特大泥石流与汪洋孤岛上的生命

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Image caption 泥石流会把动植物带往海洋(图片来源: Christopher Nicholson/Alamy)

科学家们一直对动物如何抵达位于大洋中央的偏远岛屿感到不解。对此曾经有过多种解释,但是科学家们最近发现了一个重要因素:泥石流。

科学家对加那利群岛(Canary Islands)上的象鼻虫进行研究后发现,象鼻虫能够藏身于由于泥石流而漂入海洋的大块土壤和植被组成的漂流筏里,并最终漂流到另一块土地上。

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Image caption 鸟类能够通过飞翔抵达大海中的岛屿(图片来源: Wild Wonders of Europe/Relanzón/naturepl.com)

很多岛屿上分布着奇特的动植物,例如加拉帕戈斯群岛(Galápagos)上的巨龟和毛里求斯岛上早已灭绝的渡渡鸟(dodos)。岛屿上为何出现这些奇异物种的原因在于:它们往往是在没有大型捕猎者(天敌)存在的情况下独自演化而成的。

那么,这些物种的祖先当初是如何到达这些偏远岛屿的?这一直是一个未解之谜。

鸟类等能够飞翔的动物,以及会游泳的动物能到达遥远的岛屿,这一点很容易理解。但是巨龟等行动迟缓、在陆地上生存的动物是怎么做到这一点的?

对此,人们曾经提出过多种解释。其中一个解释是:海岸地区爆发洪水时会将树木和植被等冲入海中形成"天然漂流筏"。如果漂流筏上面的动物可以长时间不依赖淡水生存,就会活着被洋流带到岛上。尽管成功的概率很低,但是只需成功几次就足以让动植物占领一座岛屿,而大多数岛屿都有数百万年的漫长历史。

然而,漂流筏还不足以解释所有问题。例如,当洪水把树木植被冲入大海时,动物必须正好呆在上面。此外,也解释不了内陆物种迁往岛屿的真正原因。

一项新近研究表明,特大泥石流曾经在物种演化史上起到了重要作用。

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Image caption 帕尔玛岛海岸(La Palma)(图片来源: Wild Wonders of Europe/Relanzón/naturepl.com)

特内里费岛(Tenerife)自然物种及农业生物学研究所(Institute of Natural Products and Agrobiology in Tenerife)研究人员布伦特·埃莫森(Brent Emerson)和同事提出,"特大泥石流"曾经使携带大量小动物和无脊椎动物的整片森林脱离大陆。

研究小组使用DNA指纹法对非洲西海岸加那利群岛中的帕尔玛岛(La Palma)上的象鼻虫进行了分析。他们发现,帕尔玛岛象鼻虫的DNA和位于从此往东120km的特内里费岛上的象鼻虫完全相同。

研究发现,帕尔玛岛象鼻虫的DNA与位于特内里费岛北部,海拔700米的奥罗塔瓦山谷的象鼻虫最为接近。而这里的象鼻虫不大可能被海岸洪水冲入大海。

然而,大约60万年前,特内里费岛北岸曾经发生过一次特大泥石流。在短短几分钟之内,携带着原始动植物的大片土地脱离了特内里费岛,漂进大西洋。

这块布满植被的巨大土地向西漂向帕尔玛岛,并在4-13天后抵达了那里。埃莫森说,今天的洋流方向和大滑坡发生时没有发生变化。

"让我们最感惊讶的是,学术界之前从未提到特大泥石流在物种演化中起到的作用,"埃莫森说。

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Image caption 特内里费岛上的奥罗塔瓦山谷(图片来源: imageBROKER/Alamy)

类似加那利群岛的火山岛经常发生这种特大泥石流滑坡。这种学术界称之为"后山侧翼崩塌"的现象通常是由于地震引起的地层断裂造成,并会造成大规模地层下陷。

"站在特内里费岛上巨大的奥罗塔瓦(Orotava)山谷旁边的峰顶远眺毗邻的帕尔玛岛,你会油然产生沧海桑田的感觉,"埃莫森说。"特大滑坡发生后,特内里费岛上130平方千米面积的土地漂入大海,并由此形成了这条山谷。无数的植物、无脊椎动物和脊椎动物由此搭乘免费渡轮到达了另一座岛屿。"

埃莫森在论文里强调,就在1980年圣海伦火山爆发前很短时间,也发生了一次特大泥石流,滑坡使得数万棵树木漂入火山附近的灵湖(Lake Spirit),"形成的巨大漂流筏在湖中存在了好几年之久。"

研究论文发表在《生物地理学杂志》(Journal of Biogeography)上。

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Image caption 兰萨罗特岛(Lanzarote)帝那马拉火山(Tinamala volcano)发生的泥石流滑坡(图片来源: Eelco Nicodem/Alamy)

重要的是,特大泥石流会一次性把大量动植物带到同一座岛屿上,从而形成规模巨大、基因差异化的生物群落,这点不同于漂木等小型漂流筏。由此,埃莫森的研究小组在帕尔玛岛上的象鼻虫中发现了最初的雌性血统留存。

英国埃克塞特大学(University of Exeter)进化生态学家汤姆·特里甘扎(Tom Tregenza)表示,埃莫森的研究能够帮助解释为什么会在偏远的海岛上出现爬行动物和昆虫等不会飞的动物的原因。

"这项新研究的独特发现就在于提出了海岛特大泥石流滑坡会造成物种在不同岛屿间迁移的理论,同时以加那利群岛为实例提供了证据,"特里甘扎说。"我认为这是一个非常伟大的发现。"

泥石流滑坡是一种令人恐惧而高度危险的自然灾害。但是,如果埃莫森的理论是正确的话,这种地质灾变在历史上就曾经通过为孤岛带来无数新物种而塑造了地球的生物多样性。

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