亚马孙青蛙濒临灭绝,科学家争分夺秒研究!

巴西马瑙斯——一位研究人员弯腰俯身于堆积在森林地面的落叶层中,用定向麦克风试图捕捉一种独特的蛙叫声。识别小青蛙的声音通常是发现新物种的确凿证据之一。此时正值夜晚,他穿着长衣裤以防蚊虫和蚂蚁叮咬,双脚穿着靴子以保持干爽。在亚马逊地区寻找两栖动物并不需要高科技设备;这实际上可以追溯到20世纪初博物学家的探索时代。

巴西亚马逊联邦大学生物学家兼教授伊戈尔·凯费尔如此描述在亚马逊寻找两栖动物的典型野外工作日常。他是2019年描述双舌亚马逊蟾蜍研究团队的成员之一。这种小蟾蜍的详细描述让人明白找到它有多么困难:雌蟾蜍体长约2厘米(不到1英寸),棕色头部和背部让它们在树叶和树枝间“消失”。

亚马逊盆地拥有约1525种两栖动物,是全球青蛙(包括蟾蜍和树蛙)多样性最高的生态系统。然而,目前仅有约810种有确凿的分布记录。因此,在野外发现科学界未知的新物种并非不可能。

“几乎每次在偏远地区进行考察,你都会带回不止一个新物种用于综合研究,”凯费尔表示。

但他补充说,在野外发现一个物种、进行分析并发表描述“至少需要五年”。

这种源源不断的新发现掩盖了另一个事实:2001年至2010年间,巴西关于两栖动物的研究中,只有12%聚焦于亚马逊物种,而大西洋森林则占60%。这表明研究集中在巴西东南部,同时也揭示了在世界最大热带雨林开展研究的一些困难,例如基础设施有限、难以到达的区域以及缺乏专业人员。

“了解两栖动物的生物学家才是亚马逊真正濒危的物种,”凯费尔说。

全球有超过2000种两栖动物受到威胁,使它们成为地球上最脆弱的脊椎动物群体。其中,48%直接受到栖息地丧失的威胁。这为亚马逊两栖动物知识空白增添了另一层复杂性:我们可能甚至不知道它们的存在,就已经在失去整个种群。

为什么亚马逊有如此多的两栖动物物种?

从上方俯瞰,亚马逊雨林看似一片无缝的绿色区块,但实际上它由不同栖息地的马赛克组成:旱地、洪泛区、溪流和季节性淹没区。对于只有几厘米长的两栖动物来说,这种异质性更为明显。即使在人类眼中看似均一的一片森林中,湿度、森林高度、土壤类型和水质的细微变化对两栖动物也是决定性的。

“数百万年来,物种在这些多样的栖息地和不同的环境条件下多样化并特化,”凯费尔说,“这意味着它们以非常独特的方式适应了不同的地方。即使在一个大型两栖动物群体内部,我们发现物种之间存在非常细微的差异,但这些差异足以让我们识别出一个新物种。”

这些细微差异最显著的例子见于盘蛙属物种,因其圆而扁平的外形而被称为盘蛙。这些物种生活在地下,繁殖期短,因此难以观察。过去被认为是单一物种的谱系,现在只有通过结合基因检测、叫声监测和基于3D模型的骨骼分析等方法才能区分。

正是这种多样性吸引凯费尔来到亚马逊。他原本来自南部的南里奥格兰德州,2008年与朋友达亚尼·科尚(现为塞阿拉州阿卡劳河谷州立大学教授)一起抵达亚马逊州首府马瑙斯攻读博士学位。科尚的研究重点是亚马逊鱼类,但她被同事说服,也投入了对小青蛙的研究——这是一个科学家们仍有许多发现的领域。

科尚表示,亚马逊的多样性不仅体现在物种数量上,还包括丰富的繁殖行为。她以青蛙为例,大多数学生被教导青蛙经历两个生命阶段:先成为蝌蚪,然后变态为成体。

“然而,在亚马逊,一些物种面临这种模式非常复杂的变化,例如亲代照顾,或者蝌蚪从卵中孵化后立即自由生活,”科尚说,“有些在产卵于水中;有些则产卵于潮湿的土壤中。还有一些物种我们只知道它们的成体阶段,而从未见过它们的蝌蚪。”

这些差异也对科尚的生理学研究领域构成了挑战:科学家需要了解这些生物体的功能和过程,从细胞到组织和器官。最重要的是,他们需要了解它们在日益增加的环境压力下如何运作,包括气候变化的影响。

