【简介】
生物多样性丧失与保护是当今全球最受关注的议题之一,目前普遍认为由于人类活动的影响导致了第六次生物大灭绝的到来。据《中国生物多样性红色名录——脊椎动物卷(2020)》评估显示,我国的脊椎动物濒危状况更为严峻,22.02%的脊椎动物处于受威胁等级;其中,37.5%的两栖动物、30.8%爬行动物、25.9%哺乳动物、22.3%的鱼类及11.2%的鸟类处于受威胁状态。最新版《国家重点保护野生动物名录》发布,共列入野生动物988种(类),其中脊椎动物有858种(类),占比86.8%。因此,我国野生动物保护形势严峻,急需继续深入研究珍稀濒危动物的濒危机制,创新濒危物种解危技术和有效方案,保护和复壮濒危动物小种群。濒危旗舰动物保护是野生动物保护的主要抓手,对生物多样性保护和生态系统平衡具有重要意义。近年来,随着我国保护生物学学科的快速发展,尤其是动物监测新技术、多组学技术的广泛应用,我国在濒危动物保护生物学研究领域发展迅速,特别是在濒危旗舰物种的濒危机制、演化适应、遗传多样性保护、就地保护和迁地保护等方面取得了一系列重要成果。然而,我国濒危动物保护生物学研究和保护方面还面临一些问题急需解决,如如何快速高效地解析物种的濒危机制,濒危物种解危技术和手段尚不成熟、不系统,如何将保护生物学研究成果转化为具体的保护实践,逐渐增多的人与濒危动物冲突的问题如何化解等。
【主持人致辞】
高家祥:今天的学术沙龙由中国科学院老科学技术工作者协会主办,中国科学院老科协动物所分会、动物研究所离退休工作办公室承办。今天邀请到胡义波研究员做主旨报告,王代平研究员做邀请报告。
下面有请动物所乔格侠所长致辞。
【领导致辞】
乔格侠:首先,我非常荣幸能够参加这次沙龙活动。实际上,在2022年11月10日,我清晰地记得,我曾就“一带一路”科技工作者的相关工作,对我们过去十年所做的工作进行了汇报。所以,我深感荣幸能够邀请到各位专家参与由老科协动物研究所分会主办的学术沙龙,并就此话题进行了分享。在来这里的路上,我与赵老师在电梯口相遇,我们还就此事进行了简短的交流。
关于科普知识的宣传,我们认为它不单是要面向青年学生和社会公众。在我们老科协这个知识层次高、要求严格的平台上,让我们的青年科学家或某一领域的专家在此汇报自己领域的最新进展和未来规划,我认为这种交流是非常有益的,因为能够得到各位老科协成员的支持和指点。在讲座结束后,我们还有一个科普宣传的环节,它要求以更为严谨和前沿的方式介绍领域的发展。因此,我认为科普工作是每一位在岗科学家都应该重视的,我们应该让社会各界,尤其是我们的老前辈,更深入地了解我们目前的工作进展和发展态势。所以我非常感谢老科协能将学术沙龙这一活动每年一到两次地交给我们老科协动物研究所分会来承办。同时,我也要感谢我们研究所的老科协,以及学术沙龙的各位理事长、秘书长,其中高老师和何老师做了大量的工作,尽管他们不像年轻人那样方便地使用手机和微信,但他们仍然不断地联系和协调,确保活动的顺利进行。何老师更是深入到研究所的一线,亲自到科学家的办公室与他们交流,这种将工作视为事业、全身心投入的精神,不仅让我们深受感动,也激励了年轻一代的科学家。
从近年来沙龙参与者的年龄结构来看,年轻一代的科学家越来越多,这充分体现了老一代与年轻一代科学家之间的良好互动和呼应。因此,我首先要感谢我们动物所老科协的两位主要领导,同时,我也要特别感谢今天的主讲嘉宾胡义波。在座的各位老师应该知道,当前,我们科学院正经历着重组变革,国家层面的科研机构也在进行相应的调整。在这样的背景下,我们动物研究所的多个重点实验室也进行了合并。我们宏观领域的农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室、动物进化与系统学院重点实验室以及动物生态与保护生物学院重点实验室,共同组成了现在的动物多样性保护与有害动物防控全国重点实验室。胡义波是重组后的全国重点实验室的下一届副主任,今天他来参加这个学术沙龙,更加体现了年轻一代科学家对科普工作的支持。
此外,我个人认为我们的学术沙龙水平非常高。我曾参加过多次,包括亲自主讲一次。在沙龙中,现场的各位老师都非常认真,而主讲的老师也准备得非常充分。老科学家们提出的问题也非常专业,他们并不局限于自己的研究领域,而是敢于提问和思考其他领域的问题,这非常值得我们学习。这样的沙龙不仅鼓励了年轻一代承担更多任务,还促进了我们与老一辈科学家的交流。我非常感谢并鼓励年轻一代积极参与这样的学术沙龙。另外,今天的沙龙还邀请了优秀青年人才王代平做邀请报告。王代平是我们近期引进的优秀青年人才,他在鸟类行为学领域取得了显著成果,并且已经发表了一系列高质量的文章。而另一位参会者刘宣研究员,则专注于两栖爬行动物的研究,他也曾在我们的沙龙中分享过自己的研究成果。所以,我希望年轻一代能够更好地发挥作用,回去后也尽量宣传这样的活动。特别是在宏观领域,你们的研究方向更容易与生活和国内民生贴近,因此更应该积极参与并推动相关领域的学术交流和发展。
我们微观领域的研究与人口健康密切相关,正如上次王敬泽老师的报告所展示的。目前,我们动物研究所设有器官再生与智造实验室,专注于器官再生与智造的研究方向。在这个领域,生物医药方面的研究与生命健康领域的进展紧密相连。未来,细胞治疗、器官再造等技术有望为治疗多种疾病提供新的解决方案。例如,在膝关节治疗、女性子宫治疗以及视网膜黄斑变性治疗等方面,现有的生物医药技术已经取得了显著进展。此外,体外器官再生和体外孕育相关的研究也在不断推进中。这些技术的发展有望让我们在老龄化社会中拥有更高质量的生活,通过自身的细胞和相关技术实现自我治愈。因此,微观领域的研究具有广阔的前景。同时,我们也需要加强对这些研究的宣传,让更多人了解并受益于这些成果。
目前,我们研究所宏观领域拥有国家级的资源库和野外站,而微观领域则拥有大设施,专注于人体生理病理的研究。这一设施对于器官再生和生物医药方面的研发具有重要意义,将推动定制化医疗的发展。我们研究所已为此投入了大量精力,并期待未来能在医药生物安全、生物健康、生命健康领域发挥引领作用。
最后,我希望能够将研究所各个主攻方向上的成果更多地宣传给各位老科学家和前辈,与大家共享这些成果,并共同为生命科学的发展贡献力量。感谢大家今天的参与和支持,我相信我们的年轻科学家一定能够做好这次报告!
