大熊貓“人見(jiàn)人愛(ài)” 可愛(ài)背后蘊(yùn)藏著生物進(jìn)化的密碼
大熊貓:可愛(ài)背后的生物學(xué)密碼(開(kāi)卷知新)
黨的二十大報(bào)告提出:“提升生態(tài)系統(tǒng)多樣性、穩(wěn)定性、持續(xù)性”“實(shí)施生物多樣性保護(hù)重大工程”。作為“國(guó)寶”的大熊貓,近年來(lái)種群穩(wěn)步擴(kuò)大,棲息地環(huán)境不斷改善,保護(hù)研究工作持續(xù)取得進(jìn)步,成為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)和生物多樣性保護(hù)成果的體現(xiàn)。
如今,在成都大熊貓繁育研究基地、北京動(dòng)物園等地,游人如織、絡(luò)繹不絕,許多人排隊(duì)數(shù)小時(shí)就為了一睹“萌蘭”“花花”等大熊貓的“風(fēng)采”。這些“網(wǎng)紅”大熊貓的圖文、視頻在互聯(lián)網(wǎng)上也被大量轉(zhuǎn)發(fā)。從游客的贊嘆到“刷屏”的留言,不約而同地都是“太萌了”“好可愛(ài)”。
大熊貓的確“人見(jiàn)人愛(ài)”。但這可愛(ài)不是憑空產(chǎn)生的,而是得益于地球億萬(wàn)年演化歷程的孕育,蘊(yùn)藏著生物進(jìn)化的密碼,也折射出大熊貓保護(hù)、繁育與生態(tài)研究的進(jìn)步。
大熊貓是笨拙憨態(tài)還是身手敏捷,存在個(gè)體差異
在地球數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的生物種類(lèi)中,大熊貓無(wú)疑是外形最引人注目的物種之一:圓臉、黑白分明的體色、大大的黑眼圈、頭上還豎著一對(duì)黑耳朵,再加上毛茸茸、圓滾滾的身軀,在給人憨態(tài)可掬印象的同時(shí)又充滿(mǎn)了呆萌可愛(ài)的孩子氣。
大熊貓的圓臉是因?yàn)轱E弓向兩側(cè)膨大突出、吻鼻部顯得相對(duì)縮短的緣故。其黑白分明的體色也是可愛(ài)的標(biāo)志之一。這種體色在山地森林環(huán)境中有利于保暖,并在一定程度上起到隱蔽色作用。然而,并非所有大熊貓都是黑白體色。目前在秦嶺大熊貓研究中心就生活著一只從佛坪自然保護(hù)區(qū)野外救護(hù)回來(lái)的棕白色大熊貓“七仔”。從1985年到現(xiàn)在,在秦嶺山系已先后6次發(fā)現(xiàn)棕白色大熊貓。2019年,科研人員在臥龍自然保護(hù)區(qū)還通過(guò)紅外相機(jī)拍攝到一只白色大熊貓幼仔。
與較為發(fā)達(dá)的嗅覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)能力相比,大熊貓的視覺(jué)能力不強(qiáng),大概相當(dāng)于人的800度近視眼。不過(guò),在茂密的竹林環(huán)境里,大熊貓似乎沒(méi)有必要進(jìn)化出敏銳的視覺(jué)。大熊貓?jiān)谛凶邥r(shí)前后肢都是內(nèi)八字,一搖三晃的樣子滑稽可愛(ài)。一方面,大熊貓常常給人慢節(jié)奏的感覺(jué),這種慢吞吞的活動(dòng)方式也的確有利于節(jié)省能量;另一方面,大熊貓能涉水、可爬樹(shù),全身關(guān)節(jié)十分靈活,往往能做出讓人意想不到的動(dòng)作,比如“萌蘭”在樹(shù)杈上繃“一字馬”的動(dòng)作就火遍互聯(lián)網(wǎng)。事實(shí)上,大熊貓是笨拙憨態(tài)還是身手敏捷,存在個(gè)體差異,也與人們觀察的時(shí)機(jī)有關(guān)。
就分類(lèi)而言,熊貓究竟該劃為熊科,還是浣熊科,抑或是作為熊貓科單列出來(lái)?歷史上形成了三種觀點(diǎn),每種都提供了許多證據(jù)支撐。這場(chǎng)論爭(zhēng)自19世紀(jì)大熊貓科學(xué)發(fā)現(xiàn)以來(lái),一直持續(xù)了100多年。到了上世紀(jì)80年代后期,隨著分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展,新的研究表明大熊貓?jiān)诜诸?lèi)地位上隸屬于熊科,是熊科動(dòng)物中最早分化出來(lái)的一支。從這個(gè)意義上說(shuō),大熊貓應(yīng)該是一種“像貓的熊”,而不是“像熊的貓”。當(dāng)然,考慮到大熊貓的特殊性,仍有一部分學(xué)者堅(jiān)持將大熊貓單列為大熊貓科。
