不為人知的“河流之王”
科學(xué)家呼吁河馬研究與保護(hù)并行

從科學(xué)上看，我們已經(jīng)克服了一些挑戰(zhàn)。下一步的挑戰(zhàn)是把科學(xué)研究和物種保護(hù)結(jié)合起來(lái)。

通過(guò)簡(jiǎn)單的吃喝排泄，河馬可以改變整個(gè)非洲的生態(tài)系統(tǒng)。
圖片來(lái)源：ANGELO CAVALLI/CORBIS

河馬沐浴在微涼的晨光中，安靜地浮在水里，只在水面上露出半個(gè)大腦袋，每次呼氣的時(shí)候，它們的鼻孔中就會(huì)噴發(fā)出濕潤(rùn)的霧氣。一頭河馬把下巴倚在一塊兒巖石上；一頭抖了抖耳朵緩緩地潛入水中，僅在水面上留下一圈兒擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的漣漪；還有一頭打了個(gè)哈欠，露出四顆大犬齒、肌肉厚實(shí)的嘴唇和一張亮粉色的大嘴。

對(duì)于生態(tài)學(xué)家Douglas McCauley來(lái)說(shuō)，肯尼亞埃瓦索恩吉羅河上的這個(gè)場(chǎng)景絕不僅僅是旅行明信片中的景色。大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)正在悄悄進(jìn)入這條河流，維持著河流的生態(tài)系統(tǒng)：河馬又在排泄了！

對(duì)于撒哈拉以南非洲復(fù)雜的食物鏈來(lái)說(shuō)，河馬的糞便可謂是一劑“萬(wàn)能藥”。在北部高緯度地區(qū)，大馬哈魚(yú)洄游到上游產(chǎn)完卵后就會(huì)死亡，它們腐爛的肉體給河流中注入大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。而河馬則會(huì)通過(guò)糞便把從陸地上咀嚼的能量帶入非洲渾濁的河流中，給該流域食物鏈底層的有機(jī)物生長(zhǎng)提供能量。

“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，河馬就是百萬(wàn)噸級(jí)的大馬哈魚(yú)?！眮?lái)自美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的McCauley說(shuō)。從河馬糞便到小龍蝦與鲃魚(yú)，McCauley和伯克利大學(xué)生態(tài)保護(hù)學(xué)家Justin Brashares通過(guò)測(cè)量其碳同位素指標(biāo)比例對(duì)河流中食物鏈的能量流動(dòng)進(jìn)行了跟蹤。他們的研究表明，河馬排泄的糞便向河流中傳播的碳和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的量大得驚人，可以供養(yǎng)或荼毒整個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)。

考慮到接近這種危險(xiǎn)的野獸存在致命危險(xiǎn)，而且獲得的科研回報(bào)可能會(huì)很小，研究人員在野外研究中一度曾避開(kāi)河馬?！艾F(xiàn)在我們終于對(duì)河馬在河流生態(tài)中的角色有了量化評(píng)估?！比A盛頓大學(xué)退休生態(tài)學(xué)家Robert Naiman說(shuō)，這是一項(xiàng)大型動(dòng)物在某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中強(qiáng)大角色的案例研究。

只能遠(yuǎn)觀的“芭蕾舞演員”

McCauley亂蓬蓬的沾滿沙子的頭發(fā)與他穿著的遮擋非洲大草原烈日曝曬的潔白襯衫形成了鮮明對(duì)比。據(jù)他回憶，2002年他第一次遇到河馬的時(shí)候“嚇得要死”。這種在水中生活的草食性動(dòng)物脾氣很壞，而且領(lǐng)地意識(shí)非常強(qiáng)，被很多人認(rèn)為是非洲最致命動(dòng)物，擁有比大象和獅子殺人更多的壞名聲。這種動(dòng)物體重約4噸，跑得像人一樣快，會(huì)用其強(qiáng)壯的下頜碾死或用四肢踩死受害者。McCauley以前總認(rèn)為河馬生活在水中，他呆在陸地上會(huì)比較安全。一天，他在河堤上對(duì)魚(yú)進(jìn)行取樣時(shí)，一頭河馬悄悄地向他接近，并突然沖到了堤岸上，嚇得他迅速躥進(jìn)了越野車(chē)內(nèi)。

除了“儈子手”的惡名之外，幾乎沒(méi)有人了解河馬之間或是與其他動(dòng)物以及周?chē)h(huán)境如何溝通?！霸谶@一點(diǎn)上，我們似乎不該這么呆板單一，但我們對(duì)河馬的了解確實(shí)如此?！奔又菔サ貋喐缰萘⒋髮W(xué)生態(tài)保護(hù)學(xué)家、國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟河馬專家小組主席Rebecca Lewison遺憾地說(shuō)，“這實(shí)在可惜！”

