死神的默舞:疾病如何影响野生动物种群?
疾病杀死一只动物是个复杂的过程,而疾病对野生动物种群的影响更为复杂。它在种群中沉默舞蹈而过,有时如死神般带走大量个体,有时毫发无伤、却留下微妙的印记。我们对此了解多少?
2015年5月,哈萨克斯坦中部万物复苏,灌草草原已经染上了绿色。然而,短短几周之内,这里的赛加羚羊种群暴毙70%。超过20万具赛加羚羊尸体七零八落地散在草原上,在死亡般的寂静中格外触目惊心。伦敦皇家兽医学院的科学家理查德·柯克(Richard A. Kock)称,从未见过如此残酷的情形。
更恐怖的是,没有人知道是什么杀死了它们。直到一年后,2016年7月,乌兹别克斯坦的研究人员才发布猜测:当年春季异常潮湿,赛加羚羊肠道中某种无害的病原体变成了致命杀手;这种病原体席卷了哈萨克斯坦的赛加羚羊种群,受感染个体数小时内死亡。
图1. 随处可见的赛加羚羊尸体。来源:ngocn
这是疾病影响野生动物种群的典型案例。实际上,疾病对野生动物种群的影响,远比疾病导致个体死亡要复杂。那么,野生动物种群受到哪些因素的调控?疾病又如何影响野生动物种群的动态变化呢?
调控一个野生动物种群
我们可以把野生动物种群想象成一桶水。在繁殖季节,桶里会被注入水;然后桶里的水会通过裂缝慢慢渗漏出去(各种因素导致的死亡),直到下一个繁殖季节。因此,在不同时期测量通一个野生动物种群,会得到不同的结果。
野生动物种群受多种因素的制约。这些因素包括资源供应、气候与天气、捕食者以及疾病等。它们会导致种群下降或阻止种群回升。这些因素的一种或几种起到主要作用,也会相互影响。比如,食物短缺会制约种群数量的增加,同时饥饿导致个体抵抗力下降、易被疾病感染,从而妨碍种群增加。
很多疾病会影响动物的繁殖率和死亡率,但只有极少数疾病能将种群长期抑制在环境承载力以下。理论上,多数传染性疾病都是“密度依赖”的。换言之,种群密度高,个体间距离近、互动多,疾病更易传播;随着疾病导致种群下降,密度降低,个体间距离增加、互动减少,疾病的传播就会变得困难。不过,迄今只有少数实地研究支持这一假设。
不同年龄和性别的动物个体,对疾病的易感程度也不同。疾病对动物种群的作用,很大程度上受种群性别与年龄组成的影响。一般来说,幼年个体比成年个体更易感。当然也有例外:相比成体,欧洲兔的幼体对兔病毒性出血症的抵抗力更强。随着年龄的增长,动物感染传染性疾病的概率会增加。
图2. 欧洲兔。来源:quanjing
这也不难理解,动物活得越长,暴露在病原体中的时间就越长。而且动物性成熟后,交配需要的互动频率和程度增加,染上传染病的概率也大大增加。研究发现,3岁以下的驼鹿,平均有肺包虫囊4.8个;3至7岁,平均10.6个;大于7岁,平均34.6个。
图3. 驼鹿。来源:quanjing
生活史特征是物种对繁殖率和存活率的平衡,一般分为r对策和K对策。采取r对策的物种出生率很高,寿命较短,性成熟早,能生产很多后代,但死亡率高,不过缺口会很快被填补上。比如,兔病毒性出血症曾杀死了澳大利亚40%的兔子,但几个月后,兔子就恢复到了疾病爆发前的规模。
采取K对策的物种更加注重存活率。它们一般寿命较长,性成熟晚,每次只生几个后代,因此种群年龄结构较稳定,对导致死亡的因素较敏感。雪豹就是典型例子。
面对种种制约因素,野生动物种群具有“补偿”机制。比如,当种群减少一半,幸存个体的觅食和争夺配偶的压力会降低,疾病传播的机会减少,从而提高繁殖率和存活率。研究人员拿澳大利亚的兔子做过实验:找4块相同的实验地,分别给0%、40%、60%、80%的母兔做绝育手术;观察此后5年中兔子数量的变化。
图4. 在澳大利亚疯狂繁殖的兔子。来源:xiukee
结果显示,出生率下降后,在“兔口”高峰期,绝育率高的实验地内兔子数量较低;但最后4个实验地中的兔子数量相差无几。原因是,实施绝育的实验地中,兔子的自然死亡率出现了“补偿性”下降。
寻找疾病影响的印记
疾病会影响野生动物种群吗?这是个很难回答的问题。
你要在繁殖期之前还是之后评估疾病的影响?或是食物匮乏的冬季之前还是之后?有的疾病可能会波及种群的部分个体,但不会对整个种群造成明显的影响。有的疾病改变了种群内部的变化机制,但对最终的结果影响不大。
因此,我们需要换一种问法:疾病是野生动物种群的制约因素吗?举例而言:如果消灭了狐狸种群中的狂犬病,狐狸种群会上升吗?如果消灭了野牦牛种群中的牛结核病,会有更多的野牦牛吗?
