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城市达尔文主义:物种如何进化以在城市中生存

在城市地区,快速自然选择的力量正在导致动物显著的基因变化。荷兰生物学家Menno Schilthuizen采访耶鲁E360从中央公园的老鼠到波多黎各的变色龙。

人类在天然世界上施加的前所未有的影响是在这一时代给出的人类中的一个。现在,在他的最新书中,达尔文进城进化生物学家Menno Schilthuizen探讨了如何影响迅速达到植物和动物的基188最新下载地址因。

在采访中耶鲁环境360.Schilthuizen.他是该研究所的一名研究人员Naturalis生188金博网注册就送188物多样性中心在荷兰和莱顿大学教授,描述了如何通过快节奏的自然选择,城市和郊区的生物在基因上发展,以处理人类的全能。例子比比皆是。一些鸟类的城市人口,调整到交通噪音,正刚刚唱得唱得辛苦,比其乡村表兄弟更高的休息。中央公园的白脚小鼠正在更好地满足纽约人偶然下降方式的脂肪食品。加勒比蜥蜴正在进行基因驱动的物理变化,以便他们可以更好地沿着城市表面的操纵,而不是树木的粗糙树皮。

Menno Schilthuizen.

Menno Schilthuizen.

希尔修森还讨论了一些挑战当前保护正统学说的理论,例如,在城市环境中,那些使孤立的野生动物种群连接起来的走廊可能并不总是有利的,因为“对这些动物来说,适应当地非常特殊的条件是很重要的。”尽管如此,希尔修森说,一些物种适应城市生活的能力丝毫不能减轻保护地球上剩余自然区域的紧迫性。他说:“你可以欣赏在非常人工的人造环境中(比如城市)发生的进化。”“但是,作为一个受生物多样性启发的人,对我来说,失去那些需要在未被开发的地188金博网注册就送188区生存的物种将是一个悲剧。”

360年耶鲁大学环境:你写了一些有趣的例子,说明物种是如何在城市环境中迅速变化的,包括美国悬崖燕子,它们的翅膀变得更短了,这样它们就能在迎风而来的汽车面前更快地垂直起飞。还有纽约市白足鼠的例子,它们在不同的公园里以孤立的种群生活。这些种群在基因上有什么不同,是什么压力导致了这样的分化?

Menno Schilthuizen:这是由此完成的工作Jason Munshi-South来自福特汉姆大学.他在他观察的几个公园中发现了许多不同的基因。它们似乎主要与饮食有关,但也有一点与污染和抗病能力有关。在中央公园,他发现那里的老鼠有两个基因似乎已经进化了方向不同而其他孤立的老鼠数量,和这些基因与抗黄曲霉素,这是一个有害的化合物,是坚果感染时形成一种特殊的真菌生长在废弃的花生,例如,许多哺乳动物是有毒的,包括我们自己。第二个基因与适应高脂肪饮食有关。到目前为止,中央公园是他参观过的公园中参观人数最多的。每年有2500万游客去那里,当然,他们会留下垃圾食品,丢弃的坚果,麦片棒,以及其他你想吃的东西。据推测,那里的老鼠从这些人类来源的食物中获得了相当大的一部分营养,这些食物更油腻,可能含有黄曲霉毒素。

“通过走廊将种群连接起来的想法可能并不总是正确的,因为当地的进化对这些动物来说很重要。”

e360:你还举了其他一些例子,说明一些植物和动物是如何通过自然选择适应我们的交通噪音,我们使用道路盐,重金属,城市灯光的。还有波多黎各冠蜥蜥的脚垫。跟我说说这个城市引发的基因变化的例子吧。

Schilthuizen:变色龙从一开始就是进化的典型代表之一。在自然条件下,它们在加勒比地区形成了数百种不同的物种。有一种物种生活在波多黎各,既生活在森林里也生活在城市里。

在森林里,这种特殊的alole蜥蜴在树枝上运行,捕获昆虫,但在城市中,它主要围绕人类结构,在墙壁和窗户上,大而且经常在森林里更平滑的表面。这些蜥蜴需要密切地抓住它们的基质。当他们从一个高度落下时,他们足以打破骨头。所以他们有脚趾垫,就像壁虎一样,用薄片,帮助他们抓住表面。但有时他们会堕落,这当然是从落下的动物来源于落下的动物,或者动物不能在表面上足够快地移动以摆脱捕食者的方式或让猎物自己。

