科学家们已经明确指出,在动物的生命周期中,“节奏”和“形态”是影响全球不同物种生存的两个关键因素。他们的发现来自于对人类到海绵等121个物种的详细评估,对制定物种保护战略和预测全球环境危机下物种的生死存亡具有重要意义。
“节奏”是指动物成年的快慢、预期寿命的长短,以及繁殖后代的速度。与此同时,“形态”是指动物繁殖或者死亡的概率在其生命周期内的分布情况。”
来自爱尔兰国立大学高威分校(the National University of Ireland Galway)、都柏林圣三一学院(Trinity College Dublin)、牛津大学(Oxford University)、南安普敦大学(the University of Southampton)和南丹麦大学(the University of Southern Denmark)的科学家们于2019年7月8日在《自然-生态学与进化》杂志(Nature Ecology & Evolution)发表了他们的研究。
动物生命周期差异性大
动物生命周期的变化差异之大,令人惊讶。有些动物,例如青鳉鱼(生命周期只有14天)生长迅速,但寿命很短;而另一些动物,例如格陵兰鲨(能在水里存活500年)生长缓慢,但寿命极长。
同样,死亡和繁殖在动物生命周期中的分布也有很大差异。例如,鲑鱼产卵的时间周期很短,但在生命周期开始和繁殖之时的死亡率很高。而管鼻藿(Fulmars)和其他一些海鸟的繁殖周期很长,但贯其一生面临的死亡率却差不多。
人类和亚洲象寿命较长,直至年老之前其死亡率都相对较低,但其繁殖的年龄段却很短,因为他们的青少年时期很长,并且在繁殖阶段后仍会存活很久。这两种物种与澳大利亚淡水鳄鱼有着相似的生命周期,但是澳大利亚淡水鳄鱼却有着完全不同的繁殖策略——繁殖期平均分布在其生命周期当中,而年幼的鳄鱼成年和繁殖的概率却很低。
动物生命周期差异性大的原因
为什么动物的生命周期变化如此之大——这是长期以来科学家努力想要解答的谜题。解答这个谜题,科学家首先要了解动物以不同的速度衰老、繁殖和生长的原因,这将有助于科学家了解衰老本身的演变过程,并有助于了解物种应对全球环境变化的策略。
在研究中,科学家们使用种群数据来对比从海绵到珊瑚、从鲑鱼到乌龟、从秃鹰到人类等物种的详细生命周期。通过绘制121个物种的生命周期,科学家们注意到特定的动物生态学和生理学与特定的生命周期息息相关。
爱尔兰国立大学高威分校的动物学讲师凯文•希利(Kevin Healy)博士作为第一参与人在圣三一学院开展该研究。他表示:“当我们绘制动物生命周期时,我们发现它们均遵循一般模式。无论是海绵、鱼类或者人类,一般生命周期可以通过以下两个维度来定义:1)生长速度;2)繁殖率和死亡率在生命周期中的分布。”
“正如我们所料,代谢率低和生活模式慢的物种,其生命周期也很慢。这也说得通,如果每秒消耗的能量比较少,那么物种生长的速度就会受限。同样,如果是一种不太积极活动的物种,例如海绵或者生活在海床上的底栖鱼,那么显然,为了生存他们必须打持久战,因为他们只能等待食物上门。”
保护的意义
科学家们还通过寻找动物的生命周期与其在国际自然保护联盟(IUCN)濒临物种名单上的位置之间的联系,研究特定的生命周期是否会使动物更容易受到生态威胁。
圣三一学院的动物学教授、动物学系主任——伊温妮•巴克利(Yvonne Buckley)教授是这项研究报告的联合作者。她表示:“我们发现,动物灭绝的风险并不局限于这121个物种特定的生命史类型。虽然这些动物维持种群数量的方式不尽相同,但是它们面临着相似的威胁。”
“特殊物种种群,例如奇努克鲑或者淡水鳄鱼,其死亡率和繁殖率在一生中的分布差异大于他们生活节奏的差异。这对于我们需要保护的动物种群来说非常重要,因为这表明在其生命周期中死亡和繁殖几率更高时,相比于仅仅延长这些动物的寿命,采取促进繁殖和/或对生命周期影响更大的行动可能更为明智。”
牛津大学生态学副教授——罗伯•萨尔克罗•戈麦斯(Rob Salguero-Gómez)博士,也是该研究报告的联合作者。他表示:“基于我们之前的研究,这项对比研究验证了生命如何构成植物王国的基本假设,突出了动物和植物在谋生和适应不同环境方式上的重要共性。的确,关于生命史理论的经典著作仅预测了构成生命策略的单一方式。我们对植物的研究,包括现在对动物的研究,表明构成生命策略的可能性比我们认知的范围更广。”
“由萨尔克罗•戈麦斯(Salguero-Gómez)副教授和联合作者欧文•琼斯(Owen Jones)副教授所倡导的一项提议指出,研究中使用的动物种群统计模型是一笔无与伦比的财富,不仅开辟了探索不同物种在其环境中成长的新的方式,也可以用这种方式预测什么物种将成为环境变化中的赢家和输家。”
该研究由爱尔兰科学基金会(Science Foundation Ireland)、英国自然环境研究理事会(the Natural Environment Research Council (UK))、澳大利亚研究理事会(Australian Research Council)、丹麦独立研究理事会(Danish Council for Independent Research)和德国马克斯普朗克人口研究所(the Max Planck Institute for Demographic Research (Germany))共同资助。
研究报告来源:
Kevin Healy, Thomas H. G. Ezard, Owen R. Jones, Roberto Salguero-Gómez, Yvonne M. Buckley. Animal life history is shaped by the pace of life and the distribution of age-specific mortality and reproduction. Nature Ecology & Evolution, 2019; DOI: 10.1038/s41559-019-0938-7
编译:程微
审校:卢洁、邹磊磊
新闻来源:Science Daily