自然进化的基因库——稀树草原(上)

  • 来源:天天爱科学
  • 关键字:稀树草原,基因,进化
  • 发布时间:2015-12-24 16:43

  东非的稀树草原是地球上最富生机、最为玄妙、最波澜壮阔的地方。稀树草原为东非地区的各种动物提供足够的生存空间。生生不息的数百万野生动物,就是一座展示自然进化奥秘的基因宝库。尽管如此,稀树草原也面临着偷猎、传染病和气候变暖三大威胁。保护稀树草原,就是保护人类自己。

  两三千万年前,整个东非还被大片热带雨林覆盖,终年潮湿炎热。后来,地质构造逐渐发生改变。在地幔上升流的作用下,东非从整个非洲大陆板块中剥离,形成了一个巨大的陷落带,这就是东非大裂谷的由来。东非大裂谷的东侧逐渐抬升,造就了东非高原。气候发生了变化,温度降低,降雨变少,越来越干燥,大片雨林萎缩、死亡,变成了茫茫草原。而东非大裂谷的西侧并未受到地壳运动的波及,今天刚果(金)、加蓬一带依旧保存了世界第二大热带雨林。

  稀树草原开创了一种不同于森林的生态体系。草,取代了树木,成为这一体系的核心。在这一演变过程中,众多生物被淘汰了,但也有一些动物适应了新的环境存活下来。比如本来生活在森林中、以树叶为主食的反刍类动物,抓住了历史的机遇,进化出四个胃室,即生出了瘤胃。瘤胃比另外三个胃体积都要大得多,能够消化粗糙、坚韧的草本植物纤维。大约200万年前,反刍类动物进入繁荣期,扩展到了整个稀树草原。

  各种掠食类动物接踵而至,之前它们是适应丛林生活的中小型猛兽,全身斑点密布,尾巴粗短。开阔的草原使它们的体格更加强壮,更擅长奔跑,能够捕杀体形更大的猎物。还有一种灵长类动物,已能直立行走。它们尾随反刍类动物大迁徙,一边采集植物果实,一边以倒毙的动物尸体为食。长途跋涉使它们的下肢逐渐强壮,脚上的拇指也变成并排朝前的形状。随着上肢的解放,它们开始使用简单的工具。它们被古人类学家称为“能人”,是人类的直系祖先。

  物种的进化一刻也没有停止,稀树草原也在不断变化,引起稀树草原变化的最大因素是降雨。稀树草原没有四季之分,只有旱季雨季交替。旱季长达半年,视野所及之处一片枯黄,有些地方甚至退化为半沙漠。雨季来临时,大雨倾盆,数日不停。短短几天,原本毫无生机的黄土地呈现出一派绿草如茵的景象。每年的雨季从12月开始,至来年的5月结束,降雨量约为500—1500毫米。

  在一些降雨特别多的年份,草地就变成了树林。但到了旱季,一场大火又将树林烧成了一片灰烬。每当旱季尾声,空气极度干燥,在烈日的暴晒下,枯草发生自燃,蔓延成熊熊大火,有时蔓延数百公里。火可以毁灭成片的树林,却奈何不了野草。雨季来临后,仅仅几个小时,被烧焦的土地上青草又破土而出,长得格外茂盛。

  草是稀树草原生态圈的生产者。草的生命力顽强,富有韧性,生长迅速,它们为草食动物提供了食物。反过来,草食动物对草的定期“修剪”又抑制了草的过分生长,让更多的品种得以存活。不但如此,草食动物的进食促进草更快地发芽生长。稀树草原上草的品种主要是马唐和鼠尾粟等茅草,根部浅,营养丰富。而在较湿润地区,水蜈蚣属植物的生长占优势。在丘陵地带为半开阔的灌木丛,主要植物是哨刺和无花果树。此外,还有大片的金合欢林地草原。金合欢十分适应干燥的环境,它们能把树根扎到地下30多米处汲取水分。即使在最干旱的年份,它们也无性命之忧。

  草食动物和草木植物的关系并不如胶似漆。植物们进化出五花八门的方法,避免被动物们吃掉。有的植物纤维特别粗壮,难以咀嚼和消化。有的草里含有火山玻璃,用于磨损啃食者的牙齿和肠胃。有些植物长出尖锐的硬刺、倒钩、茎须,以延缓草食动物的进食速度。还有一些植物甚至动用“化学武器”,一旦遭到啃食,竟能从叶子中释放出一种气味难闻的化学物质,迫使进食者知难而退。

