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十五年的幺蛾子调查能告诉我们什么?

看到这个题目,恐怕有人还要反问, 是江豚不濒危还是八色鸫不好看?

为什么要浪费十五年的时间、精力和金钱来调查这些常见、无趣甚至丑的可怕的幺蛾子?

树皮乱纹裳蛾(Anisoneura aluco 


懒人版的回答是第一蛾子可以很稀少,第二蛾子可以很靓;第三,蛾子只要不往脸上跑也不可怕……


最关键的是,蛾子在生态系统中的重要功能可不会因为我们人类的喜好而改变

随便放几个国内能看到的漂亮蛾子,这些白天活动的蛾子往往颜色艳丽,体型非真实比例


幺蛾子和环境变化研究


说起蛾子就不能不提蝴蝶,大众对蝴蝶的喜爱溢于言表,蝴蝶也吸引了大量研究和保育工作者的注意力,因而有了”昆虫界大熊猫”的谑称。


不过按多样性来看,蛾子却占了鳞翅目多样性的绝大多数。中国的蝴蝶约有两千多种,蛾子则可能超过两万。鳞翅目能在种数上排到昆虫里的前五,蛾子们功不可没。


大大小小的蛾子适应了各种各样的环境,从北极到赤道,从城市到荒野,无论白天还是黑夜,成为了生态系统中最常见的昆虫种类,取食植物又被其它动物捕食,串联起复杂的食物链和食物网,传递着来自太阳的能量。这些特点让蛾子比蝴蝶能够很好的反映生态环境状况,所以调查蛾子并不是浪费时间、精力和金钱,而是监测环境变化的一个好手段。 


落叶夜蛾(Eudocima sp.)褐色的伪装


而要说我们这个时代最明显的环境变化,非气候变化和栖息地破坏莫属。今年八月的《自然》杂志上的研究显示,在过去的35年,即使算上人造林和自然恢复增加的次生林,热带地区每年也有1900平方公里的森林消失。随着热带森林消失的还有大量赖以为生的已知或未知的物种,与我们生活息息相关的生物多样性随之降低。

镰翅绿尺蛾属(Tanaorhinus sp.)绿色的伪装


气候变化对我们的影响不仅是看似不痛不痒的全球平均温度增加,目前来看频繁发生的高温、寒潮、洪涝、台风等等极端天气更为可怕。所以,我们需要一个魔法师的“水晶球”来帮我们一窥未来,看看气候变化如何影响我们身边的动植物。尽管模型预测未来的气候将如何影响物种和生物多样性的研究已经日渐成熟,但总有一些X因素是气候和数学模型顾及不到的,所以我们需要一些实际的证据来帮助我们评估这些环境变化造成的影响规模究竟几何。 

通过气候模型预测未来的研究相对比较多,比如这张图是我们之前做的气候变化对香港蝴蝶多样性影响的模型预测,不同的数字和字母都是不同的模型结果。


所以我们需要一些回溯历史数据的重调查研究,拂去十几年、几十年前野外记录上的灰尘,在同样的地点用同样的方法重复前人的调查,结合气候或者栖息地的变化来解读两次结果的不同。这些研究给我们提供了很多气候变化和栖息地改变对动植物分布影响的有力实证,不过这些研究也有很多缺陷。


一份来自30年代植物学家的样方记录,过去的数据往往只有纸质版,能够找到一份全靠运气,开放版权


重调查的阿克琉斯之腫


重调查研究第一个常被诟病的地方,便是动植物的种群是会自然波动的,可以简单的理解为“大小年”,有些年份会多,有些年份会少。这样的情况在昆虫这种相对短命的动物上尤为明显。而历史调查持续时间通常比较短,很多都是一两年。这种情况下现在和历史的差别很难排除是环境的变化还是“大小年”的影响。 



另一个小缺憾在于,调查者误差的控制,“一千个人心中有一千个哈姆雷特”,我们观鸟人肯定深有体会,调查者经验、身高、视力甚至人品的不同,都会影响到最后的调查结果。即使是同一个调查者,不同物种的调查遇见率本来就不同,苇莺就是比红尾鸲更容易被我们忽略。遇见率比较低的物种更容易出现观测结果的波动。这些X因素同样降低了结果的可信度。

 



最后一个,是历史因素造成的地域差异,定量的多样性调查在欧洲和北美开展较早,在这些地区数据也积累的更好,至于热带这样的欠发达地区,相应的研究真的是凤毛麟角,南北回归线以内的研究,掰着指头才不到20个。而且现在学界一般认为热带的变温动物受到气候变化的威胁更大,这样的背景下缺少热带的研究简直不可接受。我们的蛾类研究作为填上这个大坑的一铁锹土,也就登场了。 

这是目前所有的在广义热带(南北回归线以内)的重调查项目,红色的是我们的数据


蛾子博士和大帽山 


我们研究的开展离不开一个人的工作:罗杰·肯德里克(Roger Kendrick)从1994年开始就开始研究香港的蛾类,并在1997年开始了以香港蛾类的分类和分布为内容的博士研究。


接下来的20余年的时间里,在蛾类这个毕生爱好的支持下,罗杰跑遍了香港的各个角落,利用其它工作的机会和业余时间,将蛾类调查一直延续至今。一手把香港的蛾类记录从一千多种增加到了两千多种。罗杰也成了香港蛾类不折不扣的代言人,不断拉近公众对于蛾类这个充满误解的类群的关系。如果你和他出去一起调查蛾类,就会发现他对香港的蛾类是如此的熟悉,随便一个种类都滔滔不绝如数家珍。所以正是罗杰对蛾类的热爱和这样一份长期的坚持,才让我们接下来的研究成为可能。 


