自然进化的基因库——稀树草原

自然进化的基因库——稀树草原

稀树草原覆盖了坦桑尼亚4/5的国土,养育了300多万只野生哺乳动物,其数量超过撒哈拉沙漠以南所有国家野生动物的总和。放眼全世界,没有哪个国家像坦桑尼亚一样拥有如此规模的草原生态系统,其奥妙何在?

2 000万年~3 000万年前,整个东非还被大片热带雨林覆盖,终年潮湿炎热。后来,地质构造逐渐发生了改变。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。大裂谷的东侧逐渐抬升,造就了东非高原。气候发生了改变,温度降低,降雨变少,越来越干燥,大片雨林萎缩、死亡,变成茫茫草原。而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。

一场大雨之后,稀树草原变得生机勃勃

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。瘤胃比另外三个胃的体积都要大得多,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,脚趾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、雨季交替。旱季长达半年,视野所及一片枯黄,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,原本毫无生气的黄土地就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毫米~1 500毫米。

金合欢属的植物极其耐旱,哪怕最干旱的年份也能存活

在一些降雨特别多的年份,草地就变成了森林。但到了旱季,一场大火又将森林烧成了一片灰烬。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,它们给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茂盛,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。稀树草原草的品种主要是马唐和鼠尾粟等茅草,根部浅、营养丰富。在较湿润地区,水蜈蚣属植物的生长占优。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多米汲取水分,即使在最干旱的年份,也无性命之忧。

为了防止和延缓草食动物进食的带刺植物

草食动物和草本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,会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,小到昆虫,大到大象。

如果按照在旱雨季的行动方式,稀树草原的草食动物可以分为两类:迁徙的和不迁徙的。反刍类动物如角马、汤姆逊瞪羚,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,它们的盲肠在进化中变得非常大,用来帮助消化。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。

因为对草的营养要求高,角马必须长途迁徙,以便寻找可吃的青草

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,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。角马主要吃草茎,斑马吃草尖,岩羚吃底部的树叶,黑斑羚吃中部的树叶,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。

人们常常见到1万只~10万只的角马群或斑马群,或数量30头~1 000头的水牛群。但一些小型草食动物,比如岩羚、石羚和犬羚,总是单独或两只在一起行动,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。

岩羚个子小,容易隐藏,没有必要结成群体

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,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,食物短缺的问题就出现了。不过,它们也有各自的应对策略:

花豹在草丛中仔细寻找猎物,它们总是在夜幕的掩护下出击

饥饿的狮子吃乌龟果腹

花豹 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,它们以捕捉不迁徙的小型动物为生,比如野兔、蹄兔、犬羚、苇羚、巨蜥、乌龟等。

狮子 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的队伍。研究表明,塞伦盖蒂中心区的狮群曾迁徙到50公里以外去捕猎。但老弱病残和哺乳期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,草食动物的离开,对所有的狮子来说都是一场严酷考验。

猎豹 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 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。母鬣狗能够长途跋涉到40公里~50公里寻找食物,捕杀体弱的角马、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。

斑鬣狗用吃“移动快餐”的方式解决食物短缺问题

稀树草原上一共有38种肉食动物,彼此之间存在一定的食物竞争。为了最大限度地减少竞争,它们在狩猎时间和目标猎物上采取了不同的方式。

狮子虽然被称为“百兽之王”,仍然需要防范敌人,成群的斑鬣狗敢于攻击落单的狮子,或者吃掉狮子幼崽。性情暴躁的大象和水牛也是狮子的重要威胁。于是,雌狮们组成一个大家庭,共同保护幼狮;雌狮们还把幼狮藏在石头缝或灌木丛中;陌生的雄狮们会结成联盟抵御敌害。