  不过,草食动物并没有吃白食,它们给植物带来了许多好处:大象承担了播种的工作;长颈鹿帮助了花朵授粉,加快嫩叶长出;羚羊的啃食会让来年的草地更加繁茂。还有响刺槐,这是一种全身长满硬刺的植物,蚂蚁喜欢依附在它上面吸食花蜜。作为回报,蚂蚁能够保护响刺槐免遭其他动物的进犯和啃食,小至昆虫,大到大象。

  如果按照旱季雨季的交替方式,稀树草原的草食动物可以分为两类:迁徙的和不迁徙的。反刍类动物例如角马、汤姆逊瞪羚等,消化方式特殊,依赖草料在肠胃中发酵获得养分,普遍倾向于摄取营养价值更高的植物。营养价值低的干黄植被,即使经过反刍消化,也不能提供足够的营养,所以旱季来临时,它们就必须迁徙到长有青草的地方。而斑马能适应营养价值最低的草类,它们的消化能力在进化中变得非常强大,因此,斑马的迁徙路线往往不与角马的重合,它们可能走到中途就停下来,折返回出发地。

  那些不需要迁徙的动物,比如黑斑羚和鸵鸟,能从露水、树叶、小水坑里获得赖以生存的水分。这些动物能够找到富含矿物质的土地,即使在旱季,那里的草也能够不断长出。动物通过进食和排泄,在这片土地上形成了一个微型生态系统,循环供应青草,帮助动物熬过漫长的旱季。

  为了减少食物争夺,草食动物有不同的采食对象和范围。斑马吃草尖,角马吃草茎;岩羚吃底部的树叶,黑斑羚吃中层的树叶,长颈鹿则吃顶部的树叶,大象可以吃树皮、树根。在迁徙中,斑马充当排头兵,用镰刀一样的门牙,扫荡那些不受欢迎的长草,然后是角马,吃掉草的中部,最后是瞪羚,把草根消灭干净。

  人们常常可以见到1万—10万只的角马群或斑马群,或数量为30—1000头的水牛群。但一些小型草食动物,比如岩羚、石羚和犬羚,总是单独或两只一起行动,不会组成大的群体。这是为什么呢?答案很简单。大型草食动物目标明显,大量聚集时,它们被肉食动物捕杀的概率下降为万分之一甚至十万分之一。而小型草食动物目标小,隐蔽性强,不易被肉食动物发现,没必要成群结队。

  上百万只角马、斑马和瞪羚组成的迁徙大军,无疑是一场移动的盛宴,是草原上大小肉食动物的主要食物来源。但是肉食动物大多拥有各自的领地,同时还受到体能的限制和幼崽的拖累。因此,当大迁徙队伍离开领地后,肉食动物食物短缺的问题就出现了,不过它们也有各自的应对策略。

  花豹适应性很强,它们从不尾随大迁徙。大多数草食动物离开后,它们可以捕捉不迁徙的小型动物,比如野兔、蹄兔、犬羚、苇羚、巨蜥、乌龟等。

  狮子是领地性动物,但为了填饱肚子,有的狮子会一路尾随大迁徙。研究发现,塞伦盖蒂中心区的狮群曾迁徙到50公里以外捕猎。但老弱病残的狮子和哺乳的雌狮就不能走出领地太远,它们只好捕捉那些不迁徙的草食动物,比如水牛、疣猪、黑斑羚。无论如何,草食动物离开后,所有的狮子都面临一场严酷考验。

  雌猎豹和一些无领地的雄猎豹会跟随汤姆逊瞪羚迁徙。拥有领地的雄猎豹主要捕猎领地内的永久居民,比如野兔、黑斑羚幼崽。一旦食物出现短缺,它们也会迁徙。

  斑鬣狗有很强的耐力,它们用吃“移动快餐”的方式解决这一难题。雌斑鬣狗能够长途跋涉四五十公里寻找食物,捕杀体弱的角马和斑马,或者吃沿途倒毙的死尸,填饱肚子后再返回巢穴哺育幼崽。据统计,斑鬣狗每年这样来回折返的距离可达3,500公里,是角马迁徙路程的3倍。

  (未完待续)

  下期预告:

  肉食动物彼此之间存在一定的食物竞争。它们各有各的本领,为了更大限度地减少竞争,它们是怎么做的呢?

  文/图 非洲的青山

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