一种以罗杰命名的尺蛾,Sigilliclystis kendricki(Galsworthy, 1999),以纪念他对香港蛾类做出的贡献,作者Roger Kendrick,已授权。


而我们的研究地点在香港第一高峰——大帽山上,作为香港受保护的郊野公园之一,大帽山的栖息地相对稳定,至少过去的二十年间森林覆盖率几乎没有变化,这让我们可以不用考虑栖息地变化对蛾子们的影响,而是专心检验气候变化。


我们去除了罕见物种,利用物种占域模型(Occupancy modelling)把调查遇见率的不同考虑在内。与此同时,连续的来自同一个人的调查让结果不容易受前边提到的调查者误差和种群波动的影响。 在这样的设计下,我们想看一看从2000到2014年这十五年的时间里,蛾子们在大帽山上的分布有没有随着气候的变化而改变? 


没有被套路的香港蛾类 


我们知道,根据气候变化的模型预测,如果物种可以自由迁徙,那升温变暖的气候下它们会往更凉爽的高纬度或者向高海拔迁移。不过移动相同的距离,爬山比北迁降温幅度更快。所以在山地,物种的分布一般会被预测向高海拔迁移。从香港的气温来看,这十几年的平均温度并没有太大变化,仅仅是平均最高温有每年0.05摄氏度的升高,整体气候确实是在变暖。 


所以我们的蛾子们分布上移了么?简单来说非常复杂(好像不是句人话……)。有两个趋势非常明显:一个是我们研究的146种蛾子里,有145种在考虑了调查遇见率的真实出现概率上没有发生统计学上显著的变化;另一个是在分布的边界上,有30多种蛾子出现了边界沿海拔的变化,而且大部分都是往低海拔迁徙



三个问题和三个解读 


第一个问题应该是,为什么真实出现概率不变的同时分布边界会变呢?


这更多的是个技术上的问题,因为前者是理论上出现概率的定量变化,后者是分布与否的定性变化。两者是从不同角度利用不同方法对蛾子分布的不同量化,出现不同的结果并不矛盾。同时由于考虑了调查遇见率,两者得到的都是非常保守的估计,真实的趋势可能会比我们的结果更明显。 除此之外,十几年积累的变化毕竟有限,蛾子们的响应不明显情有可原。 


颜色惊艳的豹尺蛾属(Dysphania sp.)


而第二个问题可能是,为何大部分蛾子们会出现和期望不符的分布下迁?


我们还是要来看温度,当最高气温超过32摄氏度最低气温低于15度时,香港天文台就会发布极端高温和低温警告。北方的朋友们看数字可能觉得这些温度不值一提,不过在南方这种有空气湿度捣鬼的地方,这时候在室外活动分分钟想死。而在罗杰的调查期间,极端高温以每年多一天的速度增加,极端低温以每年多0.8天的速度增加。雪上加霜的是,极端低温里的霜冻,也就是最低温低于0摄氏度的情况,在2000到2004年间只发生过4次,而到了2010到2014年,这个数字翻了4倍,有16次。 


这种短期内的极冷天气,是可以给热带物种造成非常严重的后果的。南方的同学应该记得2008年的雪灾,来自广东南岭的研究发现和依旧坚挺的温带蝴蝶相比,有88%的热带蝴蝶没有挺过那场雪灾,直到2011年才恢复到灾前水平。而根据气候模型的预测,在亚洲,像去年的、前年冬天那样的大寒潮是会随着气候变化越来越常见的。我们发现的这些下迁的蛾子,很可能正是受到了这种极冷天气增加的影响。 


那接下来的第三个问题,就是既然极冷天气这么厉害,为什么有些蛾子还是向高海拔移动了?


这就像“小马过河”故事里河水的深浅概念,对牛和松鼠不一样类似,同一个环境变化压力下不同物种的反应也可以不同。再加上除了温度,竞争和捕食这些物种间的相互作用也会影响分布。两者合力让情况变得更为复杂,出现向上移动的物种也不是不可能。 要搞清楚这个问题,恐怕要更深层次的习性研究了。

然后呢?


我们研究提供了热带气候变化影响案例的同时却也引发出了更多的问题,为了回答这些问题,首先当然就是把蛾子的监测继续下去看看二十年甚至三十年后的变化是更混乱还是更明显;看看蛾子的身体指标像翅长、体重什么的会不会影响到他们的分布变化,再往深里挖掘一下分布变化的原理。 另外就是需要开展更多的类似研究,发生在大帽山蛾子上的故事有多普遍我们无从知晓,现今的热带研究数量也还没有多到能够用来对比和温带异同的程度。因而每个研究的增加都很宝贵,我们需要更多的中国的、热带的相关研究。 


像极了鹿蛾的硕斑蛾属(Hysteroscene sp.)


如果没有这样的数据怎么办?现在从零开始也不晚,可惜的是现在科研的大环境就是追求短期的效果,长期监测的开展和坚持相当不易了,团队合作是个解决的办法,依靠靠谱的业余爱好者(公民科学)的坚持更是个办法。

 

最后的絮叨


本文经授权转载自公众号热带生态学

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