花豹采取的是回避原则,就是尽量避免与大型肉食动物正面遭遇。花豹杀死猎物后会将尸体拖到树上享用,以免被狮子或斑鬣狗打劫。

猎豹是最弱小的猫科动物之一,它们无法抵挡狮子或斑鬣狗的伤害,所以猎豹总是在白天捕猎,因为狮子和斑鬣狗大多在白天歇息。狞猫和薮猫捕捉小型猎物,比如鸟、老鼠和野兔。蝠耳狐、蜜獾和几种獴,几乎以昆虫为食。胡狼则是杂食性动物。

肉食动物之间主要通过气味、声音、形体变化以及身体接触进行交流。

猫科动物主要用气味标记领地,比如狮子、花豹在巡视领地时,会在树干和草上留下尿液,标记领地范围。斑鬣狗会用肛腺排出一种特殊气味,附着在领地边缘的草上。狮子的上颚有一种特殊的嗅觉器官,人们称为“雅各布逊氏器官”(Jacobson's organ),它们在利用这一器官感知气味时,嘴巴张开,眼睛眯起,好像做出一副笑脸。

花豹独来独往,尽量减少暴露自己的机会

狮子必须防范大象、水牛、斑鬣狗等动物

狮子朝灌木上撒尿,标记领地范围

胡狼和野犬能发出短促的尖叫声,大耳朵能够捕捉到细微的声响。狮子能发出巨吼,在晴朗的夜晚最远可传到8公里以外。狮子通过吼叫宣告领地范围,并与远方的同伴交流。它们能从声音中辨别对方的性别、年龄、健康状况和数量。斑鬣狗能发出11种不同的叫声。当表示胆怯和屈服时,它们发出的声音类似人的笑声;当它们招呼同伴时,则发出长音节的尖叫,能传播到5公里以外。

雄狮长有漂亮的鬃毛,鬃毛随着年龄的增长逐渐增加,颜色由金黄色变成棕黄色、棕黑色、黑色。研究表明,雌狮选择配偶时,更青睐鬃毛茂盛和发黑的雄狮。大鬃毛雄狮遭遇的挑战少于鬃毛稀疏或无鬃毛的雄狮。肉食动物在发动攻击时,会更多地使用肢体语言,比如扬起尾巴、竖起鬃毛和耳朵,尽量地使自己显得“庞大”;但当它们表示屈服时,会尽量蜷缩起来,看起来比平时小一圈。

大多数肉食动物通过身体磨蹭表达问候和亲热。狮子通过轻碰头部、摩擦脸颊表示问候。斑鬣狗则通过互嗅生殖器的方式确定对方的身份和社会地位。雌性、母子之间常通过互相舔舐传达彼此的爱意。

雄狮的吼声十分巨大,能够传到8公里以外

杀戮是肉食动物的本色,它们进化出独特而高超的捕猎技巧。

斑鬣狗 传统的观点认为斑鬣狗是纯粹的腐食动物,其实斑鬣狗不仅消灭草原上腐败有毒的动物尸骸,也捕杀年老体弱或生病的动物,包括狮子。斑鬣狗有一颗强大的心脏(占体重10%),能支持它们数小时高强度的奔跑,迫使猎物耗尽体能,束手就擒,然后分而食之。

花豹 花豹是极其神秘的杀手,习惯悄无声息地接近猎物,距离小于3米时才发动攻击,猎物常常来不及反应就被锁喉秒杀。

狮子 狮子是典型的机会主义者,它们或者守候在水源边,等待猎物送货上门;或者潜伏在草丛中,缓慢接近猎物,直到足够近,才跃出将之扑杀。只有对付大型猎物时,狮子才选择集体捕猎,而雄狮往往也在这时参战。

猎豹 猎豹是陆地上跑得最快的动物,但它们不善于隐藏,靠飞一样的速度追上猎物。但猎豹的耐力很差,不能长时间奔跑,否则会窒息而死。

狮子的耐力不佳,它必须慢慢潜伏,尽量靠近猎物

非洲野犬 非洲野犬是非洲捕猎成功率最高的动物,它们能连续奔跑上百公里。非洲野犬没有锋利的犬齿,无法锁喉杀死猎物,只能从不同方向撕扯猎物。猎物还没有咽气,内脏就被非洲野犬从肛门中掏出来吃掉,是真正的生吞活剥。