高家祥:下面请胡义波研究员做主旨报告。
【主旨报告】
胡义波:濒危旗舰动物研究与保护
各位领导,各位老前辈,各位老师,大家上午好!非常感谢中国科学院老科学技术工作者协会热情地邀请我和王代平来做学术沙龙的报告。
我主要从事大熊猫、小熊猫、扭角羚、雪豹等濒危物种的保护工作。今天这个报告,给大家多讲一些背景,并在我的研究基础上,拓展一些内容。因为我主要从事哺乳动物的研究,因此在报告中会举一些哺乳动物的案例。
今天,我将从以下几个方面展开汇报:1.脊椎动物受威胁现状;2.旗舰物种定义及其保护意义;3.代表性濒危旗舰动物研究与保护;4.濒危动物保护存在的问题。
首先,让我们关注一下脊椎动物的现状。由于人类活动的加剧,当前生物灭绝的速度已远超历史上的五次生物大灭绝,因此被国内外学者称为第六次生物大灭绝。根据联合国2019年的《生物多样性与生态系统服务全球评估报告》,全球约有100万种动植物濒临灭绝。自1500年以来,至少有680种脊椎动物已经灭绝。我国的情况更为严峻,据中国科学院与生态环境部联合发布的《中国生物多样性红色名录—脊椎动物卷》显示,我国有1050种脊椎动物处于受威胁状态,高于全球平均水平。其中,爬行动物和两栖动物的濒危比例更是远高于全球平均水平。2021年,我国发布了最新的《国家重点保护野生动物名录》,其中涵盖了988种(类)国家重点保护野生动物。具体而言,名录中包括858种(类)脊椎动物和130种(类)无脊椎动物。就我国野生动物的受威胁状况而言,根据红色名录,哺乳动物中有181个物种被列为受威胁等级(包括极危、濒危和易危),而在野生动物保护名录中,哺乳动物共有185种,其中一级99种,二级86种,主要集中在鲸偶蹄目、食肉目、灵长目中,可以发现这两种名录在数量上具有差异。更大的差异体现在鸟类保护名录中。具体而言,依据IUCN濒危等级标准,主要考量种群和栖息地状况,中国红色名录中将162种鸟类列为受威胁等级。相比之下,国家重点保护名录则侧重于为实施严格保护政策服务,纳入了394种鸟类,其中包括一些当前种群数量较多、栖息地状况良好的物种。这些物种虽未评估为受威胁等级,但鉴于前瞻性保护的策略,仍被纳入国家重点保护名录,以防未来因人类活动的大量捕杀而濒危。因此,两大名录在鸟类保护范围上显示出较大数量差异。鸟类和哺乳类属于恒温动物,而两栖类、爬行类和鱼类则属于变温动物,后者受全球气候变化的影响更为显著。在全球范围内,两栖动物是受威胁比例最高的脊椎动物类群,其中40.7%的物种面临灭绝风险。在中国红色名录中将193种两栖动物列为受威胁等级,占比37.5%,接近全球比例。然而,在国家重点保护名录中,仅有93种两栖动物被纳入保护,这可能是因为专家团队评估认为,尽管部分物种为濒危状态,但在我国受严重威胁的程度相对较低。对于爬行动物,红色名录中将我国159种爬行动物列为受威胁等级,占比30.8%,高于全球21%的平均水平。然而,国家重点保护名录中仅有94种爬行动物被纳入,低于红色名录中的数量。在鱼类方面,主要关注的是淡水鱼类,因为海洋鱼类的情况尚不完全了解。全球淡水鱼类中,近30%的物种正濒临灭绝,在我国这一比例为22.3%。红色名录中将我国355种鱼类列为受威胁等级,而国家重点保护名录中鱼类有92种,其中一级10种,二级82种。由此可见,红色名录和国家重点保护名录在等级划分上存在一定差异,这主要源于两者采用的评估标准和保护重点不同。
在筹备沙龙时,何老师询问了关于旗舰物种的定义,因此我准备了几张幻灯片进行解释。旗舰物种,又称明星物种,主要基于两个定义:一是利用自身“魅力”获取公众支持的物种。这类物种对生态保护力量具有特殊号召力和吸引力,能有效促进社会对物种保护的关注。例如,当我们号召保护一片森林或栖息地时,公众可能难以找到具体的着力点;但若是提出保护森林中的某个特定动物,公众则更容易理解并积极参与。二是作为特殊栖息地代表的物种。大熊猫是这一类的典型代表。在我国,依靠自身魅力的物种通常具有可爱或良好的形象,如大熊猫、小熊猫、川金丝猴、朱鹮和麋鹿等。此外,还有许多代表特殊栖息地的物种,如食物链顶端的动物,它们在生态系统中至关重要,包括东北森林生态系统的东北虎和东北豹,以及青藏高原生态系统的雪豹等。在长江生态系统中,也曾经存在许多旗舰物种,但遗憾的是,白鱀豚、白鲟和长江鲟已经灭绝。目前,长江生态系统大中型的旗舰物种可能就剩下长江江豚了。2021年,习近平总书记宣布了第一批正式设立的国家公园,共计5个,其中有四个都主要是以旗舰物种为目标带动的。比如东北虎豹国家公园,还有大熊猫国家公园。三江源国家公园在致力于保护“中华水塔”的同时,也强调了对青藏高原上雪豹、藏羚羊等旗舰物种的保护。海南热带雨林国家公园在保护热带雨林生态系统的同时,也将海南长臂猿作为重要的宣传着力点。武夷山国家公园主要还是侧重于对地质的保护。2022年“世界野生动植物日”的主题聚焦于“恢复关键物种,修复生态系统”,中国则具体提出“关注旗舰物种保护,推进美丽中国建设”的主题,并公布了一系列旗舰物种保护成果。其中,亚洲象种群数量显著增加,已增长300头,并出现北迁现象,这在一定程度上反映了其种群数量的恢复与扩张。海南长臂猿,一度被认为濒临灭绝,自80年代不足10只至今已恢复至5群35只。朱鹮的数量也大幅回升,目前总数已接近1万只。此外,东北虎豹的数量也有所增长,约有50至60只。这些旗舰物种数量的恢复,充分展示了我国在野生动物保护方面取得的显著成效。旗舰物种在生物多样性保护中扮演着重要角色,其社会作用主要体现在两方面:一是作为广告宣传作用,能够激发公众对保护工作的热情与关注;二是快速募集基金,支持野生动植物及生物多样性保护工作。以国宝大熊猫为例,上世纪七八十年代,面对野外开发带来的挑战,世界自然基金会为大熊猫投入了大量保护力量,这实际上体现了大熊猫在募集资金方面的作用。除了社会作用,旗舰物种还具有显著的生态作用。研究表明,通过保护旗舰物种,可以间接保护79%-89%的非旗舰物种。此外,旗舰物种还常作为伞护种(Umbrella species),即对一个物种的保护能够带动对其同域分布的其他众多物种的保护。许多旗舰物种本身就是伞护物种,如大熊猫,其保护范围涵盖了同域分布的8000多种野生动植物。
越来越多研究显示,遗传多样性的丧失与近交加速物种濒危灭绝。因此,在当前保护生物学研究中,物种保护策略通常涵盖三个方面:种群保护、栖息地保护以及遗传多样性保护。遗传多样性的保护已成为广泛关注的焦点。大数据分析表明,与未受威胁的物种相比,受威胁物种展现出显著较低的遗传多样性,这进一步强调了遗传多样性保护的重要性。《昆蒙框架》的发布将野生动植物的遗传多样性保护首次纳入保护目标体系,预示着从国家和履约层面,遗传多样性保护将成为未来需加强和推进的关键工作。然而,我国当前仅对9.3%的陆生脊椎动物物种进行了种群遗传多样性评估,主要集中在哺乳类和两栖类,相比之下,鸟类和爬行类的评估工作较为薄弱,特别是鸟类,其遗传多样性评估率仅为4.08%。这表明,在遗传多样性保护领域,我们仍有大量工作有待开展。
