为什么在格陵兰东南部新发现的这个北极熊亚种如此特别?

日期:06-29
格陵兰北极熊新发现特别亚种

为什么在格陵兰东南部新发现的这个北极熊亚种如此特别?

一头北极熊和它的幼崽穿越格陵兰东南部白雪覆盖的淡水冰河。北极熊会利用离岸海冰狩猎海豹,但随着北极暖化,这些冰冻平台融化得愈来愈快。因此,沿海冰河可能是北极熊最后一搏的地方。 PHOTOGRAPH BY KRISTIN LAIDRE, UNIVERSITY OF WASHINGTON

为什么在格陵兰东南部新发现的这个北极熊亚种如此特别?

一条淡水冰河在格陵兰东南部的一处峡湾与海会合,为北极熊在一年中大部分时间缺乏海冰的区域提供重要栖地。 PHOTOGRAPH BY KRISTIN LAIDRE, UNIVERSITY OF WASHINGTON

据美国国家地理(撰文:ELIZABETH ANNE BROWN编译:涂玮瑛):为什么这个新发现的北极熊亚族群如此特别?研究人员发现,在没有海冰的情况下,这些受遗传和地理隔离的北极熊可以存活得比科学家以为的更久。

大家都说格陵兰东南部不应该有北极熊──不过显然没人告诉北极熊这件事。

虽然北极熊泳技高超,但它们基本上是几乎完全仰赖海洋生物生存的陆栖动物。为了达成这个目标,这种大型动物以伏击型掠食者的身分谋生,在海豹用来呼吸的海冰裂缝及孔洞旁潜伏等待。

不过,在格陵兰东南部,海冰季节只有不到四个月──正如与格陵兰自然资源研究所合作研究北极动物生态学的华盛顿大学科学家克莉丝汀.莱德尔(Kristin Laidre)所说的,「短到不适合北极熊生存」。那么,该怎么解释为何当地会有北极熊呢?

格陵兰自给自足的原住民猎人长久以来一直认为,全年都可以在峡湾发现北极熊的踪迹,范围直至该国最南端。格陵兰政府委托对北极熊的分布进行研究时,莱德尔与她的团队按照伊努特合作人员的「珍贵」手绘地图,在斯约尔登根-提米阿密特(Skjoldungen-Timmiarmiit)的废弃东南部聚居地附近,发现先前未研究过的北极熊生活在冰河末端。

他们的研究今天发表在《科学》(Science)期刊上,研究中的DNA证据显示,格陵兰这个区域的大约数百头北极熊与它们的邻居有足够大的差异,能被视为全球2万6000头北极熊中的第20个亚族群。亚族群是指相同物种中一群在基因和地理上都孤立的动物。 27头熊的卫星无线电项圈追踪资料也证实,这个族群在没有海冰的情况下存活的时间比科学家以为的长三个月。

有鉴于此,将这项研究视为新希望并解读为北极熊可以在海冰较少的环境下生存,是很诱人的想法,但作者强调,研究的结论并不是北极熊将比先前预期的更能抵抗气候变迁,而是像格陵兰东南部这样的区域──当地淡水冰河的冰可以弥补消失的海冰──可能是北极熊最后一搏的地方。

熊熊难题

莱德尔、格陵兰自然资源研究所的费尔南多.乌加特(Fernando Ugarte)和许多国际合作者梳理了长达36年的行动资料和DNA样本,以了解是什么让这些北极熊有所不同。研究人员惊讶地发现,定位资料显示有一条纬度界线大约位于北纬64度。栖息在这条线以北的熊在资讯收集期间一直留在那里,而东南部的熊则留在南方,族群几乎没有或完全没有混合的现象。

虽然东南部族群的东北部表亲在海冰层上四处漫步,平均一天能走上近10公里,但它们自己却留在一系列峡湾的海岸附近,这些峡湾是又长又窄的海湾,由源自格陵兰冰冠的冰河凿刻而成。在夏季月份,冰块会碎裂并落入海中,产生科学家所谓的冰混合物(mélange),这是一种块状的融冰,可以堆积得很扎实,足以让北极熊在上面行走和狩猎。

