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面臨生存困境的動物活化石

2015-04-29 05:04:40陳章波范航清廖永巖邱廣龍謝蕙蓮林吳穎
科學(xué) 2015年3期
關(guān)鍵詞:棲息地種群

陳章波 范航清 廖永巖 邱廣龍 謝蕙蓮 林吳穎

或許對鱟熟悉的人不算很多,可是在我國東南沿海灘涂上能見到它們身影。每年立夏至處暑是中國鱟的產(chǎn)卵盛期,退潮后在海灘上能撿到雌雄成對的成體鱟。它們頭尾長約60厘米,背部拱起,腹面平整,身后拖著長劍尾,形狀略似倒扣的瓢。別看它們青灰的體色在海灘泥沙間不怎么起眼,鱟已在地球上生活了5億年之久,而形態(tài)上無多大改變,因此贏得了“活化石”稱號。鱟又可供食用以及提煉醫(yī)療檢驗試劑,具有經(jīng)濟(jì)價值;還被我國東南部省份的沿海居民視為吉祥物,從而具有文化價值。但是近年來由于棲息地的劣化、破壞、消失和人類的過度捕撈,鱟類種群大規(guī)模減少,“活化石”生存面臨嚴(yán)重困境,應(yīng)盡快采取有效措施強(qiáng)化鱟的保育,使之避免走上瀕危與滅絕的道路。

灘涂上的“馬蹄蟹”

鱟因為背甲如馬蹄形。故英文稱之為“馬蹄蟹(horseshoe crab)”。它們是海洋底棲動物,世界上現(xiàn)存有四種,包括分布在美洲大陸的美洲鱟,分布在亞洲地區(qū)的中國鱟、南方鱟與圓尾鱟。鱟生活于淺海區(qū),其棲息地隨著大陸板塊的漂移與升沉、大陸架水域的漲退而有很大變化。此外,一二齡稚鱟可仰漂而被海浪帶著走,所以鱟的分布跟海流也有很大關(guān)聯(lián)。圓尾鱟與南方鱟分布在南亞;中國鱟分布較廣,但也只在熱帶、亞熱帶與溫帶海域。四種現(xiàn)生鱟都分布在河口附近,其中鱟屬的中國鱟跟南方鱟多生活于沙地,圓尾鱟則生活于紅樹林的泥灘地。

鱟的一生需要三種棲息地,以中國鱟為例,一是鄰近高潮線地帶、沙礫為主的產(chǎn)卵場:二是泥灘——稚鱟用來成長的孵育場:還有一種為海面下水深約20-30米的成長及成熟區(qū)。在鱟的成長過程中,綠豆大小的受精卵孵化出像三葉蟲(出現(xiàn)于5_3億年前寒武紀(jì))的稚鱟,稱為一齡稚鱟,此時它的口還沒有張開,消耗體內(nèi)的卵黃繼續(xù)發(fā)育成長。脫殼之后長出劍尾為二齡稚鱟。開始能在灘涂上覓食,而爬行時留下一條“川”字形的走痕。它一面脫殼成長,一面朝海遷移。每次脫殼身體約增大1.3倍。在潮間帶生活的稚鱟體色呈黑色,俗稱“黑皮鱟”;長到手掌大小,多已在潮下帶活動,體色呈黃色,俗稱“黃皮鱟”。直到脫皮長成成熟個體,不再脫皮,才呈現(xiàn)雌雄外觀上的明顯差異。夏天大潮將至?xí)r,雌鱟與雄鱟一同到高潮線沙灘地產(chǎn)卵及授精。

中國沿海一帶常見的鱟種類為中國鱟與圓尾鱟。中國鱟分布于長江口以南的東海與南海海域,主要活動棲息地為泥沙質(zhì)之海岸地帶。成鱟會于大潮期間游動。并爬行至高潮線附近產(chǎn)卵,因此海灘的坡度與寬度以及粒徑皆會影響成鱟的產(chǎn)卵行為。稚鱟則偏好含水量高、開闊之泥地。廣西北海有典型的中國鱟棲息地。圓尾鱟分布于中國的北部灣海岸、雷州半島以及海南島的紅樹林區(qū)。廣西一帶有眾多河口及海灣,為圓尾鱟的產(chǎn)卵場。新加坡的生物學(xué)家利用聲吶追蹤標(biāo)記圓尾鱟的個體運動,發(fā)現(xiàn)圓尾鱟個體移動的范圍大部分局限于河口,并無往外遷移至外海的行為。廣東與廣西交界的河口、海灣地帶,其陸源河口區(qū)有廣東的湛江紅樹林保護(hù)區(qū)高橋片區(qū),其灣內(nèi)有廣西的山口紅樹林保護(hù)區(qū),都分布有圓尾鱟,而在海灣外海的廣西合浦儒艮保護(hù)區(qū)分布有中國鱟。灣內(nèi)同時有兩種稚鱟分布。在香港沿岸的沙灘,常可見圓尾鱟與中國鱟共棲的狀況,而較外海的海草床也常見中國鱟與圓尾鱟稚鱟,因而認(rèn)為海草床是中國鱟與圓尾鱟稚鱟的重要棲息和覓食場所。