在代表性濒危旗舰动物研究与保护这方面,主要讲一些哺乳动物的例子,给大家一些形象的展示,便于我们接下来的讨论。大熊猫是我国在濒危动物保护领域研究得最为深入和全面的案例,无论是迁地保护还是就地保护均达到了较高水准。首先,大熊猫是保护生物学的重要研究模型。其从始熊猫演化至现生大熊猫的过程中,众多同期物种如剑齿象等已灭绝,而大熊猫却幸存至今。这引发了诸多疑问:大熊猫在历史上经历了怎样的变迁?导致其濒危的原因是什么?其演化潜力又如何?这些问题使得大熊猫成为了一个极具价值的保护生物学研究模型。此外,大熊猫也是演化生物学的研究模型。尽管它属于食肉目,但却特化为以竹子为食,并演化出了一系列适应性特征,如伪拇指结构等,因此,大熊猫也成为了研究食性适应性演化的理想模型。从上世纪七八十年代以来,包括近期仍然有一些悲观论调的问题,认为大熊猫种群数量下降、繁殖能力低下、遗传多样性低、专食竹子等生物学特征,致使其走向濒危灭绝。大熊猫的实际情况是不是这样的?经过这么多年的科学研究,包括保护的进展,实际上大熊猫的很多实际情况并不是传统认为的那样。首先在濒危历史上,长期以来因为我们研究手段的有限,很难去了解一个物种长期的演化历史,但是随着技术的发展,研究发现种群波动与更新世气候变化具有密切关系。数据显示更新世冰期影响了大熊猫种群的动态。关于大熊猫种群数量的变化趋势,早前的悲观情绪主要缘于上世纪80年代第二次大熊猫调查的结果,当时记录的数量仅为1114只,与首次调查相比减少了一半,引发了广泛担忧。然而,随后实施的天然林禁止采伐、退耕还林还草等保护措施,有效促进了种群数量的恢复。根据第四次大熊猫调查数据,种群数量已增至1864只,表明随着栖息地保护和恢复工作的推进,大熊猫种群数量呈增长趋势。历史上大熊猫种群数量的下降,主要归因于人类活动导致的栖息地丧失与退化。尽管有所恢复,但目前仍有部分小种群存在,需进一步加大关注与保护力度。最新的分子粪便学技术为大熊猫种群数量调查提供了新手段。该技术利用大熊猫粪便表层的黏液提取DNA,从而实现个体识别。通过此方法,对王朗保护区的大熊猫调查显示,该区域有66只个体,但是第三次全国调查仅为27只,表明野生大熊猫的实际种群数量高于先前估计。关于大熊猫繁殖能力的问题,过去因技术限制,人们普遍认为大熊猫存在发情难、受孕难及幼崽存活率低的问题,但这可能是技术受限产生的假象。实际上,野外大熊猫采用一雌多雄的竞争求偶交配模式,且求偶交配行为正常。在发情期间,多只公熊猫会竞争与母熊猫交配,有时甚至会通过打斗来决定胜负,这在大熊猫的脸上形成疤痕,成为红外相机识别个体的特征之一。另外通过红外相机观测研究大熊猫产仔育幼行为,发现野外大熊猫的这些行为都是正常的。然而,由于大熊猫不冬眠,在产下双胞胎时通常只能携带并抚育其中一个幼崽,以确保移动和换巢时的安全性,但是大熊猫单胎抚育的成功率是非常高的。目前动物园的大熊猫圈养繁殖已经解决了繁殖三难的问题,并取得巨大成功。大熊猫种群数量增长迅速,并逐渐从重数量向重质量发展。此外,最新的研究显示,基于微卫星标记和全基因组SNP标记,与其它濒危熊类物种相比,大熊猫仍具有较高的遗传多样性和演化潜力,大熊猫遗传多样性并不低。
大熊猫食性特化为吃竹子也是大家对大熊猫命运悲观的一个原因。实际上大熊猫在长期的演化过程中,已经对食竹食性产生了很好的适应。在形态功能适应上,大熊猫演化出伪拇指来很好的适应竹子,具有抓握能力。另外大熊猫还有发达的颧弓、臼齿和肌肉便于咀嚼。在觅食对策上,大熊猫会选择营养最好的竹子种类和竹子不同部位。在栖息地利用上,大熊猫会避免在茂密的竹林和灌丛中穿行活动。此外大熊猫的巢域小、休息时间长,避免了过多的能量消耗。对野生和圈养熊猫平均每日能量消耗率的数据统计显示,大熊猫的平均每日能量消耗率都相对较低。同时,大熊猫体外的厚毛皮也有助于保持恒定体温,进一步减少能量消耗。另外,大熊猫的食竹适应也与肠道微生物密切相关,大熊猫和肠道微生物的互作促进竹子营养利用。大熊猫特化食用竹子引发了一个关键问题:若竹子资源枯竭,大熊猫是否将面临灭绝风险?上世纪七十年代,因大规模竹子开花、动物园捕捉及猎杀等事件,野外大熊猫个体死亡数量增多,导致当时人们对其生存前景持悲观态度。著名熊猫专家George Schaller所著《最后的熊猫》一书也反映了这种悲观情绪。然而,关于历史上大规模竹子开花是否对大熊猫种群造成严重影响的问题,通过对1988年前后野生大熊猫皮张及现存种群粪便中的遗传信息对比分析发现,大熊猫的遗传多样性并未显著丧失,也未经历近期的种群瓶颈。原因在于,尽管当时估计大熊猫种群数量约4000至5000只,即便丧失1000只(约20%的比例),从遗传学角度看,这一损失尚不足以构成严重的种群瓶颈,因此不会导致大规模遗传信息的丧失。在野外,大熊猫面对大规模竹子开花时,展现出两种应对策略:首先,由于森林中通常存在多种竹子,当一种竹子开花时,大熊猫可以转而觅食其他种类的竹子。其次,若栖息地保持连续性和完整性,大熊猫具备迁徙能力,能够扩散至其他地区寻找其他竹子。因此,只要栖息地未严重破碎化,大熊猫就能有效应对单一竹种的大规模开花。此外,考虑到竹子开花周期为60年,野外大规模竹子开花的概率相对较低。
综上所述,大熊猫种群数量正逐步增长,繁殖行为正常且具有较高的繁殖率和遗传多样性,显示出其仍具备演化潜力。大熊猫对竹子资源已产生高度适应性,其濒危状态主要归因于外部因素。基于我国多年来的保护成就,2016年大熊猫的濒危等级被下调为“易危”。然而,这并不意味着保护工作可以放松,仍需持续关注与努力。
长期以来,人们对于保护大熊猫,且要花费大量资金存在疑问。实际上,我们保护大熊猫,不光是保护一个物种的本身,还要保护它所在的栖息地还有所在的生态系统。魏辅文老师早在2018年就带领国际团队对大熊猫及其栖息地的生态系统服务价值进行了评估,通常涵盖三个方面。供给服务方面,如森林可提供清洁的水、空气及食物来源。调节服务则包括调节大气循环、土壤状况,以及最新研究显示,健康的生态系统还能减少疫病的发生。文化服务方面,如大熊猫及其良好的生态环境吸引了游客购买门票参观,从而产生经济价值。这些服务价值加总起来,每年可达26亿至69亿美元,这一数值对中国乃至全球而言,是大熊猫保护投入资金的10到27倍,显示出物种保护的产出投入比极高,极具价值。实际上,许多物种的保护都涉及到生态系统的整体保护。这一研究也很好地诠释了“绿水青山就是金山银山”的理论。除了生态系统服务价值外,物种资源本身还具有资源价值,即能够转化为经济价值。例如,我们可能基于物种开发出重要的产品。因此,物种保护具有双重价值。
然而,值得注意的是,尽管大熊猫保护工作取得了显著成效,种群数量正在恢复,遗传多样性也较高,但大熊猫仍面临一些威胁,主要还是栖息地丧失与破碎化,此外犬瘟热、寄生虫等疾病、环境污染也会造成影响。大熊猫自然保护区在县级层面往往呈现不连续的状态,而国家公园的建设旨在将这些碎片化的保护区连接起来,并清退其中的水电站和采矿活动。此外,大熊猫栖息地廊道建设也是为了将破碎的栖息地连接起来。针对隔离的大熊猫小种群,常采取野化放归措施。观察结果显示,大部分放归个体存活良好,整体而言,大熊猫放归工作已取得显著成效。为确保大熊猫长期存续,需以科学研究与长期监测为基础,栖息地保护与恢复为关键,并将野化放归与廊道建设作为优先策略。