莱德尔发现,有些熊会在单一峡湾或数个邻近峡湾停留好几年,占据一处范围至少是13或15.5平方公里的栖地。这根本无法跟东北部族群的栖地范围比较,因为在东北部族群里,一头普通的熊每年会在海冰上移动超过2300公里。

无法脱身的北极熊与冰层传送带

DNA分析的样本来源包括莱德尔团队实地采集、先前研究、自给猎人提供的检体。莱德尔说,分析结果显示东南部族群是「地球上基因性最孤立的北极熊」。换句话说,与其他19个已确立的亚族群和邻居的亲缘关系相比,它们和邻近亚族群的亲缘关系更远。

不过,这两个族群的北极熊是怎么出现差异的?研究人员表示,他们发现「创始者效应」(founder effect)的证据,代表东南部族群是由分裂自较大族群的少数个体建立,而它们的后代一代代杂交繁殖。基因分析显示,所有经过采样的东南部北极熊都有共同的近代祖先,距今大约200年。

使创始北极熊困在峡湾的罪魁祸首最有可能是东格陵兰沿岸流(Eastern Greenland Coastal Current),这是一股沿着格陵兰东部海岸向南流动的大型高速水流。这股沿岸流基本上创造出一条海冰的冰冻传送带,起点在东北部海岸。它迅速向南移动时,会分解成较小的海上浮冰。

乌加特说,每年至少有几头东北部北极熊会被送到格陵兰最南端的法韦尔角(Cape Farewell)附近。相对幸运的熊会留在西南部,它们可以从那里向北方和西方前进到加拿大。不走运的熊则在海中溺毙。

乌加特说:「这个新北极熊族群的有趣或特别之处是它们似乎真的知道如何应对这个问题。」在受到追踪的熊中,有11只困在洋流中,它们在两周内在冰上漂浮了平均188公里的距离──但在一两个月内,全部的熊都透过在冰冷海水中游泳以及在陆地上行走,成功回到它们的峡湾栖地。

避难所,但愿只是暂时的

亚伯达大学的生物学教授安德鲁.狄洛彻(Andrew Derocher)研究北极熊和北极超过40年,他没有参与这项研究。他说,该研究既「巧妙」又「汇整了一些有趣的结果」。

他补充说,冰河冰在缺乏海冰的环境下支持北极熊族群,并不是新揭露的真相。挪威群岛斯瓦尔巴就有记录详尽的例子,当地的北极熊也会待在由冰河冰补充的小范围栖地里。

科学家预测,随着气候变迁重塑北极,峡湾内的冰河维持完好的时间会比海冰更久,进而可能为北极熊等依赖冰层来狩猎的物种创造出避难所,亦即恶劣栖息环境中的暂时坚守点。

然而,史蒂芬.安斯特拉普(Steven Amstrup)说,这不代表「北极熊得到救赎」。他是保育组织国际北极熊中心(Polar Bears International)的首席科学家,也曾在美国地质调查局(USGS)担任阿拉斯加北极熊研究主任30年之久。

虽然在大众想像中,北极或许充满了冰河,但其实北极大部分地区是苔原,也就是覆盖冰冻地面(称为永冻层)的无树平原。莱德尔说:「北极的淡水冰河冰储库大多在格陵兰和斯瓦巴群岛(Svalbard」,还有一点点在加拿大北部。」这些冰混合物在北极并不常见,也无法支持大量北极熊。

安斯特拉普希望这项研究「会鼓励科学家和管理者调查北极还有哪里」的冰河能够帮助北极熊支撑更久。

「如果非要说的话,这项研究是又一个证据,显示北极熊和冰层覆盖的水之间的根本关系。」他说:「它们真的在乎那些冰是淡水或海水凝结的吗?或许不会,只要冰下有海豹就行。」