地球上的“活化石”

鱟是古老的無脊椎動物,在分類上屬于節(jié)肢動物門肢口綱,與寒武紀(jì)就已出現(xiàn)的三葉蟲有密切的親緣關(guān)系。迄今發(fā)現(xiàn)的最早鱟化石產(chǎn)生于5億年前的奧陶紀(jì),在我國云南羅平一帶則有2.4億~2.5億年前三疊紀(jì)的鱟化石出土。在化石證據(jù)上,鱟的一個分支分布于中歐至北美洲,另一個分支經(jīng)由印度洋分布到東南亞,再北上東亞,到長江口以及日本南部。比較鱟化石與現(xiàn)生的鱟會發(fā)現(xiàn),歷經(jīng)漫長年代,鱟在外形與構(gòu)造上幾乎不變,是名副其實的“活化石”。

鱟之所以能成為活化石,可以從其形態(tài)、器官構(gòu)造及生化方面的優(yōu)勢上尋找原因。成鱟個體大,頭胸甲的背部呈拱形,甲殼堅硬能耐壓,抗性佳且外形圓弧狀、阻力小,埋入土中時產(chǎn)生真空,不易被捕食者翻轉(zhuǎn);腹面平整,背部拱形,體內(nèi)空間大,有利于增加血液供應(yīng)和生殖細(xì)胞生長:整體呈流線型,有兩處彎折,分為頭胸部、腹部及尾節(jié),便于水中運動;背甲上有復(fù)眼及單眼,成像清晰,能讓成鱟在混濁的水中找到配偶:頭胸部的腹面有六對步足用以爬行,腹部的腹面有生殖厴及稱為“書鰓”的成排鰓片,可擺動,利于游泳;長劍尾如同風(fēng)箏的長尾巴,能幫助運動時保持平衡及翻正身體。雌鱟與雄鱟在外形上亦有頗多差異:雌大雄??;雌的頭胸部前緣平滑,雄的前緣左右各有一凹陷;雄鱟腹部外側(cè)緣有六對棘,而雌鱟后端的三對棘縮短了;雄鱟腹面第一及第二對步足前端呈鉤狀,雌鱟則為鉗狀,有利于雄鱟緊抱雌鱟形成假交配,有利于共同挖掘產(chǎn)卵窩并同步產(chǎn)卵、排精,提高授精率。還有,鱟的血液里含有一種凝結(jié)因子,能困住真菌以及會產(chǎn)生內(nèi)毒素的革蘭氏陰性菌,在病菌周圍形成凝膠,阻擋病菌入侵并使傷口愈合。

總之,鱟在外形、生殖力、自愈力及棲息地的多樣性等方面展現(xiàn)了諸多的適應(yīng)能力,這些可能構(gòu)成其抗御各種環(huán)境挑戰(zhàn)而長久延續(xù)自身種群的內(nèi)在原因。換言之,鱟作為地球上存在歷史最久的一個現(xiàn)生物種,自有其“得天獨厚”之處。

擁有多方面價值的“夫妻魚”

在飲食、民俗、醫(yī)藥、基礎(chǔ)科研、生態(tài)保護(hù)等各個方面,鱟都有其獨特價值。首先鱟肉和鱟籽味道鮮美,可做餐桌上的佳肴。中國鱟常在春夏季雌雄成對到海灘上交配產(chǎn)卵,被人看見“形影不離”的樣子,所以有“夫妻魚”之稱。在閩南語發(fā)音中,“鱟”與孝順的“孝”同音,而有“孝道”上的引申。此外,在廈門對岸的金門,鱟殼彩繪后掛在家門上,作為辟邪和保平安之用。

鱟在醫(yī)藥上亦有用武之地。鱟殼能人藥治療咳嗽、跌打損傷及燙傷。更重要的是,尤其中國鱟與美洲鱟的血液可用于生產(chǎn)檢測革蘭氏陰性細(xì)菌的鱟試劑。這種試劑稱為鱟變形細(xì)胞溶解物,能夠用來檢驗接觸人體內(nèi)部的醫(yī)療器具、藥物或疫苗等是否帶有感染內(nèi)毒素。最近,鱟試劑還被延伸應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測方面,以檢驗海水、淡水、空氣等之中是否存在過多的革蘭氏陰性細(xì)菌。但是制造鱟試劑要提取藍(lán)色的鱟血,會導(dǎo)致鱟死亡。

在生命科學(xué)的基礎(chǔ)研究上,鱟是值得重視的對象。鱟作為一個“活化石”物種引起古生物學(xué)家很大興趣,有助于探明古生代海洋無脊椎動物的演化。而神經(jīng)科學(xué)家哈特蘭(H.K.Hartline)曾以支配鱟單眼和復(fù)眼的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為對象,通過實驗揭示視覺神經(jīng)信號處理的規(guī)律,從而獲得諾貝爾獎。另外,鱟能冬眠也能夏眠,其內(nèi)在的生理和生化機(jī)制是什么?探討這樣的課題能幫助人們更深入地洞悉動物習(xí)性的生理學(xué)規(guī)律,乃至開發(fā)新的生化產(chǎn)品。