下面简要介绍其他濒危旗舰物种的研究进展。小熊猫作为另一旗舰物种,常与大熊猫产生误解,需明确小熊猫并非大熊猫的幼崽,而是独立物种。实际上,“panda”这一英语单词最早用于描述小熊猫,因其于1825年被发现并命名。大熊猫则在44年后的1869年被命名,两者都以竹子为主食,分布区域相近。早期对头骨和脚骨的解剖研究认为两者相似,但实际上它们分属不同科,亲缘关系甚远。长期以来,小熊猫的属下分类地位存在争议,是分为两个亚种还是两个物种存在争议,主要是基于头骨和头面部毛色的差异。分类地位的不清晰会导致保护对策的制定缺乏科学性。传统上,怒江被视为两个物种或亚种的分界线,但实际情况并不明确。为解决这一问题,我们进行了保护基因组学的研究,对小熊猫主要分布区进行了采样。结果发现三种遗传标记均支持小熊猫野生种群可分为两大支系,即喜马拉雅小熊猫和中华小熊猫。这两大支系的分布并非以怒江为界,而是受到雅鲁藏布江等地理障碍的影响。遗憾的是,在我国藏南地区,我们未能采集到小熊猫的样品。然而,在我们的文章发表后,印度学者在我国藏南地区及印度锡金采集了小熊猫的粪便,并进行了分子标记的分析,构建了系统发育树。其结果有力地支持了我们提出的假说,即小熊猫两个物种的边界是雅鲁藏布江。目前,两种小熊猫(中华小熊猫和喜马拉雅小熊猫)在野外是可以区分的。中华小熊猫的头面部呈棕红色,尾部环纹白色明显;而喜马拉雅小熊猫的头面部为灰白色,尾部环纹不明显。我们通过大量红外相机拍摄的照片,也验证了这两种小熊猫在形态上的区别。此外,我们还探讨了这两种小熊猫的演化历史,发现它们在演化历史上也存在差异。从保护的角度来看,喜马拉雅小熊猫是最需要迫切保护的物种。因此,我们的保护基因组学研究能够为物种保护提供具体的指导建议。例如两个物种之间显著的遗传分化表明应避免圈养条件下的杂交,从而保存其独特的遗传多样性,未来复壮野生小种群;跨境保护合作对有效保护小熊猫种群非常有必要等。
在典型食肉动物的保护与研究领域,我国对于虎的保护工作尤为突出。在遗传学研究与野外生态学监测方面,我国均取得了显著进展。虎被分为多个亚种,其中六个亚种目前存活,而三个亚种已灭绝。尽管有时存在遗传证据上的争议,但基因组学上的研究仍支持将虎分为六个亚种。值得注意的是,这些亚种的分化时间相对较晚,大约在最近2万年内才开始逐渐分开,其中苏门答腊虎是最早分化出的亚种。研究表明,我国的西南山地是虎的更新世避难所。尽管华南虎在野外已难以寻觅,尚未宣布功能性灭绝,但在动物园中仍有存活。华南虎在遗传上具有独特性,其样品在遗传分析中单独聚为一簇。在东北虎豹的监测方面,我国也取得了显著成果。以北师大团队为例,他们在东北虎豹国家公园内架设了高清摄像头、无人机和红外相机等,实现了全域覆盖监测。这使得我们对东北虎豹的活动规律和个体数量有了较为清晰的了解。未来,人工智能技术的应用有望进一步提升我们对野生种群的监测能力,为物种保护提供更有力的支持。
在有蹄类物种中,扭角羚(俗称羚牛,学名为扭角羚)是一个值得关注的保护和研究对象。扭角羚在我国是一级保护动物,其分布范围广泛,从喜马拉雅山脉一直延伸至我国境内。然而,尽管其分布广泛,但扭角羚的分类问题一直存在争议。通过分子标记等多方面的证据,我们现在能够将扭角羚分为两个物种:中华扭角羚和喜马拉雅扭角羚。进一步地,中华扭角羚又可以分为秦岭亚种和四川亚种,而喜马拉雅扭角羚则包括高黎贡亚种和不丹亚种。这些亚种在形态和毛色上均存在明显的区别,且我们已经找到了它们之间的地理边界。这些亚种和物种的划分可以帮助我们更精确地制定保护策略,指导放归以及建设生态廊道等。特别地,遗传多样性评估显示,秦岭亚种是最需要迫切保护的亚种。
下面我要介绍的是金丝猴的研究与保护。作为灵长类动物的代表,金丝猴在全球范围内共有五个物种,其中我国拥有四个物种。除了广为人知的川金丝猴、滇金丝猴、黔金丝猴外,近年来还发现了怒江金丝猴这一新物种。川金丝猴主要分布在四川、甘肃、秦岭和神农架等地。研究显示,神农架地区的川金丝猴种群很早就与其他地区种群产生了分歧,而秦岭和四川的川金丝猴种群之间交流频繁,难以明确区分。尽管有观点认为四川是金丝猴的祖先栖息地,但研究显示这并非事实。金丝猴的祖先在历史上可能分布更为广泛,后来才退缩到当前的栖息地。与大熊猫类似,金丝猴的祖先起源地仍然难以确定。西北大学的研究团队在金丝猴行为研究方面取得了有趣的发现,他们观察到金丝猴社会中存在一种特殊的“重层社会”结构。除了常见的一雄多雌群体外,还存在由单身雄性个体组成的群体。研究团队认为,这种社会结构的形成与北半球寒冷气候的适应有关。此外,最新的研究还显示,黔金丝猴并非一个独立的物种,而是由川金丝猴和滇金丝猴/怒江金丝猴的祖先杂交形成的。这一发现打破了传统物种分类的观念,表明黔金丝猴的遗传背景更为复杂。黔金丝猴的毛色为黑灰色和金色相间,反映了杂交物种形成的机制。
我们最后讨论的是长江江豚的物种分类与保护。长江生态系统目前仅剩下长江江豚这一大型旗舰物种。为了有效保护长江水生生态系统和物种多样性,我国实施了为期十年的长江禁渔政策。这一政策为长江水生生态系统的恢复和物种保护提供了宝贵的机遇。在长江江豚的保护工作中,野外种群监测和繁育技术的应用取得了显著进展。这些努力为长江江豚的保护工作奠定了坚实基础,使其未来保护前景变得更为光明。
随着保护意识的提升和技术的发展,许多濒危物种的濒危机制和生存状况得到了深入解析,其濒危状态也显著改善。例如,大熊猫已从濒危降级为易危,朱鹮从极度濒危降至濒危,雪豹、野牦牛和丹顶鹤等也从濒危降级至较低等级。特别值得一提的是,藏羚羊的野外种群数量已超过30万只,按照IUCN红色名录的近危等级,已不再属于濒危物种了,这标志着我国在物种保护方面取得了显著成效。
在野外放归方面,大熊猫、麋鹿等物种的放归工作取得了成功,十余种动物的野外放归也取得了积极成果。然而,尽管取得了这些成绩,我国在物种保护方面仍面临诸多挑战。首先,尽管我国有988种(类)保护动物,但研究透彻的脊椎动物仅几十种,许多物种的濒危机制仍不明确。未来,随着新技术和新方法的应用,我们有望加快对这些物种濒危机制的认识。其次,我国在濒危物种的解危拯救技术方面仍不够系统成熟,许多解危技术仅应用于少数物种。为此,有科学家呼吁实施濒危物种“诺亚方舟”计划,通过动物克隆等技术手段,尝试复活已灭绝或濒临灭绝的物种。尽管这面临许多技术难关,但国外已在此领域取得进展,我国也应跟进并探索新技术新方法。此外,保护生物学大多数研究往往停留在理论层面,如何将研究成果转化为保护实践是当前面临的重要问题。最后,随着物种保护工作的推进,人类活动对自然环境的侵蚀问题日益凸显。人与濒危动物之间的冲突不断增多,如亚洲象北迁、东北虎下山伤人、雪豹捕食家畜等。此外,棕熊伤人、云南和海南蟒蛇进入人类居住区等现象也时有发生。尽管许多人认为我国狼已经消失,但实际上在新疆、青海、西藏等地仍有狼群存在,它们也捕食家畜,同样存在人兽冲突问题。面对这些挑战,未来如何协调人与濒危动物之间的关系,减少冲突,成为了管理者和科学研究者共同面临的课题。这既需要管理者在制定政策时充分考虑动物保护和人类活动的平衡,也需要科学研究者从技术和方法上探索更为有效的解决方案。
以上就是我本次汇报的内容,感谢大家的聆听,敬请批评指正。
【邀请报告】
王代平:鸟类性选择与保护研究
谢谢各位前辈、领导,今天我很荣幸能在这个舞台上与大家分享我在鸟类研究方面的一些成果,题目是关于鸟的性选择和保护的相关研究。我的汇报将分为两部分:一是鸟类性选择理论及其研究实例,二是鸟类的行为生态与保护。