无论名称是什么的亚族群

研究作者提出证据,显示格陵兰的东南部北极熊因为与东北部族群有基因差异及地理分隔,所以应该被视为北极的第20个北极熊亚族群。

这个问题终究要留给国际自然保护联盟(IUCN)的北极熊专家来决定,包括莱德尔与狄洛彻。他们会考虑各种因素,例如族群中的北极熊数量(科学家尚未确认),以及试图把它们当作不同族群来对待是否有益。

研究作者将东南部北极熊的基因独特性视为需要保育和保护的资产。狄洛彻和安斯特拉普没有异议,但他们补充了需要关注的重点。

「我猜我们发现的是一个小规模、近亲交配又孤立的族群,」狄洛彻说:「从其他大型肉食动物的研究可知,这种族群容易受到近交衰退(inbreeding depression)、疾病爆发,以及随机发生的族群事件所影响。」

安斯特拉普同意:「从演化角度来看,孤立的族群通常比较脆弱。」

狄洛彻说:「随着愈来愈小的北极熊族群在〔更偏远的〕区域持续生存,我们或许会在未来更常看到这种遗传隔离和碎片化。」

相关报道:NASA资助的研究发现格陵兰北极熊的独特亚种

据cnBeta:2022年6月16日,美国宇航局(NASA)资助的一项研究在《科学》杂志上报告说,格陵兰岛的峡湾里有一群独特的北极熊,它们依靠冰川冰。

整个北极地区的北极熊依靠海冰作为捕猎海豹的平台。随着气候变化使地球变暖,北极海冰融化,北极熊正在努力寻找可以捕食的冰块。然而,在格陵兰岛东南部,科学家们发现,北极熊一年中的大部分时间都是依靠冰混合物来生存的,冰混合物是海冰和从海洋终结的冰川上切下的冰块的混合体。这个北极熊亚种已经与其他北极熊种群隔离了几百年,而且它们被发现在基因上是不同的。

一个国际科学家团队,包括来自华盛顿大学和国家雪冰和数据中心(NSIDC)的科学家,对格陵兰岛东南部的熊进行了七年的追踪,并将他们的新数据与遗传分析和格陵兰岛整个东海岸三十年的历史数据相结合。他们还使用了美国宇航局Terra和Aqua卫星上的中分辨率想象光谱仪(MODIS)仪器和NSIDC的数据来记录峡湾和近海的海冰环境。

他们的研究结果显示,格陵兰岛东南部的熊一年中有三分之二的时间与海冰隔绝,并通过使用淡水冰板来补充它们的捕猎,这些冰板经常从格陵兰岛冰原和沿海冰川上脱落。这些熊还通过穿越内陆冰层和翻山越岭在峡湾之间穿行。

研究共同作者、华盛顿大学的极地科学家Kristin Laidre说:“我们从历史记录和原住民知识中知道该地区有一些熊的存在。我们只是不知道它们有多特别。”

格陵兰岛东南部的海冰现在类似于研究人员预计21世纪末格陵兰岛东北部的冰情将因气候变化而出现的样子。这个小型的、遗传上独特的北极熊群体使用的策略可以帮助该物种在一个变暖的世界中生存。但作者提醒说,冰川冰不能为许多熊提供栖息地,因为相对来说,很少有地方会将大量的冰川冰落入海洋。北极熊的数量在北极大部分地区可能会减少,因为它们完全依赖海冰。

这项研究得到了美国宇航局的生物多样性和生态预测及冰冻圈科学项目、美国国家科学基金会、丹麦政府、格陵兰岛政府、华盛顿大学、奥斯陆大学、Leo Model基金会和Vetlesen基金会的资助。

共同作者和NSIDC副首席科学家Twila Moon说,这种合作对于支持该团队的跨学科研究非常重要。她补充说:“我们认为这些交叉合作对于解决与我们快速变化的世界有关的许多紧迫的研究挑战至关重要。”

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