德柯坦尼报道了一项在淡水塘中用围栏保护植物的实验。4年以后，围栏中草根的密度比周围地区高6倍以上。当薑草根被吃尽后，只有苔藓层可以生长。

继续向内地深入，鹅群还破坏了柳树冻土带（Willow tundra）地区。它们吃光覆盖在泥炭上的草，因使泥土不断解冻；这样，下面的海泥中的盐分向上移动，结果蒸发量增大，含盐量增大，柳树因缺水而枯死。

直到鹅群最终北迁时，植物则不可能恢复到旧时的状态。在过去4年的春季，拉波诺斯湾可供雪鹅生存的植物总量已随地区不同减少了8-12%。据安大略金斯敦皇家大学的库切报道，夏秋之交，小鹅的平均重量近年来减轻了12%。

“鸟类不仅在使植物发生变化，也使气候发生变化，”吉弗利说。它们同样向大气中释放二氧化碳。只要起隔离层作用的植物受到破坏，融化的深度便会增加，更多的有机物会被氧化而释放二氧化碳。这些多余释放的二氧化碳自然又加重了新的全球变暖。吉弗利提出，这种情景正是一个不希望的相互作用的例子，在这种情况下，天气类型与食草动物之间产生着未可估量的严重影响。

从群落保护到群落重组

人们当前担心的全球变暖可以与地球从前气候变化的资料结合起来分析。奥诺纳缅因大学的乔治勒捷柯森调查了东北美州植物的分类单元（Plant taxa）如何响应过去18000年期间的气候变化。根据他的报道，各种植物间的组合关系一直在改变。“其规律是重新组合，”捷柯森说。“我们没有千年以上植物群落完好无损的例证。”他认为，现代保护措施着重保护植物群落也许并非最明智的做法。

捷柯森及其同事们已利用化石花粉数据来绘制过去植物的分布图。他们报道说、今日装点江山的植物群落具有相当新的组合关系。例如，加拿大南部的北区森林至多只有6000年历史，且共同组成美国东北部大片森林的山毛榉（beech）和铁杉（hemlock）类植物只不过1~2千年前才形成独立的范围。其他的数据如非洲和南美洲植物的组成，以及美国的动物都能得到大致相同的结论，捷柯森说。

虽然过去的气候变化与预测的不久将来的变化同样迅速，当前的气候变化却有新的特点，捷柯森说。因为由二氧化碳引起的变暖发生时地球正处在峰值温度，这或许会产生前所未有的盾果。捷柯森还说，由于植物的产地远比过去分散，因此在预测植物的种类将如何受到影响方面必须有灵活性。他认为，必须特别关注的是分类单元，例如，晚期的演替植物和附着的陆栖软体动物两者均作为个体并世代相传。捷柯森及其同事们建议应有不同的产地管理方法，但并不是要保护现有的生物体群落。首先，自然保护必须具有大范围的物理环境，允许生物体在长期性环境条件变化的情况下调整其地区分布。其次，保护区必须由通道相连，以便使生物体能改变其地理分布。“阿巴拉契亚山小道是这种通道目前最典型的一例，”捷柯森说。这些通道的存在可使生物体能够到达环境条件不同的地带——由高山到平原，由南方到北方——这样，新的群落方能在外界条件变化时逐渐形成。

自然选择与性选择

生态学家正在。创造新计算技术，创建一种新方法来分析数据。如何确定各种不同特性的生物体在特定的环境条件下的代价与收益呢？加拉帕哥斯岛上的蜥蜴为巨体型动物的代价提供了既清楚又意外的例证，说明了代价并非始终不变，新墨西哥大学的荷瓦德列斯耐尔报道说。据他最新的研究，他还发现，巨体型的优越性随蜥蜴的种群而起伏变化，并与雄性和雌性间的大小差别有关。

在加拉帕哥斯岛上体长可达65厘米的陆生鬣蜥中，普拉沙塞岛上的种群的平均尺寸为最小。为了研究自然选择，斯耐尔及其同事们捕获了1500多只陆生鬣蜥，并对它们一一打上标记后放去，几年后再将其捕获。使调查人员惊奇的是，在6年的研究中，他们只能察觉巨体型在繁殖和生存方面的优越性，对小体型者无平衡的自然选择。直到1983-1986的干旱季节，他们才观察到小体型者具有选择的优点。据斯耐尔报道，这一发现在近年的干旱季节中已得到复现。

斯耐尔集中全部精力研究动物的求生需要，这种需要随动物躯体的大小而增加，而不按每单位质量所需的能量来计算。在干旱季节，小体型动物比巨体型动物更容易寻找到维持其生存所必要的食物。因此在旱季期间的选择偏向于小鬣蜥。这一发现特别使人满意，因为它证实，对于某一属性总有一个最佳（最高）值，选择必须顾及两个方面，斯耐尔说。但是选择的压力可能在不同的时间起作用，甚至相隔若干年。

作为巨体型动物的优越性还可能与性差别有关系，这是斯耐尔在9个岛屿上将研究范围扩大到3种加拉帕哥斯熔岩蜥蜴时的发现。这些蜥蜴中躯体最大的种群，其雄性的平均体长为15厘米，而对于躯体最小的种群，雄性的平均体长为7厘米。雌性蜥蜴通常更小一点，在种群中与雄性相比约小8~30%。生物学家经常把这种性二态（Sexual dimorphism）现象视之为性选择的结果。但是，根据斯耐尔的发现，蜥蜴种群中的变异性，自然选择起决定性作用。