首先,我将通过几个视频向大家展示鸟类中性选择的一些代表性物种。这些物种包括孔雀开屏、北美草原上的艾草松鸡求偶行为、黄腹角雉的求偶行为以及新几内亚的天堂鸟(或极乐鸟)求偶视频。这些代表性物种的共同特点是性选择强度大,雄性个体通常大于雌性,拥有漂亮且艳丽的羽毛,以及复杂的求偶行为。在繁殖季节,雄性个体会组成大型的求偶场,通过展示自己的羽毛和舞蹈来相互竞争,以吸引雌性个体的注意。这种竞争往往非常激烈,可以用“比武招亲”来形容。在鸟类学研究中,我们用“Lek species”(集群求偶物种)这一专门词汇来描述这种现象。这里,我想引用达尔文的性选择理论来解释这一现象。达尔文不仅提出了著名的自然选择学说,还提出了性选择学说作为自然选择学说的补充。性选择学说用来解释那些自然选择无法完全解释的现象,如雄性个体为何会演化出如此华丽且复杂的求偶特征。性选择学说的起源可以追溯到达尔文。他在其著作中首次系统地阐述了性选择的概念。达尔文认为,在同一个物种内,同性别的一些个体相对于其他个体可能具有某种繁殖优势。具体来说,拥有更长尾巴或更漂亮羽毛的个体可能更容易找到配偶,并留下更多的后代。这就是达尔文给出的性选择的最原始定义。后来,著名科学家赫胥黎对性选择进行了进一步的分类。他将性选择分为雄性间的性别内选择和雌性对雄性的性别间选择。在自然选择与生物特征的关系中,我们认识到每个生物个体的时间和精力是有限的。因此,生物在进化过程中会倾向于将有限的资源分配给那些对其生存和繁殖最为有利的特征。这些特征,我们称之为自然选择的特征,通常包括良好的身体条件、长寿以及强大的环境适应能力等。然而,除了自然选择的特征外,生物还需要考虑如何在繁殖上取得成功,这就涉及到了性选择。性选择特征是指生物在繁殖过程中,为了吸引异性而展现出的各种特征,如美丽的羽毛、独特的求偶行为等。这些特征需要生物在年轻时投入大量的时间和精力去发展和展示。基于这样的推理,我们提出了一个假说:在鸟类中,性选择强度越大的物种,由于需要花费更多的时间和精力在寻找和吸引配偶上,因此更倾向于选择吃植物(即素食)而非捕食动物。这一假说并非凭空而来,而是基于以下两个依据:第一个依据是,吃素或主要以植物为食的鸟类可以直接从植物中获取色素,特别是类胡萝卜素等,这些色素对羽毛颜色的形成至关重要。因此,这些鸟类更容易拥有五颜六色的羽毛,从而在求偶过程中占据优势。捕食动物的鸟类需要花费大量时间和精力去捕捉猎物,如昆虫等。相比之下,食植物的鸟类能够迅速获取足够的食物,节省时间和精力去追求配偶。基于这一依据,我们进一步提出了科学问题,即驱动鸟类多样性和进化格局的因素是什么?我们特别关注了一个典型的“Lek species”(集群求偶物种)作为特例进行研究,该物种的性选择强度大,且其味觉进化与吃植物性食物的转变密切相关。研究者发现,该物种能够尝到果实的甜味等,这种味觉转变与其复杂的求偶行为进化是同步的。具体来说,随着该物种羽毛颜色的复杂性和求偶行为的复杂性增加,其味觉也逐渐倾向于进化为吃植物性食物。为了验证我们的假说,我们首先建立了包含全球9600多种鸟类的食性数据库,将其分为植食性、肉食性和杂食性三类,分别用蓝色、橙色和黑色表示。通过系统发育树的分析,我们发现这些鸟类的食性具有进化保守性,即亲缘关系接近的鸟类往往具有相似的食性。进一步的分析结果显示,性选择压力越大的鸟类,越倾向于植食性。即性选择强度与食性选择之间存在正相关关系。为了更深入地验证这一关系,我们选取了性选择强度最典型的物种进行进一步分析。在9600多种鸟类中,我们找到了242个具有Lek行为的物种,与没有Lek行为的物种相比,这些物种转化为植食性的次数和频率显著更高。
接下来,我想介绍一下我们在鸟类行为生态和保护领域,特别是针对朱鹮所开展的工作。这一物种的保护工作是极为成功的,甚至被国务院办公厅或生态环境部在生物多样性保护白皮书中列为四个最成功的保护案例之一,其他三个案例分别是大熊猫、亚洲象和海南长臂猿。关于这一物种,它与我们的动物研究所有着深厚的渊源。1981年,我们动物研究所的研究员刘荫增先生发现了朱鹮仅存的野生种群,当时仅有七个个体,处于极度濒危状态。经过40多年的就地保护和人工繁育和引入,到2023年,该物种的全球数量已经恢复到了超过一万只,栖息地范围也扩展到了1.6万平方公里,实现了指数级的增长。在保护这一珍稀物种的过程中,我们首先从遗传学角度入手,对某一朱鹮种群进行了详细的家系追踪。我们记录了每一代个体的祖先信息,并建立了详细的档案,包括孵化、成长、繁殖等各个环节的数据。目前,我们已经积累了16年的数据,涉及近700多个卵,为后续的遗传机制研究提供了宝贵的基础。此外,我们还建立了多个监测站点,包括在野外进行长期监测,以观察该物种的繁殖情况。值得注意的是,该物种在日本曾被视为国鸟,但遗憾的是在日本灭绝了。而在中国,我们成功保护了这一物种,并甚至向日本赠送了一些个体。然而,我们也注意到,在最后的几对个体中,由于雄性个体之间的不相容性,导致了繁殖失败和物种灭绝的风险。因此,我们在中国将继续进行相关实验,以深入理解该物种的繁殖行为,并采取相应的保护措施。
目前,我们已经取得了一些初步的研究结果。从总体趋势来看,朱鹮的种群数量和存活率均呈现出稳步增长的态势。通过对过去十年(2013年至2023年)的数据进行分析,我们发现其年龄结构呈现出健康的金字塔形,即年轻个体数量较多,老年个体数量较少,这表明朱鹮还是具有较好的演化潜力。
以上就是我所讲的全部内容,谢谢大家。
【讨论与交流】
高家祥:朱鹮是亚洲东部的特有物种,在上个世纪七十年代末期,中国科学院动物研究所的科学家开始寻找濒临灭绝的朱鹮。1981年5月23日,中国科学院动物研究所研究员刘荫增受托组成科考队,在陕西省汉中市洋县姚家沟,发现了世界上仅存的7只野生朱鹮。刘老师,您来讲一下这个故事。
刘炳谦:在中国的前两个五年计划及随后的资源调查中,中国科学院动物研究所的主要任务是进行地区性的资源调查,旨在摸清家底,了解各类物种,如鸟类、鱼类等的分布情况。这些调查工作大多以资源调查为主,尚未形成学科建制。
在秦岭调查期间,动物研究所的研究员们采集到了朱鹮的标本,但当时并未对朱鹮的数量进行详细统计,只是简单地记录了种类。这些标本后来保存在了动物研究所的标本馆中。随着资源的调查,人们逐渐认识到朱鹮的珍稀性。当时,日本人也注意到了中国标本馆中的朱鹮标本,并表达了合作的意愿。为了摸清朱鹮的实际情况,刘荫增接受了课题任务,开始在中国华中地区进行广泛调查,最终在陕西省洋县重新发现了世界上仅存的7只野生朱鹮。这一发现引起了全球的关注,日本也因此对中国朱鹮产生了浓厚兴趣,并希望与中国进行合作。
朱鹮数量的快速增长,无疑是我们保护工作的显著成果。然而,这引发了一个问题:何时一个濒危物种的数量达到何种程度,才能不再被视为濒危?这同样适用于其他濒危物种,如熊猫。过去,我国林业系统和科研系统在制定濒危物种保护标准时,可能已设定了某些数量级或其他相关标准。尽管我本人主要从事生理生态研究,对此了解不多,但我相信这些标准的设定是基于科学评估的。随着保护工作的持续进行,一些濒危物种的数量已显著增加,如东北虎。在长白山等地,原本难以见到的老虎现在已能频繁被观测到,甚至通过自动拍摄设备捕捉到它们的身影。此外,人工繁育的东北虎数量也相当可观。因此,定濒危物种有标准,那么解除濒危物种是否有一个标准呢?