猎豹极速奔跑追捕猎物

很多时候,肉食动物并不能一次吃光猎物,剩下的部分就成为了腐食动物的佳肴。事实上,狮子和斑鬣狗都吃腐烂的肉。在有些地区,狮子食腐的比例甚至超过了捕食所得,但传统上并不把它们看作腐食动物。稀树草原的腐食动物一般指秃鹫。秃鹫专门以腐烂的尸体为食,可算得上草原清洁工。它们不仅消化高度腐烂的肉,甚至排泄物也能一扫而光。秃鹫的消化系统很特殊,它们的胃中有浓酸,消化道中还有多种酶,能够杀死尸体中的毒素,转化成营养。秃鹫是稀树草原上重要的消费者(有些观点认为秃鹫也是分解者),能够加快生态系统的物质循环。如果没有秃鹫,草原上会尸骸遍野,臭气熏天,滋生严重的传染病。

肉食动物的捕猎

尽管秃鹫的作用显著,但它们还不是生态系统的必备环节,起关键作用的是草原上的那些分解者。分解者指生态系统中细菌、真菌和放线菌等具有分解能力的生物。它们能把动、植物残体中复杂的有机物,分解成简单的无机物,释放在环境中,供生产者(草食动物和肉食动物)再一次利用。

秃鹫扮演着草原清洁工的重要角色

分解者分为两类:一类是细菌和真菌(微生物);另一类是其他腐食性动物(如屎壳郎、蚯蚓等)。分解者对于稀树草原生态系统来说极其重要,如果没有分解者,动、植物残体将会堆积成灾,物质将被锁在有机质中不再参与循环,物质循环功能将终止,生态系统将会崩溃。塞伦盖蒂草原上的屎壳郎,每天能够消灭掉上百万吨的动物粪便。20世纪七八十年代,大面积放牧累积的牛粪令澳大利亚的草场濒临毁灭,澳大利亚政府不得不向中国购买大量屎壳郎。

屎壳郎发现了一堆粪便后,便会用腿将部分粪便制成一个球,让其滚起来。它会先把粪球藏起来,然后再吃掉

塞卢斯禁猎区在过去10年中失去了90%的大象,现存大象数量不足1万头

总而言之,稀树草原的精彩难以尽述,这是地球上最富生机、最为玄妙、最波澜壮阔的地方。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。如今,地球上大部分原野、山川、河流、湿地被人类活动侵占和污染,许多动物消失了,剩余的被迫退缩到一块块狭小的庇护所内苟延残喘,而稀树草原却仍能为东非地区的各种动物提供足够的生存空间。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。塞伦盖蒂国家公园(以下简称“塞伦盖蒂”)每年因偷猎要失去20万只动物;塞卢斯禁猎区(Selous Game Reserve,以下简称“塞卢斯”)在过去10年中失去了90%的大象。如果再不采取有力的保护措施,人类终将失去这些可爱的生灵,导致稀树草原毁于一旦。保护稀树草原,就是保护人类自己。

日出时分的角马和金合欢树,这是稀树草原的典型景色

每当黄昏时分,清风如水,天空澄净。草原上星罗棋布的花岗岩巨石,静静地伫立在落日的余晖中。这些浑厚的巨石历经亿年,布满了风蚀雨剥的痕迹,与色彩斑斓的草原融为一体,好像一块块玉石,散发着古朴、沧桑的气息。远处,一头雄狮攀爬到巨石顶端,带着君临天下的气概,琥珀色的眼睛俯视整个草原,红褐色的鬃毛随风吹起——这就是稀树草原最经典的画面。

狮子是稀树草原最有代表性的动物之一

读书导航