“当我们谈到气候变化和两栖动物时,最大的问题是哪些物种会生存下来,哪些不会,以及这个过程将如何发生,”科尚说,“对于两栖动物来说,紧迫性更大,因为它们具有使其尤其容易受到气温升高和气候干燥影响的特征,例如依赖皮肤湿度的皮肤呼吸。关于亚马逊的数据很少意味着对这些过程和风险了解不足。”

巴西国家科学技术发展委员会的数据显示,该国北部地区(包括大部分巴西亚马逊地区)只有五个研究组的项目中正式研究两栖动物;其中三个系统性地专注于两栖动物生态学和生理学。

蒙加贝的检索发现,过去10年发表了9062篇关于亚马逊两栖动物的科学文章,其中只有3%明确描述了新物种。另一方面,气候一直是科学文献中的核心主题:尽管关于两栖动物对较高温度的耐受性及其适应能力的数据仍然存在空白,但关键词出现在3411篇论文中。

气候变化与杀虫剂:新出现的灭绝风险

亚马逊地区的气候变化情景不仅包括更炎热的日子,还包括更严重的干旱期,正如2023-2024年已经观察到的那样。研究表明,长期干旱的增加将导致青蛙栖息地丧失增加高达33%。

除了这一风险,气候变化还与影响两栖动物的其他因素相互作用,例如杀虫剂和重金属造成的水污染。生物学家吉列尔梅·阿赞布雅正研究这些在亚马逊文献中仍鲜有探索的相互作用。

“我面临的最大挑战之一是缺乏针对亚马逊等热带环境的相关研究,”他说,“我们最终不得不依赖欧洲或北美的结果,这妨碍了与我们的现实进行比较。”

在2月发表的一篇论文中,阿赞布雅测试了变暖以及暴露于杀虫剂灭多威(一种用于作物且水溶性极高的剧毒物质)对两个物种(金牛圆头蛙和红眼树蛙)蝌蚪的单独影响。在第二阶段,测试了在26.5°C和30°C下暴露于灭多威的效果。

在这两个物种中,较高的温度降低了动物的最终质量。“当温度升高时,它们的新陈代谢加速,阻碍了体重增加,”阿赞布雅说。

随着温度升高和新陈代谢加快,蝌蚪的呼吸也增加,这可能解释了为什么它们在更暖的情景下更容易吸收水中的物质。对于金牛圆头蛙,联系很明显:热量使灭多威的致死毒性增加了一倍。

但结果也表明,自然界中没有绝对,物种对多重压力因子的反应各不相同。在致死性方面,树蛙红眼树蛙对灭多威敏感,无论温度如何。

对于阿赞布雅来说,物种间的这种变化是核心要点。正是因为物种多样性如此之高,对相同条件的反应也不同。因此,对这些动物及其生活方式的了解不足意味着我们无法完全理解这些挑战的影响或哪些物种可能面临更大风险。

无论如何,阿赞布雅说,适应温度或物质会对两栖动物造成损害,即使是对最具有抵抗力的物种也是如此。“体型缩小,导致动物更瘦更小。虽然它们具有抵抗力,但可能具有较低的生殖适应性,并面临繁殖挑战。有时动物能耐受较温暖的环境,但仍处于长期可能不可持续的压力水平,导致生物体崩溃,”他说。

h2>我们即将失去什么?

为两栖动物保护发声可能很困难:这些被社会视为“恶心”的小青蛙面临着无形的威胁,它们对生态系统的贡献很少被重视。在塞阿拉联邦大学,卡罗琳·塞隆试图用一个有力的论点改变这一现实:金钱。

“通过提议研究来评估巴西两栖动物的经济价值,我们希望与那些影响国家决策的人合作,考虑到农业企业在政策制定中的重要作用,”她说,“我们希望建立两个世界之间的对话:保护世界和生产世界。”

这项仍在进行中的研究估计,两栖动物仅通过食用危害作物的昆虫,就帮助巴西避免了11.8亿美元的农业损失。例如,在塞拉多生物群落的种植园中,两栖动物可能每年节省约50万美元的杀虫剂,因为它们在这些地区吃掉约3亿只无脊椎动物。

它们在公共卫生中也发挥作用,尤其是在热带地区。随着两栖动物的减少,对蚊子等疾病媒介(可传播疟疾和登革热)的自然控制部分丧失。在中美洲进行的一项研究发现,与两栖动物种群丧失相关的疟疾病例增加。

“因此,存在一种协同风险,”塞隆说,“两栖动物种群丧失可能导致农村和城市地区杀虫剂和杀虫剂的使用增加,这反过来又会造成新的污染和环境中毒。”

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