胡义波:刘老师,我简要回答您的问题。关于濒危物种划分与解除濒危标准的问题。实际上,濒危物种的划分主要依据世界自然保护联盟(IUCN)的评估体系。这些标准综合考虑了多个方面,其中种群数量和栖息地面积是比较重要的量化指标,当然还有种群灭绝的风险概率、是否存在种群下降的趋势等,并不只是绝对的指标。例如,您提到的朱鹮数量已达到一定规模,但评估濒危状态时主要还是考虑野生种群的情况。例如,小熊猫和扭角羚等物种虽然野外数量较多,但仍面临盗猎捕捉等威胁,因此其濒危状态并未因此降低。另一方面,藏羚羊的数量已达到30万只,且其繁殖成体数量稳定,未来灭绝概率较低,因此已被调整为近危。在评估物种濒危状态时,即使种群数量达到2万只,若其仍处于下降趋势且面临多种危险因素,该物种仍可能被列为濒危。大熊猫虽然数量仅为2000多只,但由于其种群数量增长、栖息地恢复以及未来灭绝概率较低等因素,其濒危等级已有所降低。因此,濒危物种的划分与解除濒危标准是一个复杂而综合的过程,需要综合考虑多个方面的因素。比如朱鹮,由最开始的7只繁育而来,未来还是要考虑近交衰退的风险。
王代平:关于朱鹮,我再补充几条。我们掌握了最后7只朱鹮的个体及其编号,这些信息对于评估其遗传结构至关重要。在遗传学中,如果种群中存在大量近亲繁殖,即使种群数量众多,其遗传多样性也可能极低。这是因为近亲繁殖容易导致基因纯合,使得后代在遗传上缺乏多样性。以朱鹮为例,即使其种群数量增加到1万只,但如果这些个体都是近亲繁殖的后代,通过估计有效种群大小,可能要大大降低这个数量。因此,种群繁育,还是要避免近交。
刘炳谦:我曾进行了一项实验,尽管这违反了生物学的基本原则——即避免近亲繁殖,但我仍尝试将同一窝的六个卵孵化出来。这些卵在人工气候室内被成功孵化,我得到了六只幼体。然而,由于这些幼体可能是兄妹或姐弟关系,它们之间的近亲繁殖导致了生理上的缺陷,使得它们相对较弱。尽管我在人工环境下对它们进行了精心养殖,但它们最终还是因为种种原因未能存活下来。这个实验表明,近亲繁殖会违反自然规律,导致后代在生理上出现缺陷,从而降低其生存能力。在自然界中,生物通常会选择外观健康、能力强大的个体作为配偶,以避免近亲繁殖带来的风险。
关于熊猫的调查工作,我们动物所在过去曾进行过多次深入的考察。在文化大革命期间(1966年至1969年),我们连续三年组织了调查队伍前往熊猫栖息地。第一次调查时,我们派出了庞大的队伍,但由于当地局势动荡,两人刚到达绵阳就无法前行,最终只能返回。第二次调查时,同样受到了文化大革命的影响。当时,造反派得知动物所人员携带猎枪后,试图抢夺,导致调查队伍在向导的带领下逃往甘肃,最终安全返回。第三年,我也有幸参与了这次调查。与前两次相比,我们的研究手段和设备相对简陋。我们主要对平武王朗自然保护区进行了考察。当时,该地区的熊猫数量出现了自然减少的现象,特别是竹子开花后,熊猫因缺少食物而数量锐减,同时还可能受到疾病和身体虚弱等因素的影响。我们的调查任务主要包括两个方面:一是确定自然保护区内现存的熊猫数量;二是探究除了竹子开花外,是否还有其他导致熊猫数量减少的原因。由于当时缺乏基础资料,我们只能在猎人和向导的引导下,对自然保护区的多个区域进行规划并逐一调查。由于熊猫的活动范围有限,我们投入了大量的人力物力,最终得出了接近实际的熊猫数量估计。当时普遍认为,竹子开花导致的食物短缺是熊猫数量减少的主要原因。竹子开花是一个周期性现象,大约每60年发生一次。然而,也有植物学家认为,竹子开花可能与种群密度过大有关,但这一观点尚未得到确凿证据支持。在实地考察中,我们发现自然保护区附近的高坑藏族社区(现称为社区,以前为村子)的居民家中普遍存有熊猫和其他野生动物的皮毛,这表明在自然保护区建立之前,当地居民以狩猎为生,对熊猫等野生动物的数量产生了显著影响。在50年代,由于保护区的保护工作人员数量有限,且管理不善,导致人为狩猎成为熊猫数量减少的一个重要因素。随着保护区的建立和管理措施的加强,特别是后来对野生动物保护法的严格执行,如东北虎和藏羚羊等濒危动物的数量得到了快速恢复。
此外,自然环境的变化也对物种的延续和发展起着重要作用。以麻雀为例,其数量在不同年份间存在显著差异,这主要受到自然环境如冬季降雪量、食物供应、栖息地变化以及物种间相互作用等因素的影响。当自然环境发生变化时,如使用农药导致昆虫数量减少,麻雀等依赖昆虫为食的鸟类将面临食物短缺的问题,进而影响其生存和繁殖能力。
在王朗自然保护区进行大熊猫死亡原因考察时,我们拍摄了一系列照片,这些照片反映了当时考察的艰苦条件和原始方法。考察队伍中,除了专业的考察人员(仅十几人)外,还雇佣了四五名猎人作为向导和协助,同时也有一些来自平武县人民医院的医生和其他人员参与进来。考察条件艰苦,人员需自背帐篷、行李,猎人负责粮食和大型帐篷。他们住简陋帐篷,用原始方法统计熊猫数量。食物有限,仅大米饭、辣椒面和豆豉,偶得蘑菇、野菜改善伙食。一次考察中,他们救下被豺狗围攻的羚牛,享用了难得肉食,并制作羚牛标本赠予平武县林业局展览。另外,在艰苦条件下,我们每日早晚举行仪式,表达对毛主席的崇敬。早晨,我们在帐篷前挂起毛主席画像,手持红宝书集体朗读,这一场景被珍贵记录。考察中,我们面临医疗用品携带、煤油灯保管等挑战,且衣物装备因恶劣气候严重磨损。尽管条件限制,我们也在海拔5000米的山上合影留念。此外,我们拍摄到了中国科研人员首次自拍的大熊猫美照,具有历史意义,同时为大熊猫研究提供了宝贵资料。
何远光:我提出三个问题关于今天的报告。1.“旗舰物种”定义源自何处?是国家标准还是国际共识?旗舰物种的数量是如何确定的?2.在物种保护方面,是否可能通过保存或复活遗传物质实现已灭绝或濒危物种的再生?保护物种是否应仅依赖自然繁殖,还是需考虑人为干预?3.报告中提及性选择对物种繁衍的影响,但未详细阐述其与物种生存或濒危的关系。同时,也未明确物种食性与生存能力是否与性选择有关。希望进一步探讨性选择在物种繁衍和生存中的具体作用。
胡义波:针对提出的问题,我进行以下回应:关于“旗舰物种”的定义,它并非由某一特定机构或学者提出,而是在学术界的逐渐认同中形成的。旗舰物种的选定通常基于其魅力、保护意识唤起能力以及生态系统代表性。
何远光:未来,我们是不是可以考虑发起一个国际物种评审机构,以更规范地界定和评审旗舰物种?
赵震声:旗舰动物应给出科学的定义,给出明确的名录。是否可以把旗舰物种的定义写成科普文章呢?
胡义波:旗舰物种可以理解为在保护管理中具有特殊地位的物种,这里可以引入“明星物种”的概念。然而,从科学研究的角度,我们更关注三个核心概念:关键物种、伞护种以及指示物种。这三个概念通过量化的生态指标来界定物种的关键性和指示作用,生态学方法可用于鉴定这些物种。我们所说的旗舰物种的概念是带有一定的管理和偏人文性质的。最后,您强调了未来应规范这些概念的使用,我们计划可以通过撰写科普文章等方式进行普及和推广,以减少使用的随意性。
关于物种保护,何老师提出了一个很好的建议。关于恐龙蛋及基因保存的问题,恐龙蛋因其保存了物种的所有基因而具有极高的价值。类似地,动物细胞系中也包含了动物所有的遗传信息,因此保存细胞系是未来复活物种的一种可能途径。国外已有通过冻存细胞系并借助动物克隆技术成功复活之前死亡个体的案例,虽然实验成本高昂且周期长,但从技术上看是可行的。然而,寻找合适的受孕母体仍是一大难题,且存在发育上的不确定性。此外,即使能够获取完整的遗传信息,也面临着如何准确记录和保存的挑战。例如,古生物学家曾尝试恢复猛犸象的DNA,但由于遗传信息的破碎化和不完整性,难以达到基因组百分之百的复原。未来,随着测序技术的不断进步和合成生物学的发展,有可能通过测序并合成遗传信息来复活物种,但这一过程仍然漫长且充满挑战。
王代平:关于性选择及濒危物种保护的应用问题,由于时间或工作原因,我在之前的讲述中可能未能充分展开。性选择理论在濒危物种保护中具有潜在的应用价值,例如通过了解物种的性行为和繁殖策略,可以制定更有效的保护措施。然而,将基础研究应用于实际保护工作中仍需要时间和努力。在性选择方面,一个有趣的例子是日本曾尝试通过人工配对来拯救朱鹮,但由于雌雄间的“三观不合”或繁殖障碍,导致配对失败,最终未能成功繁殖后代。这提示我们在制定保护措施时,需要充分考虑物种的生物学特性和行为习性。至于性选择与物种保护的关系,我认为它们之间并没有直接的联系。性选择是物种内部的一种行为特征,而物种保护则涉及到物种的生存和繁衍。虽然某些环境因素或人为影响可能会对物种的性行为和繁殖策略产生影响,但这并不构成性选择与物种保护之间的直接关联。
何远光:能不能改变鸟的性选择?比如说通过吃什么食物就可以改变其性选择?