我们看到在城市里,它们的腿变长了获得更多的这些薄片在他们的脚下。这个想法是,城市里的表面更光滑,所以它们需要更好的抓地力。而且,因为森林里的表面通常比树枝更大更平,蜥蜴需要更长的附肢来更快地移动和更好地抓住。有一些很好的视频,你可以看到这些森林蜥蜴,当你把它们放在一个铺着瓷砖的,很滑的城市斜坡上,它们真的很难正确地走上去,而一个城市蜥蜴跑起来就像没有任何问题一样。克里斯汀温菲尔[华盛顿大学的博士后研究助理]是一名研究员致力于这一点。

左图是一种来自森林的波多黎各变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙。
左图是一种来自森林的波多黎各变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙。

左图是一种来自森林的波多黎各变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙,右图是一种适应城市环境的变色龙。视频由Kristin Winchell提供

e360:她做了这些城市和森林蜥蜴以同样的方式提出的研究,并看到了真正的遗传变化。

Schilthuizen:这是一种非常重要的实验,很多研究人员都在做这些所谓的普通花园实验,你从城市和森林这两个不同的栖息地,得到蛋或幼小的动物,你把它们带到实验室,在相同的条件下,如果你仍然看到差异,那么很明显这是进化和基因。

e360:与碎片威胁野生动物的概念,现在是城市碎片可能实际上有助于某些城市群体的理论。我在南加州的山猫们特别思考。

Schilthuizen:在洛杉矶,山猫的数量有一部分是城市人口,它们实际上正在入侵人类占主导地位的地区。他们可以很容易地穿过花园和街道,但有一件事他们不能通过真正的高速公路。在这一地区,两条主要公路将山猫生活的区域一分为二,但它们很难从一个区域穿过到另一个区域。野生动物学家劳雷尔·赛里发现,你可以在山猫的基因中看到这四个部分的模式。这些基因标记在每个区段都是不同的,这表明它们在每个区段内混合很多,但它们很少跨越高速公路,所以这四个区段基本上是独立进化的。

在那里一个特定的部分是疥疮流行病吗这是一种由在这些大型猫科动物皮肤下挖洞的螨虫引起和传播的疾病,而山猫不小心吞下的杀虫剂往往会加剧这种疾病,使它们的免疫系统变得更弱。似乎因为在过去的15年里有那么多的山猫死于这种疾病,存活下来的是那些拥有特别擅长抵抗这种疾病的基因的山猫。如果这四个部分的山猫互相接触,也不确定同样的事情是否会发生,因为需要抗性的一个种群可能已经被来自其他种群的基因淹没了,与阻止纽约白足鼠适应当地环境的原因相似。

因此,当局部适应时,通过走廊连接群体总是好的想法可能并不总是如此,当地的适应来处理非常具体的当地条件是对这些动物都很重要的东西。

“如果我们想让城市更绿色,那么最好的候选者将是已经适应城市环境的物种。”

e360:城市环境甚至对交配有影响。在20世纪80年代,少数黑眼君科斯,直到那时曾在山地森林中养殖,在加利福尼亚州圣地亚哥开始保持一年四季。有人发现,女性城市鸟类优于尾巴的白色羽毛很少的男性,而他们的森林同行寻找有很多白色羽毛的家伙。那里发生了什么?

Schilthuizen:所以在竞争领土在那些山林他们通常住在哪里,这是非常重要非常明亮,白色的颜色在你的尾巴,很黑羽毛在你头上,也最引人注目的是那些最积极和最成功的捍卫领土。山上的领地非常重要,因为有昆虫的季节很短。你需要保护你的领地不受其他雄性的侵犯这样你的雌性就能在为数不多的昆虫上至少孵出一窝卵。但在圣迭戈,在海平面上,这是一个城市环境,所以有充足的食物,它们可以在一年中很早就开始繁殖。它们一年中很容易就会有三四个巢,而维护领地的重要性也不再那么重要了。对雌性来说,更重要的是雄性帮助抚养幼崽,而不是与其他雄性争斗。你可以看到雄性的颜色在改变,雌性的偏好也在改变。所以在城市里,白色的尾巴正在消失头部的黑暗也变得不那么引人注目了,大概是因为这些东西在保卫森林领土方面很重要,而在城市里已经不那么重要了。

e360:所以你需要在这个城市中的更善良,温和的男性?

