特大泥石流與汪洋孤島上的生命

  • 2017年 3月 16日
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Image caption 泥石流會把動植物帶往海洋(圖片來源: Christopher Nicholson/Alamy)

科學家們一直對動物如何抵達位於大洋中央的偏遠島嶼感到不解。對此曾經有過多種解釋,但是科學家們最近發現了一個重要因素:泥石流。

科學家對加那利群島(Canary Islands)上的象鼻蟲進行研究後發現,象鼻蟲能夠藏身於由於泥石流而漂入海洋的大塊土壤和植被組成的漂流筏裏,並最終漂流到另一塊土地上。

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Image caption 鳥類能夠通過飛翔抵達大海中的島嶼(圖片來源: Wild Wonders of Europe/Relanzón/naturepl.com)

很多島嶼上分佈著奇特的動植物,例如加拉帕戈斯群島(Galápagos)上的巨龜和毛裏求斯島上早已滅絶的渡渡鳥(dodos)。島嶼上為何出現這些奇異物種的原因在於:它們往往是在沒有大型捕獵者(天敵)存在的情況下獨自演化而成的。

那麼,這些物種的祖先當初是如何到達這些偏遠島嶼的?這一直是一個未解之謎。

鳥類等能夠飛翔的動物,以及會游泳的動物能到達遙遠的島嶼,這一點很容易理解。但是巨龜等行動遲緩、在陸地上生存的動物是怎麼做到這一點的?

對此,人們曾經提出過多種解釋。其中一個解釋是:海岸地區爆發洪水時會將樹木和植被等衝入海中形成"天然漂流筏"。如果漂流筏上面的動物可以長時間不依賴淡水生存,就會活著被洋流帶到島上。儘管成功的概率很低,但是只需成功幾次就足以讓動植物佔領一座島嶼,而大多數島嶼都有數百萬年的漫長歷史。

然而,漂流筏還不足以解釋所有問題。例如,當洪水把樹木植被衝入大海時,動物必須正好呆在上面。此外,也解釋不了內陸物種遷往島嶼的真正原因。

一項新近研究表明,特大泥石流曾經在物種演化史上起到了重要作用。

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Image caption 帕爾瑪島海岸(La Palma)(圖片來源: Wild Wonders of Europe/Relanzón/naturepl.com)

特內裏費島(Tenerife)自然物種及農業生物學研究所(Institute of Natural Products and Agrobiology in Tenerife)研究人員布倫特·埃莫森(Brent Emerson)和同事提出,"特大泥石流"曾經使攜帶大量小動物和無脊椎動物的整片森林脫離大陸。

研究小組使用DNA指紋法對非洲西海岸加那利群島中的帕爾瑪島(La Palma)上的象鼻蟲進行了分析。他們發現,帕爾瑪島象鼻蟲的DNA和位於從此往東120km的特內裏費島上的象鼻蟲完全相同。

研究發現,帕爾瑪島象鼻蟲的DNA與位於特內裏費島北部,海拔700米的奧羅塔瓦山谷的象鼻蟲最為接近。而這裏的象鼻蟲不大可能被海岸洪水衝入大海。

然而,大約60萬年前,特內裏費島北岸曾經發生過一次特大泥石流。在短短幾分鐘之內,攜帶著原始動植物的大片土地脫離了特內裏費島,漂進大西洋。

這塊布滿植被的巨大土地向西漂向帕爾瑪島,並在4-13天後抵達了那裏。埃莫森說,今天的洋流方向和大滑坡發生時沒有發生變化。

"讓我們最感驚訝的是,學術界之前從未提到特大泥石流在物種演化中起到的作用,"埃莫森說。

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Image caption 特內裏費島上的奧羅塔瓦山谷(圖片來源: imageBROKER/Alamy)

類似加那利群島的火山島經常發生這種特大泥石流滑坡。這種學術界稱之為"後山側翼崩塌"的現象通常是由於地震引起的地層斷裂造成,並會造成大規模地層下陷。

"站在特內裏費島上巨大的奧羅塔瓦(Orotava)山谷旁邊的峰頂遠眺毗鄰的帕爾瑪島,你會油然產生滄海桑田的感覺,"埃莫森說。"特大滑坡發生後,特內裏費島上130平方千米麵積的土地漂入大海,並由此形成了這條山谷。無數的植物、無脊椎動物和脊椎動物由此搭乘免費渡輪到達了另一座島嶼。"

埃莫森在論文裏強調,就在1980年聖海倫火山爆發前很短時間,也發生了一次特大泥石流,滑坡使得數萬棵樹木漂入火山附近的靈湖(Lake Spirit),"形成的巨大漂流筏在湖中存在了好幾年之久。"

研究論文發表在《生物地理學雜誌》(Journal of Biogeography)上。

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Image caption 蘭薩羅特島(Lanzarote)帝那馬拉火山(Tinamala volcano)發生的泥石流滑坡(圖片來源: Eelco Nicodem/Alamy)

重要的是,特大泥石流會一次性把大量動植物帶到同一座島嶼上,從而形成規模巨大、基因差異化的生物群落,這點不同於漂木等小型漂流筏。由此,埃莫森的研究小組在帕爾瑪島上的象鼻蟲中發現了最初的雌性血統留存。

英國埃克塞特大學(University of Exeter)進化生態學家湯姆·特裏甘扎(Tom Tregenza)表示,埃莫森的研究能夠幫助解釋為什麼會在偏遠的海島上出現爬行動物和昆蟲等不會飛的動物的原因。

"這項新研究的獨特發現就在於提出了海島特大泥石流滑坡會造成物種在不同島嶼間遷移的理論,同時以加那利群島為實例提供了證據,"特裏甘扎說。"我認為這是一個非常偉大的發現。"

泥石流滑坡是一種令人恐懼而高度危險的自然災害。但是,如果埃莫森的理論是正確的話,這種地質災變在歷史上就曾經通過為孤島帶來無數新物種而塑造了地球的生物多樣性。

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