刘炳谦:我们原本计划进行鸟类驯化的研究,但在研究过程中,我发现该种类具有温顺的特性,可能适合驯养。因此,我决定改变研究方向,尝试孵化并驯养这种动物。我取了一窝共六枚卵,通过孵化成功得到了幼崽。为了模拟它们在长白山的自然生长环境,我建立了一个人工气候室,可以调节温度和湿度。在饲养过程中,我还模拟了自然环境,如放置小麦、大麦等植物供它们取食。通过这种方式,我成功地将这些动物提前至春节后的1月至2月期间进行饲养,并模拟了长白山的气候条件。这一过程中,我关注了它们的生理功能及适应环境的能力,并发现它们在这种模拟环境中生长良好。
张劲硕:何老师,我给您解释一下。性选择则是指生物在繁殖过程中,通过选择性地交配以提高后代适应性和生存能力的现象,这种选择的动力源于生物体对优质配偶的追求,并基于个体的生理特征和行为表现,而非直接与DNA相关。尽管某些物种在性选择上表现出明显的偏好,但这并不直接决定其种群数量或濒危状态。性选择只是影响生物繁殖成功的一个因素。此外,不同种和不同个体的生物在生理功能和行为上存在差异,这种差异可能导致近亲繁殖时选择性不强,主要由生理支配能力驱使。
高家祥:现在,我们的讨论暂时告一段落。感谢大家的参与和贡献。关于后续的研究和工作,我们会继续深入探讨,并欢迎更多人的建议和意见。
曹以玉:各位老专家、老前辈,还有胡研究员,王研究员等,非常感谢大家能够参加动物所的学术沙龙活动。本次动物所学术沙龙活动取得了圆满成功,主要体现在以下四个方面:首先,沙龙主题前沿且定位准确。围绕“濒危旗舰动物研究与保护”这一主题,两位研究员的报告和刘老师的分享均聚焦于动物科学领域的前沿问题,符合科学院抢占科技制高点的大背景。其次,专家参与广泛。活动吸引了来自不同研究所、大学和在职、退休的专家们的积极参与,虽然时间有限未能充分发表意见,但体现了沙龙活动的开放性和包容性。第三,讨论热烈且富有成效,碰撞出了智慧的火花。刘老师的精彩回顾让与会者深刻了解了动物所专家在科研考察中的点滴,促进了学术交流与合作。最后,活动组织规范且严谨细致。所领导的高度重视、乔所长的致辞、老科协领导的关心与支持以及会务手册的精美制作等,均体现了活动组织的严谨性和细致性。同时,活动结束后还要求上报上网稿和新闻稿,体现了对活动成果的传播和分享的重视。最后,感谢院老科协对动物所老科协工作的支持和关心,期待明年的沙龙活动更加精彩。同时,也感谢在座各位的参与和介绍,使活动得以圆满结束。
【总结与建议】
高家祥:朱鹮是亚洲东部的特有物种,在上个世纪七十年代末期,中国科学院动物研究所的科学家开始寻找濒临灭绝的朱鹮。1981年5月23日,中国科学院动物研究所研究员刘荫增受托组成科考队,在陕西省汉中市洋县姚家沟,发现了世界上仅存的7只野生朱鹮。刘老师,您来讲一下这个故事。
刘炳谦:在中国的前两个五年计划及随后的资源调查中,中国科学院动物研究所的主要任务是进行地区性的资源调查,旨在摸清家底,了解各类物种,如鸟类、鱼类等的分布情况。这些调查工作大多以资源调查为主,尚未形成学科建制。
在秦岭调查期间,动物研究所的研究员们采集到了朱鹮的标本,但当时并未对朱鹮的数量进行详细统计,只是简单地记录了种类。这些标本后来保存在了动物研究所的标本馆中。随着资源的调查,人们逐渐认识到朱鹮的珍稀性。当时,日本人也注意到了中国标本馆中的朱鹮标本,并表达了合作的意愿。为了摸清朱鹮的实际情况,刘荫增接受了课题任务,开始在中国华中地区进行广泛调查,最终在陕西省洋县重新发现了世界上仅存的7只野生朱鹮。这一发现引起了全球的关注,日本也因此对中国朱鹮产生了浓厚兴趣,并希望与中国进行合作。
朱鹮数量的快速增长,无疑是我们保护工作的显著成果。然而,这引发了一个问题:何时一个濒危物种的数量达到何种程度,才能不再被视为濒危?这同样适用于其他濒危物种,如熊猫。过去,我国林业系统和科研系统在制定濒危物种保护标准时,可能已设定了某些数量级或其他相关标准。尽管我本人主要从事生理生态研究,对此了解不多,但我相信这些标准的设定是基于科学评估的。随着保护工作的持续进行,一些濒危物种的数量已显著增加,如东北虎。在长白山等地,原本难以见到的老虎现在已能频繁被观测到,甚至通过自动拍摄设备捕捉到它们的身影。此外,人工繁育的东北虎数量也相当可观。因此,定濒危物种有标准,那么解除濒危物种是否有一个标准呢?
胡义波:刘老师,我简要回答您的问题。关于濒危物种划分与解除濒危标准的问题。实际上,濒危物种的划分主要依据世界自然保护联盟(IUCN)的评估体系。这些标准综合考虑了多个方面,其中种群数量和栖息地面积是比较重要的量化指标,当然还有种群灭绝的风险概率、是否存在种群下降的趋势等,并不只是绝对的指标。例如,您提到的朱鹮数量已达到一定规模,但评估濒危状态时主要还是考虑野生种群的情况。例如,小熊猫和扭角羚等物种虽然野外数量较多,但仍面临盗猎捕捉等威胁,因此其濒危状态并未因此降低。另一方面,藏羚羊的数量已达到30万只,且其繁殖成体数量稳定,未来灭绝概率较低,因此已被调整为近危。在评估物种濒危状态时,即使种群数量达到2万只,若其仍处于下降趋势且面临多种危险因素,该物种仍可能被列为濒危。大熊猫虽然数量仅为2000多只,但由于其种群数量增长、栖息地恢复以及未来灭绝概率较低等因素,其濒危等级已有所降低。因此,濒危物种的划分与解除濒危标准是一个复杂而综合的过程,需要综合考虑多个方面的因素。比如朱鹮,由最开始的7只繁育而来,未来还是要考虑近交衰退的风险。
王代平:关于朱鹮,我再补充几条。我们掌握了最后7只朱鹮的个体及其编号,这些信息对于评估其遗传结构至关重要。在遗传学中,如果种群中存在大量近亲繁殖,即使种群数量众多,其遗传多样性也可能极低。这是因为近亲繁殖容易导致基因纯合,使得后代在遗传上缺乏多样性。以朱鹮为例,即使其种群数量增加到1万只,但如果这些个体都是近亲繁殖的后代,通过估计有效种群大小,可能要大大降低这个数量。因此,种群繁育,还是要避免近交。
刘炳谦:我曾进行了一项实验,尽管这违反了生物学的基本原则——即避免近亲繁殖,但我仍尝试将同一窝的六个卵孵化出来。这些卵在人工气候室内被成功孵化,我得到了六只幼体。然而,由于这些幼体可能是兄妹或姐弟关系,它们之间的近亲繁殖导致了生理上的缺陷,使得它们相对较弱。尽管我在人工环境下对它们进行了精心养殖,但它们最终还是因为种种原因未能存活下来。这个实验表明,近亲繁殖会违反自然规律,导致后代在生理上出现缺陷,从而降低其生存能力。在自然界中,生物通常会选择外观健康、能力强大的个体作为配偶,以避免近亲繁殖带来的风险。
关于熊猫的调查工作,我们动物所在过去曾进行过多次深入的考察。在文化大革命期间(1966年至1969年),我们连续三年组织了调查队伍前往熊猫栖息地。第一次调查时,我们派出了庞大的队伍,但由于当地局势动荡,两人刚到达绵阳就无法前行,最终只能返回。第二次调查时,同样受到了文化大革命的影响。当时,造反派得知动物所人员携带猎枪后,试图抢夺,导致调查队伍在向导的带领下逃往甘肃,最终安全返回。第三年,我也有幸参与了这次调查。与前两次相比,我们的研究手段和设备相对简陋。我们主要对平武王朗自然保护区进行了考察。当时,该地区的熊猫数量出现了自然减少的现象,特别是竹子开花后,熊猫因缺少食物而数量锐减,同时还可能受到疾病和身体虚弱等因素的影响。我们的调查任务主要包括两个方面:一是确定自然保护区内现存的熊猫数量;二是探究除了竹子开花外,是否还有其他导致熊猫数量减少的原因。由于当时缺乏基础资料,我们只能在猎人和向导的引导下,对自然保护区的多个区域进行规划并逐一调查。由于熊猫的活动范围有限,我们投入了大量的人力物力,最终得出了接近实际的熊猫数量估计。当时普遍认为,竹子开花导致的食物短缺是熊猫数量减少的主要原因。竹子开花是一个周期性现象,大约每60年发生一次。然而,也有植物学家认为,竹子开花可能与种群密度过大有关,但这一观点尚未得到确凿证据支持。在实地考察中,我们发现自然保护区附近的高坑藏族社区(现称为社区,以前为村子)的居民家中普遍存有熊猫和其他野生动物的皮毛,这表明在自然保护区建立之前,当地居民以狩猎为生,对熊猫等野生动物的数量产生了显著影响。在50年代,由于保护区的保护工作人员数量有限,且管理不善,导致人为狩猎成为熊猫数量减少的一个重要因素。随着保护区的建立和管理措施的加强,特别是后来对野生动物保护法的严格执行,如东北虎和藏羚羊等濒危动物的数量得到了快速恢复。
