喬治代表的金頂樹蝸牛滅絕了!科學家是怎麼知道的呢?

出品:科普中國

製作:蘇澄宇

監製:中國科學院計算機網絡信息中心

前一陣子寫了一篇文章,關於一隻名為喬治的蝸牛去世的事,它的死去在某種意義上象徵了夏威夷金頂樹蝸的滅絕。

那麼科學家是如何得出這個結論的呢?

滅絕的概念是怎麼提出來的?

物種滅絕這一概念並不是自然出現的,很早之前大家都不知道動植物會滅絕。當初卡爾·林奈(Carl von Linné)在1753年建立雙命名法時,並沒有對現存和消亡的物種做分類。因為在他看來,不存在已經消亡的物種,自然也沒有必要。

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林奈, 《自然系統》(Systema Naturae)

在很長的一段時間裡,"滅絕"概念的提出歸功於一個叫喬治·居維葉(法語:Baron Georges Léopold Chrétien Frédéric Dagobert Cuvier)的科學家,他被稱為古生物學家之父。雖說在歷史上是一個有爭議的人(居維葉也因為強烈反對進化理論而聞名),但不管怎麼說他在他提出"滅絕"的說法已經是莫大的成就。

1739年,一隊法國士兵在北美洲的一塊沼澤地裡發現了一些巨大無比的牙齒,那些牙齒的牙根和人手一樣長,每一顆的重量都有四五公斤。雖然發現了骨頭,但在當時沒人可以肯定這是來源於哪一個物種,雖然看起來這些骨頭貌似是來源於大象,但在一些細節方面還是和大象有些差距。科學家們憂心忡忡,Jean-Étienne Guettard在1752年發表的一篇學術論文裡問到"這到底是一種什麼動物?"

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Jean-Étienne Guettard

學術界吵成一片,有人說是一種全新的物種,有人說這個物種消失了,當然絕大多數人的觀點是相信這個物種還藏在美洲的某個不知名的地方,只是還沒被發現罷了。然後居維葉登場了,他用解剖學的方法進行了分析,他肯定這是一種已經消亡的物種,在經過研究後在1806年將其命名為乳齒象(mastodonte)。

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乳齒象化石骨架

之後的成就還有確認了在巴拉圭挖掘的大骨骼是大地懶,一種巨大的史前地面樹懶;命名了翼龍;描述了水生爬行動物滄龍。這些都是已經滅絕的史前生物。

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大地懶

這些亞洲象和猛獁象頜骨被列入1799版的1796年現存的和化石大象的論文。

在當時,光是憑藉幾塊骨頭,就能夠構想出一個全新生命模式:生物會滅絕,這個理論是非常大膽而有遠見的。因為發現的滅絕物種的名單不斷加長,後來在居維葉1813年的《對地球理論的論文》(Theory of the Earth)中,提出新的物種在週期性的災難性的洪水後產生。這是他對物種為什麼會消失提出的看法,他認為物種滅絕都是大災變導致的,而這種災變就是類似於聖經裡的洪水。

滅絕是如何定義的?

要確定某個物種的消失,辦法只有一個:實地考察,建立每個物種客觀而全面的生存狀況報告。當然這個事有一個專門的組織在做,這個組織叫世界自然保護聯盟(International Union for Conservation of Nature),簡稱IUCN。

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IUCN定義了滅絕這個概念:"某一分類單元的物種的最後一個個體死亡,則認為該分類單元已經滅絕。" 此外,IUCN還指出,在適當時間內(一般是50年),對某一分類單元物種的已知和可能的棲息地進行徹底調查,如果沒有發現任何一個個體,就認為該分類單元的物種絕滅。在嚴格的定義下,必須在確定某一物種最後一個個體已經死亡後,才能宣佈這個物種的滅絕。

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物種瀕危等級評估

舉個例子,東部美洲獅( Puma concolor couguar )經過了73年才被正式確認滅絕,可見確認一個物種滅局並不是簡單事。

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東部美洲獅( Puma concolor couguar )

即便有如此詳盡的定義,我們對於地球上已經滅絕的生物知道的還是太少了。據估計,生物物種的數目總計在500萬至3000萬之間——或者更多。該數據的跨度之大,本身也就說明了我們對物種總量知之甚少。在記錄在冊的物種之中,科學家們也僅僅對190萬種進行過描述,其中還包括很多隻通過研究單個個體認識的物種。

光是對物種的瞭解就知之甚少,更何況是已經滅絕的生物呢?

什麼是功能性滅絕?

前面說了IUCN定義了只有確定了該物種的最後一個個體死亡之後才能宣佈滅絕,但現實中要找到最後一個個體實在太難了,所以這裡有就有了一個新的概念,功能性滅絕。

要知道,對於有性繁殖的生物來說,光是有個體沒用,得有伴兒才行,也就是得有群體,如果隊友數量實在太少,那基本上就涼涼了。所以從遺傳學的角度來看,一個物種要確保能不絕後,只有在一段時間內保持一定的種群數量,不然近親繁殖,只會造成一堆遺傳病,只能死路一條。而這個最小的種群數量就是"最小有效種群(Minimum Viable Population)"

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MVP

有效群體大小可能有兩種定義方式,即方差有效群體大小(variance effective size)和近交有效群體大小(inbreeding effective size)。兩種定義由F-統計衍生而來並緊密相連。具體內容有些複雜,在這裡不多做介紹,總之就是一個群體數量的閾值,一旦低於這個值,那就是功能性滅絕了。

白暨豚就是一個經典的例子,在2006年12月13日,白豚專家們宣佈白豚已經功能性滅絕,即使還有少數個體存在,個體數目也不足以維持族群的繁衍。雖然後來有人宣稱發現了一兩條白暨豚,但功能性滅絕的事實是註定的。

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白暨豚

回到蝸牛喬治的話題,喬治在活下來的這十幾年裡,科學家一直在尋找它的小夥伴,不幸的是一直沒有找到,所以幾乎可以肯定喬治是最後一隻金頂樹蝸 (Achatinella apexfulva ),死去了就幾乎可以確定它在夏威夷地區是滅絕了。

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喬治(金頂樹蝸牛)

當然也不排除以後又被重新發現,畢竟這樣的事實在太多了。

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