從食肉到以竹為生,帶來(lái)一系列適應(yīng)性轉(zhuǎn)變
大熊貓?jiān)诜诸?lèi)上屬于食肉目動(dòng)物,至今仍保留著典型肉食動(dòng)物消化系統(tǒng)的特征,但這個(gè)物種在食性上卻特化為以竹為生,并由此導(dǎo)致在形態(tài)、行為、生理、遺傳等方面的一系列適應(yīng)性轉(zhuǎn)變。因此,大熊貓是生物學(xué)研究領(lǐng)域的理想模型物種。圍繞大熊貓食性轉(zhuǎn)換及對(duì)竹子的適應(yīng),科學(xué)家從形態(tài)、行為、生理、遺傳等方面開(kāi)展了大量的進(jìn)化生物學(xué)研究;在保護(hù)生物學(xué)方面,有關(guān)大熊貓瀕危機(jī)制、進(jìn)化潛力、保護(hù)管理及其成效評(píng)估等研究也層出不窮。
據(jù)研究,可能在距今約200萬(wàn)年前,小種大熊貓就已在食性上特化為以竹為生。由于纖維含量高,竹子對(duì)大熊貓而言無(wú)疑是一種低營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量的食物。在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中,大熊貓前肢橈側(cè)籽骨膨大形成了“偽拇指”,便于在采食時(shí)抓握竹枝;膨大的顴弓上附著有發(fā)達(dá)的咀嚼肌肉,以適應(yīng)咬切、咀嚼、加工食物。由于對(duì)竹子的消化利用率很低,為了滿(mǎn)足日常生活中對(duì)物質(zhì)和能量的需要,大熊貓發(fā)展出大量采食并讓食物快速通過(guò)消化腸道的覓食對(duì)策。對(duì)臥龍自然保護(hù)區(qū)野生大熊貓的研究表明,成年大熊貓?jiān)跀z食竹葉的季節(jié),每天可攝入竹葉10公斤,約為體重的10%;在攝食竹筍的季節(jié),每天攝食最高可達(dá)38公斤,約為體重的40%。由此觀之,大熊貓可謂真正的“吃貨”。
為適應(yīng)大量攝食,野生大熊貓一天中50%以上的時(shí)間都在采食竹子,晝夜不停,基本上處在“吃了睡、睡了吃”的狀態(tài)。臥龍自然保護(hù)區(qū)里的大熊貓每天移動(dòng)的直線距離不長(zhǎng),多在500米之內(nèi),常年生活在4—6平方公里的區(qū)域中。近年來(lái)的研究表明,大熊貓一些高耗能的器官(如大腦、肝臟和腎臟等)顯著縮小,腸道內(nèi)微生物可輔助消化部分纖維素和半纖維素,是對(duì)以竹為生的生活方式的適應(yīng)。
野生動(dòng)物種群普遍都發(fā)展出了避免近親繁殖的機(jī)制,以確保物種的長(zhǎng)期生存與進(jìn)化潛力。然而,與大多數(shù)獸類(lèi)“偏雄擴(kuò)散”不同的是,野生大熊貓種群表現(xiàn)出“偏雌擴(kuò)散”模式,即雌性亞成體從種群中擴(kuò)散出去。這一現(xiàn)象一定程度上與人類(lèi)社會(huì)的“嫁女”相似,但不同的是,大熊貓雌性亞成體出現(xiàn)擴(kuò)散時(shí)并未達(dá)到性成熟階段。近年來(lái)有研究表明,大熊貓“偏雌擴(kuò)散”現(xiàn)象的出現(xiàn),可能與對(duì)育幼洞穴及食物資源的競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)。
20世紀(jì)七八十年代,在大熊貓分布的岷山和邛崍山系曾發(fā)生主食竹大面積開(kāi)花枯死的現(xiàn)象,引發(fā)人們對(duì)大熊貓未來(lái)命運(yùn)的擔(dān)憂,出現(xiàn)了大熊貓已走入“進(jìn)化死胡同”的悲觀論調(diào)。然而,我國(guó)科學(xué)家的系列研究表明,大熊貓?jiān)陂L(zhǎng)期演化過(guò)程中已對(duì)竹子這種特殊食物產(chǎn)生了一系列功能適應(yīng),野生大熊貓仍然具有較高的繁殖率和潛在的種群增長(zhǎng)率,較高的遺傳多樣性水平也表明這個(gè)物種仍具有較高的進(jìn)化潛力。大熊貓并非是處于“演化盡頭”的孑遺物種。
大熊貓國(guó)家公園的設(shè)立,標(biāo)志著我國(guó)大熊貓保護(hù)事業(yè)進(jìn)入新階段