此外,自然环境的变化也对物种的延续和发展起着重要作用。以麻雀为例,其数量在不同年份间存在显著差异,这主要受到自然环境如冬季降雪量、食物供应、栖息地变化以及物种间相互作用等因素的影响。当自然环境发生变化时,如使用农药导致昆虫数量减少,麻雀等依赖昆虫为食的鸟类将面临食物短缺的问题,进而影响其生存和繁殖能力。
在王朗自然保护区进行大熊猫死亡原因考察时,我们拍摄了一系列照片,这些照片反映了当时考察的艰苦条件和原始方法。考察队伍中,除了专业的考察人员(仅十几人)外,还雇佣了四五名猎人作为向导和协助,同时也有一些来自平武县人民医院的医生和其他人员参与进来。考察条件艰苦,人员需自背帐篷、行李,猎人负责粮食和大型帐篷。他们住简陋帐篷,用原始方法统计熊猫数量。食物有限,仅大米饭、辣椒面和豆豉,偶得蘑菇、野菜改善伙食。一次考察中,他们救下被豺狗围攻的羚牛,享用了难得肉食,并制作羚牛标本赠予平武县林业局展览。另外,在艰苦条件下,我们每日早晚举行仪式,表达对毛主席的崇敬。早晨,我们在帐篷前挂起毛主席画像,手持红宝书集体朗读,这一场景被珍贵记录。考察中,我们面临医疗用品携带、煤油灯保管等挑战,且衣物装备因恶劣气候严重磨损。尽管条件限制,我们也在海拔5000米的山上合影留念。此外,我们拍摄到了中国科研人员首次自拍的大熊猫美照,具有历史意义,同时为大熊猫研究提供了宝贵资料。
何远光:我提出三个问题关于今天的报告。1.“旗舰物种”定义源自何处?是国家标准还是国际共识?旗舰物种的数量是如何确定的?2.在物种保护方面,是否可能通过保存或复活遗传物质实现已灭绝或濒危物种的再生?保护物种是否应仅依赖自然繁殖,还是需考虑人为干预?3.报告中提及性选择对物种繁衍的影响,但未详细阐述其与物种生存或濒危的关系。同时,也未明确物种食性与生存能力是否与性选择有关。希望进一步探讨性选择在物种繁衍和生存中的具体作用。
胡义波:针对提出的问题,我进行以下回应:关于“旗舰物种”的定义,它并非由某一特定机构或学者提出,而是在学术界的逐渐认同中形成的。旗舰物种的选定通常基于其魅力、保护意识唤起能力以及生态系统代表性。
何远光:未来,我们是不是可以考虑发起一个国际物种评审机构,以更规范地界定和评审旗舰物种?
赵震声:旗舰动物应给出科学的定义,给出明确的名录。是否可以把旗舰物种的定义写成科普文章呢?
胡义波:旗舰物种可以理解为在保护管理中具有特殊地位的物种,这里可以引入“明星物种”的概念。然而,从科学研究的角度,我们更关注三个核心概念:关键物种、伞护种以及指示物种。这三个概念通过量化的生态指标来界定物种的关键性和指示作用,生态学方法可用于鉴定这些物种。我们所说的旗舰物种的概念是带有一定的管理和偏人文性质的。最后,您强调了未来应规范这些概念的使用,我们计划可以通过撰写科普文章等方式进行普及和推广,以减少使用的随意性。
关于物种保护,何老师提出了一个很好的建议。关于恐龙蛋及基因保存的问题,恐龙蛋因其保存了物种的所有基因而具有极高的价值。类似地,动物细胞系中也包含了动物所有的遗传信息,因此保存细胞系是未来复活物种的一种可能途径。国外已有通过冻存细胞系并借助动物克隆技术成功复活之前死亡个体的案例,虽然实验成本高昂且周期长,但从技术上看是可行的。然而,寻找合适的受孕母体仍是一大难题,且存在发育上的不确定性。此外,即使能够获取完整的遗传信息,也面临着如何准确记录和保存的挑战。例如,古生物学家曾尝试恢复猛犸象的DNA,但由于遗传信息的破碎化和不完整性,难以达到基因组百分之百的复原。未来,随着测序技术的不断进步和合成生物学的发展,有可能通过测序并合成遗传信息来复活物种,但这一过程仍然漫长且充满挑战。
王代平:关于性选择及濒危物种保护的应用问题,由于时间或工作原因,我在之前的讲述中可能未能充分展开。性选择理论在濒危物种保护中具有潜在的应用价值,例如通过了解物种的性行为和繁殖策略,可以制定更有效的保护措施。然而,将基础研究应用于实际保护工作中仍需要时间和努力。在性选择方面,一个有趣的例子是日本曾尝试通过人工配对来拯救朱鹮,但由于雌雄间的“三观不合”或繁殖障碍,导致配对失败,最终未能成功繁殖后代。这提示我们在制定保护措施时,需要充分考虑物种的生物学特性和行为习性。至于性选择与物种保护的关系,我认为它们之间并没有直接的联系。性选择是物种内部的一种行为特征,而物种保护则涉及到物种的生存和繁衍。虽然某些环境因素或人为影响可能会对物种的性行为和繁殖策略产生影响,但这并不构成性选择与物种保护之间的直接关联。
何远光:能不能改变鸟的性选择?比如说通过吃什么食物就可以改变其性选择?
刘炳谦:我们原本计划进行鸟类驯化的研究,但在研究过程中,我发现该种类具有温顺的特性,可能适合驯养。因此,我决定改变研究方向,尝试孵化并驯养这种动物。我取了一窝共六枚卵,通过孵化成功得到了幼崽。为了模拟它们在长白山的自然生长环境,我建立了一个人工气候室,可以调节温度和湿度。在饲养过程中,我还模拟了自然环境,如放置小麦、大麦等植物供它们取食。通过这种方式,我成功地将这些动物提前至春节后的1月至2月期间进行饲养,并模拟了长白山的气候条件。这一过程中,我关注了它们的生理功能及适应环境的能力,并发现它们在这种模拟环境中生长良好。
张劲硕:何老师,我给您解释一下。性选择则是指生物在繁殖过程中,通过选择性地交配以提高后代适应性和生存能力的现象,这种选择的动力源于生物体对优质配偶的追求,并基于个体的生理特征和行为表现,而非直接与DNA相关。尽管某些物种在性选择上表现出明显的偏好,但这并不直接决定其种群数量或濒危状态。性选择只是影响生物繁殖成功的一个因素。此外,不同种和不同个体的生物在生理功能和行为上存在差异,这种差异可能导致近亲繁殖时选择性不强,主要由生理支配能力驱使。
高家祥:现在,我们的讨论暂时告一段落。感谢大家的参与和贡献。关于后续的研究和工作,我们会继续深入探讨,并欢迎更多人的建议和意见。
曹以玉:各位老专家、老前辈,还有胡研究员,王研究员等,非常感谢大家能够参加动物所的学术沙龙活动。本次动物所学术沙龙活动取得了圆满成功,主要体现在以下四个方面:首先,沙龙主题前沿且定位准确。围绕“濒危旗舰动物研究与保护”这一主题,两位研究员的报告和刘老师的分享均聚焦于动物科学领域的前沿问题,符合科学院抢占科技制高点的大背景。其次,专家参与广泛。活动吸引了来自不同研究所、大学和在职、退休的专家们的积极参与,虽然时间有限未能充分发表意见,但体现了沙龙活动的开放性和包容性。第三,讨论热烈且富有成效,碰撞出了智慧的火花。刘老师的精彩回顾让与会者深刻了解了动物所专家在科研考察中的点滴,促进了学术交流与合作。最后,活动组织规范且严谨细致。所领导的高度重视、乔所长的致辞、老科协领导的关心与支持以及会务手册的精美制作等,均体现了活动组织的严谨性和细致性。同时,活动结束后还要求上报上网稿和新闻稿,体现了对活动成果的传播和分享的重视。最后,感谢院老科协对动物所老科协工作的支持和关心,期待明年的沙龙活动更加精彩。同时,也感谢在座各位的参与和介绍,使活动得以圆满结束。