森林被砍伐后,土地通常会重新种植新的幼苗。几十年后,这些树木就会长得相当高大,森林会再次看起来像一片森林,鸟儿在树荫下歌唱。
但是,一项新的研究发现,尽管表面上重获新生,但幼林可能无法为这些鸟类提供与原始森林相同质量的栖息地——这两种森林类型之间的差异甚至延伸到细胞层面。
拉脱维亚的研究人员将树龄超过100年的野生森林与树龄仅为40-50年的管理松林进行了比较。他们通过测量从树木上掉落的粪便(昆虫粪便和其他排泄物)的量,研究了每种森林类型中有多少昆虫。他们还从15日龄的大山雀(一种常见的欧洲鸣禽)身上采集血样,以测量它们的压力水平。
此外,研究小组测量了鸟类端粒的长度,端粒是位于染色体末端的 DNA,可保护染色体免受损伤。虽然科学家仍在努力确切了解不同端粒长度对健康和适应度的具体意义,但此前在鸟类中的一些研究发现,端粒缩短与存活率下降有关。
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这项新研究的研究人员发现,幼林的粪便比老林少,表明昆虫数量也较少。幼林中的大山雀雏鸟比老林中的雏鸟压力水平更高,而且这些幼林中的雏鸟平均端粒比老林中的雏鸟短。
这些结果共同可能讲述了一个故事。“由于昆虫幼虫是大山雀雏鸟的首选食物,食物短缺可能会将能量资源从生长中转移出来,这会表现为生理压力,”研究人员写道。他们指出,压力先前与端粒缩短有关。
“这是一篇非常全面的论文,”荷兰格罗宁根大学的进化生物学家Simon Verhulst告诉《Popular Science》,他并未参与这项新研究。
端粒缩短是细胞生物学的一个自然过程。每次细胞分裂时,端粒都会缩短一点,直到端粒变得太短,细胞就会死亡。在许多物种中,端粒通常会随着年龄的增长而缩短——但科学家仍在努力确切了解端粒缩短如何影响生物体的整体健康。例如,在人类中,虽然研究人员已将端粒缩短与多种疾病联系起来,但他们也发现了端粒过长可能带来健康风险的证据。尽管一些科学家曾认为端粒长度可以作为一种“生物钟”,但另一些人则认为,这种观点并不能真正反映我们的身体在衰老过程中会发生什么。
此前的研究也发现了端粒与鸟类寿命之间关系的一些细微之处。例如,一项关于塞舌尔鹪鹩的研究发现,存活率与端粒缩短和端粒缩短速率加快都有关。但另一项关于寒鸦的研究(Verhulst 参与合著)则发现,尽管端粒损失更多与存活率降低有关,但端粒本身似乎与存活率无关。此外,也有可能,一些与端粒缩短相关的负面健康和适应度影响并非由端粒缩短直接引起,而是由其他也影响端粒长度的因素引起。
拉脱维亚这项新研究的研究人员并未发现不同栖息地的雏鸟之间存在存活率差异,尽管死亡率增加可能稍后出现。他们还指出,其他因素可能导致幼林雏鸟压力水平升高,例如成年鸟类被捕食的风险增加,这可能会影响雏鸟。此外,端粒长度的差异可以代代相传,因此生活在不同森林类型中的大山雀父母可能最初就有不同的端粒长度,并将其传递给了幼鸟。一种检验方法是进行“异窝繁殖”实验——将一个森林类型的蛋转移到另一个森林类型。
Verhulst 说:“一个重要的额外步骤是进行异窝繁殖实验,以证明这确实是孵化后发生的事情。”
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这项新研究中的另一个可能的复杂因素是研究人员测量昆虫丰度的方法。较大的树木可能只是有更多的昆虫掉落粪便,这可能会影响结果,如果不同森林类型的树木大小没有标准化的话。但这并不一定意味着该研究的结论是错误的。Verhulst 说:“我完全相信这些老林和幼林之间的食物供应存在差异——我其实不认为他们的测量表明了这一点。”(新研究的作者未能联系上置评。)
但这并非是第一项表明栖息地改变会影响大山雀端粒的研究——一项(包含异窝繁殖的)2016年的论文发现,城市环境中的大山雀比农村地区的端粒更短。总的来说,这项新研究中鸟类之间的差异表明,尽管大山雀在这两种森林类型中都能找到,但幼林和大山雀之间似乎确实存在一些差异。Verhulst 说:“这项研究通过端粒测量,表明可能存在一些隐蔽的效应,影响个体的生存能力,进而可能影响种群。”
这一点值得注意,因为欧洲的原始森林已经很稀少。根据欧盟委员会2021年的一份报告,原生林和原始森林仅占欧盟所有森林的3%。如果这些古老的树木确实为大山雀等野生动物提供了更好的栖息地,那么保护这3%可能至关重要。