在自然生態(tài)平衡中,鱟扮演了重要角色。一方面,鱟可以作為海岸生態(tài)系健康的指標(biāo)。它們以淺海海溝、潮間帶沙灘和灘涂、紅樹林沼澤、河口及海草床作為其居所、覓食場所、產(chǎn)卵場和孵育場。當(dāng)鱟族群在海岸地帶興盛繁衍時,海岸生態(tài)系就是個健康的系統(tǒng)。有健康的海岸生態(tài)系,才能給人類提供豐富的、安全的、持久的生態(tài)服務(wù)。另一方面,鱟在海洋食物鏈中也扮演重要角色,它們的食物涵蓋植物、動物、碎屑,是捕食者也是被獵捕者,其卵和幼體是鳥類和其他大型海洋動物的食物來源。

困境和保育

遺憾的是,古老而且擁有多種價值的鱟,正陷入種群大量衰退的困境。在中國,較健全之野外中國鱟族群見于福建、廣東、廣西與海南等地區(qū),但因近岸漁業(yè)活動的活躍與海岸潮間帶的開發(fā),棲息于沿岸淺海及潮間帶的中國鱟族群受到嚴(yán)重的威脅。沿海一帶漁民表示有多年未見中國鱟上岸產(chǎn)卵。近年來,珠江口以北的海域已很難發(fā)現(xiàn)中國鱟的存在;而族群較完整的北部灣,鱟數(shù)量也從1990年代以前的60萬-70萬對,驟降為2010年左右的每年約30萬對。在福建平潭的研究顯示,中國鱟的數(shù)量在1954-2002年間,產(chǎn)量呈指數(shù)下滑,由1954年的1000對/日的產(chǎn)量,下降至2002年的4對/日。最近在福建一帶海域?qū)c進(jìn)行普查時幾乎一無所獲,可見鱟物種岌岌可危。

造成鱟類種群的大規(guī)模減少,原因何在?棲息地劣化、破壞及消失和人類過度捕撈是主因。海岸大規(guī)模開發(fā),進(jìn)行填海造陸、造港和構(gòu)筑海岸防護(hù)工程,直接導(dǎo)致成鱟產(chǎn)卵場及稚鱟孵育場消失。海岸開發(fā)也造成鱟的棲息地被切割、不連續(xù),使種群密度降低,遺傳多樣性降低,種群間交流受限,從而越發(fā)危及鱟種群的生存與拓殖。海岸開發(fā)引起海岸地形改變,也直接沖擊海岸輸沙平衡,造成海灘沖蝕或淤積,不再適合鱟的居住。棲息地的污染,例如有毒物質(zhì)進(jìn)入,直接傷害或間接地?fù)p害鱟的食物的量與質(zhì)。為了食用和采血而過度捕撈,或者因漁撈而使鱟成為副漁獲物,都會造成鱟資源損失。待袋網(wǎng)或流刺網(wǎng)作業(yè)不僅阻擋成鱟上岸產(chǎn)卵,還容易使鱟遭到纏絆而死亡。全球氣候變暖給鱟生存的海岸地帶造成威脅,如海平面上升、富營養(yǎng)化,這些也是鱟種群面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

面對鱟的生存困境,保育工作應(yīng)及時加強(qiáng)。切實措施之一是對鱟棲息地及鄰近小區(qū)加以保護(hù),具體地說就是:保護(hù)潮間帶濕地,包括灘涂、沙灘、紅樹林和海草床,并以鱟作為保護(hù)該類生態(tài)系統(tǒng)之“旗艦物種”;推動鱟棲息地周邊地區(qū)可持續(xù)發(fā)展,制止可能影響不同生境間連通性或可能改變自然過程(如潮汐流向、輸沙作用)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展活動;開展生態(tài)修復(fù),以恢復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng),并復(fù)育野生種群;解析鱟生存所需之關(guān)鍵生境,以利采用海洋與海岸綜合經(jīng)營管理途徑來解決或減緩鱟完成生活史所需各棲息地當(dāng)前所面臨之威脅:提供獎勵措施,使保護(hù)區(qū)與鄰近社區(qū)之發(fā)展共存共榮,并在不影響鱟野生種群的情況下,發(fā)展鱟試劑產(chǎn)業(yè)。為了有效增加鱟的種群數(shù)量,還需努力突破某些瓶頸限制,例如縮短一齡及二齡稚鱟的生長時間,增加二齡稚鱟的成長及脫殼成功率,研發(fā)稚鱟的標(biāo)記方法,研究成鱟越冬行為與生殖腺成熟的關(guān)系,改進(jìn)放流技術(shù)以及評估放流成效等。在稚鱟的飼育上,要使食物攝人大于活動代謝。在稚鱟的放流上,要改善標(biāo)記技術(shù)以追蹤放流的成效。還可野外引入成鱟產(chǎn)卵,減少室內(nèi)人工繁殖及飼育的繁重工作。此外,在法制上提升中國鱟作為國家級保育物種,也是亟待考慮的問題。

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