Schilthuizen:没错,有点像都市美男垃圾。

在洛杉矶的格里菲斯公园里,一只被陷阱相机拍到的山猫。

在洛杉矶的格里菲斯公园里,一只被陷阱相机拍到的山猫。国家公园服务

e360:你对城市环境中的非本地物种有一些有趣的想法。你说绿色城市建筑必须接受这样一个事实许多成功进化并适应了城市环境的植物物种并不是原生的,所以那些是绿色城市规划者应该使用的植物。

Schilthuizen:首先,无论如何,都市环境都是融化的锅。在大多数城市中,生态系统中的主要球员是人们带来的物种,这些物种不一定是本土物种,因此对于城市生态系统的顺利运行最好的物种可能不是本土物种。更重要的是,我认为,如果我们想让城市更环保,那么最好的候选人将是已经适应城市条件的物种,而不是你从花园中心的目录中挑选出来的物种。最好得到已经经历过长期适应城市条件的物种,这些物种是您在城市空缺地区占有的物种。并且你会发现许多人实际上异国情调,因此也可能是最适合在绿色屋顶或绿墙上或你想要在城市设计的任何绿色的种类。

e360:你很坚定地认为,这本书的主旨不应该被误解为:“嘿,一切都好,因为自然正在适应我们日益城市化的世界。”

Schilthuizen:我认为这是一个非常有趣的过程来研究野生物种对人类创造条件的适应,你可以看到非常快速的进化适应的例子。但重要的是要意识到快速进化的另一面是大量的死亡。要想进化得非常快就必须要有很大的区别在成功的个体和没有成功的个体之间。所以我们看到的进化的物种只是一些幸运的物种,它们有一些变异,能够在我们强加给它们的人工条件下生存。这背后可能是一个更大的物种群体,他们无法适应我们创造的环境的变化。所以不是所有的物种都能适应,因为我们没有看到不适应的物种。他们简单地消失了。他们灭绝了。它们只能在原始地区生存。

作为一个生物学家和一个受到多样性启发的人,对我来说,失去那些需要在未被开发的地区生存的物种将是一场悲剧。因此,为了保护地球上的大部分生物多样性,我们仍然需要保护那些未被开发的地区。188金博网注册就送188与此同时,你也可以欣赏在那些人工建造的环境中发生的进化,比如城市。

“我的愿景是建立一个城市演变监测系统,通过这个系统,我们可以利用公民科学不断观察这个过程的发生。”

e360:你在书中讨论了公民科学家,你提出了一个想法叫做"城市Evo Scope "这意味着什么?

Schilthuizen:它只需要在城市里的人们观察,特别是拍摄或以其他方式记录城市动植物的出现。在荷兰,我们正在运行一个试点项目用公民科学绘制城市进化图,人们拍摄一种特殊的蜗牛,小树林蜗牛,它的壳有很多不同的颜色。我们有一些证据——我们正在用公民科学来测试——城市里的炮弹比城市外的要轻,因为城市的热岛在城市中创造更高的温度因为较浅的外壳颜色比较深的外壳颜色更好地反射热量。所以我们有多达10000只蜗牛的照片是由民间科学家拍摄的,他们把照片上传到一个网站上。我们仍然需要与检查所有这些照片的人类验证器合作,但有了人工智能,应该很快就可以使用图像分析和图像识别来自动完成这一工作。然后我们可以把它推广到其他城市的动物和植物。

我的愿景是建立一种城市进化的自动监控系统通过它,我们可以利用公众来不断地观察这个过程,甚至可以发现我们甚至不知道正在进化的物种的城市进化。这也是普通大众真正开始理解进化过程的一种方式,并开始意识到即使是在自家后院,你也可以看到它。