迄今所知最古老的大熊貓成員——始熊貓化石出土于我國(guó)云南祿豐,地質(zhì)年代約為800萬(wàn)年前的中新世晚期。自此之后,始熊貓先后經(jīng)歷了小種大熊貓、大熊貓武陵山種、大熊貓巴氏亞種,進(jìn)而發(fā)展為現(xiàn)生大熊貓。因此,大熊貓是中國(guó)土生土長(zhǎng)的珍稀物種。巧合的是,中國(guó)大地上最早的熊貓和元謀人幾乎誕生在同一個(gè)地方。
新中國(guó)成立以來(lái),我國(guó)政府不斷加強(qiáng)對(duì)大熊貓的科學(xué)保護(hù),先后在四川建立了臥龍、白河、王朗和喇叭河等4個(gè)自然保護(hù)區(qū)。與此同時(shí),大熊貓生物學(xué)研究逐步發(fā)展。自上世紀(jì)90年代以來(lái),在廣大科研工作者共同努力下,我國(guó)大熊貓研究逐漸走到世界前列,大熊貓科學(xué)也已成為全球野生動(dòng)物研究中的“顯學(xué)”。
摸清野生大熊貓種群數(shù)量是科學(xué)保護(hù)大熊貓的基礎(chǔ)和前提。然而,野生大熊貓分布于人跡罕至的高山密林之中,而且生性機(jī)警,難以在野外直接計(jì)數(shù)。后來(lái),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)大熊貓糞便中常伴有咬切竹莖后形成的“咬節(jié)”,于是根據(jù)咬節(jié)長(zhǎng)短、切緣整齊程度及發(fā)現(xiàn)糞便的距離、地形等信息,發(fā)明了進(jìn)行大熊貓個(gè)體區(qū)分與種群數(shù)量調(diào)查的“咬節(jié)—距離法”。有趣的是,新鮮的大熊貓糞便常伴有竹子的清香味,糞便表面的黏膜中常有腸道壁的脫落細(xì)胞??茖W(xué)家在提取脫落細(xì)胞內(nèi)DNA的基礎(chǔ)上,又發(fā)明了大熊貓個(gè)體識(shí)別與數(shù)量調(diào)查的分子生物學(xué)方法。近年來(lái),通過(guò)紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)調(diào)查大熊貓數(shù)量的方法也開(kāi)始出現(xiàn),并正嘗試通過(guò)人工智能技術(shù)進(jìn)行“貓臉識(shí)別”以區(qū)分不同個(gè)體。
從1974年至今,我國(guó)共進(jìn)行了四次大熊貓調(diào)查。第四次調(diào)查顯示,全國(guó)野生大熊貓種群數(shù)量、棲息地面積均有一成以上的增長(zhǎng)。截至2013年底,全國(guó)野生大熊貓數(shù)量達(dá)1800多只,但分布在不同地方,其中一些種群的大熊貓數(shù)量少于30只,要單純以就地保護(hù)的方法維持大熊貓種群數(shù)量相當(dāng)困難。因此,我國(guó)啟動(dòng)了大熊貓野化放歸工程,將人工圈養(yǎng)繁育的大熊貓野化放歸,以復(fù)壯野外瀕危小種群。通過(guò)這種積極人工干預(yù)的創(chuàng)造性保護(hù)方式,目前已有10多只圈養(yǎng)大熊貓放歸到栗子坪等地的大熊貓小種群中。2021年10月,我國(guó)宣布正式設(shè)立大熊貓等第一批國(guó)家公園。大熊貓國(guó)家公園面積約220萬(wàn)公頃,涵蓋了約60%的野生大熊貓棲息地,棲息著超過(guò)70%的野生大熊貓個(gè)體。大熊貓國(guó)家公園的設(shè)立,標(biāo)志著我國(guó)大熊貓保護(hù)事業(yè)進(jìn)入新階段。
2016年,世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)在其紅皮書(shū)中將大熊貓的受威脅等級(jí)由“瀕?!苯禐榱恕耙孜!?,反映了我國(guó)在大熊貓保護(hù)領(lǐng)域所取得的顯著成效,彰顯了我國(guó)在自然保護(hù)領(lǐng)域負(fù)責(zé)任的大國(guó)形象。在社會(huì)各界的共同努力下,大熊貓保護(hù)與研究成為中國(guó)人正在書(shū)寫(xiě)的成功故事,為全球野生動(dòng)植物保護(hù)樹(shù)立了榜樣。矚目未來(lái),保護(hù)好我們的“國(guó)寶”,推動(dòng)大熊貓保護(hù)研究事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,必將為構(gòu)建地球生命共同體作出新的貢獻(xiàn)!
(人民日?qǐng)?bào) 作者張澤鈞為成都師范學(xué)院院長(zhǎng))
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