非传染性疾病——比如,毒素导致的疾病——可能对野生动物种群造成极大影响。这类疾病中,有的影响生殖系统、造成出生率下降,也有的直接导致个体死亡。本世纪初,兽医给家畜用的消炎药双氯芬酸进入环境,导致喜马拉雅南坡的高山兀鹫数量骤减。2006年禁用双氯芬酸,逐渐遏制了高山兀鹫的种群下降。
图5. 高山兀鹫。来源:birdnet
有人认为,非传染性疾病不受种群密度影响,因为种群中不同个体的暴露与易感程度是一致或随机的。然而,种群密度大意味着更多个体生活在次优栖息地。如果这些边缘栖息地中环境毒素或重金属含量超标,那么我们可以说,非传染性疾病也是受种群密度影响的。
70多年前,利奥波德(Aldo Leopold)指出,野生动物管理者可能面临两难处境:管理者力求提高猎物的种群密度,但高密度也为疾病传播提供了有利条件。另外,非传染性疾病还可能会与其他影响因素结合,放大或削弱后者对种群的影响。
传染性疾病对野生动物种群的影响,也很难一概而论。有的会酿成大规模死亡事件,比如赛加羚羊。有的长期抑制某一种群的增长,比如牛瘟大大制约了非洲野牛的种群数量。有的造成部分个体死亡,但对种群——特别是对繁殖种群——没有明显影响,比如禽霍乱。
图6. 非洲野牛。来源:tuniu
不过,也有学者认为:即便疾病只造成少数个体的死亡,疾病依然是种群规模的重要调节因素。欧洲和美洲的案例表明,在消灭狂犬病的地区,狐狸种群上升了。这证明狂犬病是狐狸种群的限制因素之一。
那么寄生虫呢?学界一直不认为寄生虫对动物种群有明显影响。通常情况下,某个动物种群中的大部分个体都只有少量寄生虫,携带大量寄生虫只是少数个体。但通过人工控制寄生虫的数量,研究人员发现,寄生虫能降低繁殖率和存活率,从而影响野生动物种群。例如穴兔尖柱线虫会降低白靴兔的存活率,导致整体种群数量的下降。
图7. 白靴兔。来源:niaolei
对于孤立的小种群,疾病更是可能直接将之推向灭绝。当前栖息地破碎化严重,越来越多的物种成小群生活在孤岛中——这种情况增强了种群的“确定性效应”和“随机效应”。前者指动物无法逃避的外在环境变化所造成的影响,“随机效应”则指随机事件的影响,如天气变化或自然灾害。疾病能强化这两种效应的影响,威胁小种群的生存。
小种群还会造成近亲繁殖,降低繁殖率和幼仔成活率;降低遗传多样性,导致疾病抵抗力下降。比如,消灭小种群的某种病原体,那么该种群对这种疾病的抵抗力也很可能会消失;一旦这种疾病被重新引入,所有个体都是易感群体。
此外,单一寄主、感染期短的病原体较难在小种群中生存,而感染期长的疾病可能在小种群中维持,如牛型结核菌。多寄主的病原体可以寄生在大种群中,择机传染小种群中的个体。
图8. 赛加羚羊。来源: livescience
历史上,赛加羚羊经历过多次不明原因的集体暴毙事件,如今已是 “极危”物种,疾病很有可能将之推入灭绝深渊。乌兹别克斯坦的病理学检验推测,2015年赛加羚羊大规模死亡事件的罪魁祸首,是巴氏杆菌造成的急性传染病。
那么,如何探测野生动物疾病?有可能及时发现并控制疾病吗?下个月我们来讨论这些问题。
参考资料:
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Wobeser, G.A. 2006. Essentials of Disease in Wild Animals.Ames, IA: Blackwell Publishing.
https://www.washingtonpost.com/news/morning-mix/wp/2016/01/13/how-climate-change-could-be-contributing-to-animal-die-offs/?utm_term=.e5f2567a905b
撰稿:
于洋,塔夫茨大学保护医学硕士,2016年8月起在青海省雪境生态宣传教育与研究中心(简称雪境,微信公号:GangriNeichog)担任流浪狗项目协调员。邮箱:yuyang@gangri.org
PlateauWild| 野生动物疾病系列:
我计划整理12篇文章,介绍野生动物疾病的基本知识,分析具体的案例,并就关键的主题展开综合讨论。既作为自我学习的总结,也期望抛砖引玉,提高对青藏高原野生动物疾病问题的关注。文章拟于每月的第四个周一推送。期待各位小伙伴的建议。
02 | 20170327 | 对野生动物来说,疾病究竟是什么?
03 | 20170427 | 疾病是怎么影响野生动物呢?(个体篇)
期待与志同道合的小伙伴一起,靠谱地谈论青藏高原的野生动物保护。