斯耐尔及其同事们几天之中在每个岛上把几百只熔岩蜥蜴打上标记。一年以后他们在各岛上尽可能多地再捕捉蜥蜴，针对每一种舞的每种性别调查出是否躯体的大小会影响生存。他们发现，如果对躯体大小的自然选择雄性比雌性较高，那么雌雄的大小差别为最大。当自然选择对雌性起作用更强时，两性的大小相似。斯耐尔认为，自然选择在性二态的变异上要负一定（35%）的责任。但他还不知道为什么在种群之间对躯体大小的自然选择的力量以及性二态的价值会有所不同。他说，令人鼓舞的概念是，性选择并不必然引起两性间的差别。

繁殖消耗与能量极限

据华盛顿国家动物园的斯特芬蒂汤普生报道，哺乳动物的能量消耗主要在哺乳期而不在妊娠期。这一结论对于母性投资（maternal investment）研究有重要意义，因为这项研究迄今为止尚着重分析妊娠期而不是哺乳期。汤普生全面搜集了测试小型非驯养动物能量消耗的文献资料。他报道了重量不超过2 U0克的鹿鼠和东方木鼠等18种动物的研究结果。使他感兴趣的是测定野生动物所采用的能量策略的大幅度变化范围，这与驯养动物（如实验室鼠或奶牛等）之中的这一能力基本相似的情况构成明显的反差。

小型非驯养动物在妊娠期平均比在妊娠前期多消耗18~25%的能量。然而，在哺乳期间的平均能量消耗相当于在非妊娠期消耗的2倍以上，刚断奶时的消耗相当于非妊娠期的3倍以上。利用幼仔的大小来判断繁殖所需的能量已经发现并不合适。

对能量利用的极限或许属于形态生理学（morphophysiological）范畴，而不属于生态学。不管可以获得多少食物，哺乳动物可能处理的总能量（食物）是有极限的。这个极限一般认为由饮食的质量，内脏大小、消化能力和基础代谢的速率（动物在平静状态的最低速率）之间的相互作用而确定。小型哺乳动物在冷应力作用期间的能量利用的极限为基础代谢量的5~7倍。与此类似，小型雌性哺乳动物在快断奶前，其幼仔的消费也近似等于基础代谢量的7倍。因此，汤普生及其同事们假定，在能量需求高峰的哺乳期，雌性哺乳动物处理食物的速度，反映了其肠胃的大小和消化生理力所能及的水平。

受污染地区的生态恢复

生长在世界上某些受严重污染地区的植物为受害区的生态恢复提供了希望。加拿大多伦多大学的托马斯西哈切森已经调查了大量受污染地区的适应性变化情况。例如，在西北大陆的烟山地区，由于页岩的自燃已经历几百年甚至上千年，大量的二氧化硫连续不断地向大气中释放。在这受烟熏最严重的地区，只有极少数冻土带植物幸存下来，它们具有迅速使酸中和的能力。例如，Artemisia tilesii能将钙输送到遭受酸作用的叶片上。哈切森指出，伦敦的家庭主妇把牛奶浇在树叶上来抵销雾的作用正是运用了这一策略。

哈切森还制订了受严重污染地区的恢复计划。例如在安大略的苏伯利，尽管土壤仍受污染，但冶炼厂的释放物已大大减少。哈切森报道说，生态群落似乎在朝着新的方向发展，不再经过从前的演替次序。这里目前无处不有的一种草（Deschampsia caespitosa）就是过去没有的。这种草长势喜人，覆盖面积现已达几千公顷，它能耐受铜、镇、铝、铅、镉、钴、银、砷和锌的作用。哈切森认为、种子是在大湖附近的其他地区，随煤而带到苏伯利的，当二氧化硫的水平下降后，草便开始生长。在其他地区生长的这种草对金属的耐受力较差，但筛选表明，占有不大比例的几种植物可以耐受铜、锌和镍等金属的作用。

哈切森还指出要敏于发现生物体之间的自然关系的必要性。Euglena mutabilis是在烟山地区集中生长于酸性池塘（pH值为1.8）中的一种植物。实验室的试验已经表明，这种植物一旦遇到也生长在此池塘中的酵母（yeast）时会长得更好，其对金属的耐受能力在遇到酵母时也会增加，而且，酵母的耐受金属能力在遇到这种植物时也会增加，虽然由其他地区收集到的酵母和euglena也有类似的能力增加，但还数烟山当地的酵母和euglena具有最大的观察忍受力。

在遭受污染地区自然生长的植物可以用来在其他地区种植。据哈切森报道，生长在烟山的植物目前正在苏伯利发芽，开花和结果；此外，在苏伯利生长的Deschampsia现正在土壤中含有多种金属的北美育空河的垃圾区良好生长。总之，根据哈切森对受污染地区幸存植物的观察与研究，他得出的结论是：尽管人类已严重地糟蹋了世界的环境，生命在地球上的存在仍将继续下去。

[Bio Science Vol. 39 No. 10]