缺乏對(duì)河馬了解的一個(gè)原因是區(qū)分兩頭河馬存在高難度挑戰(zhàn)。McCauley說(shuō)，這種鯨目動(dòng)物的近親“就像一頭須鯨和一頭豬雜交后的產(chǎn)物”，而人們對(duì)其他兩類物種均已進(jìn)行了詳實(shí)的研究。相比較而言，生物學(xué)家可以通過(guò)鯨鰭和尾巴上的特點(diǎn)對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分，他們也試圖通過(guò)在河馬耳朵等身體部位尋找特殊的輪廓，或是通過(guò)傷疤標(biāo)記、臉部顏色或腮須的位置對(duì)其進(jìn)行區(qū)分。

然而，觀察這種獸類卻始終存在挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兛傇诤?、池塘中度日，或是在渾濁的河流中打滾兒。到黃昏時(shí)分，它們才會(huì)鉆出河底，爬上岸。晚上，它們會(huì)到林中空地上吃草，而這時(shí)蛇、大象、獅子以及土狼也會(huì)出來(lái)活動(dòng)，研究人員很難在同一時(shí)間進(jìn)行戶外研究，而在黎明之前，它們又會(huì)鉆入河流中。研究人員也很難給它們佩戴跟蹤研究非洲其他哺乳動(dòng)物行為時(shí)所佩戴的GPS項(xiàng)圈，大多數(shù)項(xiàng)圈會(huì)從河馬頭上滑落，因?yàn)檫@種動(dòng)物根本就沒(méi)有脖頸。

為了了解河馬，McCauley曾不止一次爬上樹(shù)，懸在河馬活動(dòng)的池塘上方，花費(fèi)一整天記筆記。2012年，他曾和同事利用攝像機(jī)收集到5萬(wàn)小時(shí)河馬吃草時(shí)的連續(xù)畫(huà)面。研究團(tuán)隊(duì)還在崎嶇不平的路上駕車(chē)行駛了9個(gè)小時(shí)到達(dá)肯尼亞姆濟(jì)馬溫泉，那里清澈的泉水可以讓他們從岸上和給游客設(shè)置的水下觀察房中看到水下的河馬?！八鼈凖嫶蟮捏w形看上去非?；?，但又非常優(yōu)雅。”McCauley說(shuō)，他對(duì)這些河馬“芭蕾舞演員”的認(rèn)識(shí)又增加了一些。

不為人知的“河流之王”

為了研究河馬在非洲大草原生態(tài)系統(tǒng)中的角色，McCauley與其同事還沿著埃瓦索恩吉羅河建立了5個(gè)30平方米的觀測(cè)基地，并用相機(jī)捕捉河馬的活動(dòng)。McCauley團(tuán)隊(duì)每年會(huì)對(duì)基地內(nèi)的植物生長(zhǎng)情況進(jìn)行兩次分析，如修剪植物的葉子以及采集土壤分析其中的營(yíng)養(yǎng)含量。

該研究表明，河馬會(huì)基于有利于它們的一面重新塑造草地。在它們經(jīng)常光顧的基地內(nèi)，那里的草由于反復(fù)切割會(huì)更加短粗，更加茂盛。這對(duì)于河馬非常有利，McCauley說(shuō)：“每次吃掉的植物面積越大就越好，因?yàn)檫@樣植物的營(yíng)養(yǎng)更多?！彼f(shuō):“而那些沒(méi)有河馬的基地，植物更像稻草，而且經(jīng)常開(kāi)花。”

考慮到一頭河馬每晚會(huì)吃掉約40公斤草， McCauley想知道它們每天如何向環(huán)境中輸送碳、磷、氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。過(guò)往的生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送研究多集中于物理力，如河流徑流以及植物和微生物的影響?！岸鴦?dòng)物行為的影響一直被邊緣化?！币敶髮W(xué)社會(huì)生態(tài)學(xué)家David Post說(shuō)，“然而動(dòng)物會(huì)讓營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比物理搬運(yùn)移動(dòng)得更快，甚至可以成為這些力量的反作用力。”

為了量化非洲生態(tài)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流動(dòng)情況，McCauley與其同事轉(zhuǎn)而對(duì)磷進(jìn)行了分析。不同種類的植物體內(nèi)的碳磷含量比例各有不同，因此在食物鏈中每種植物的含磷比例都會(huì)為其碳含量提供標(biāo)記。對(duì)磷含量的跟蹤分析研究曾用于闡明鳥(niǎo)類、豬、羊等動(dòng)物的糞便營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化情況，而在野生動(dòng)物中采用這種方法尚屬首次。

加州大學(xué)伯克利分校植物生態(tài)學(xué)家、McCauley團(tuán)隊(duì)磷分析法的負(fù)責(zé)人Todd Dawson表示，一開(kāi)始他們利用佛羅里達(dá)州迪士尼樂(lè)園中的河馬嘗試了這項(xiàng)技術(shù)，他們給河馬喂食一種已知含磷成分的食物，在確認(rèn)排泄物中含有相同的特征，證明了可以用該方法跟蹤能量流動(dòng)之后，就給古比魚(yú)喂食河馬糞便。尚未發(fā)表的研究成果表明，古比魚(yú)體內(nèi)的磷含量比例映射了糞便中的磷含量。

回到肯尼亞，該研究團(tuán)隊(duì)測(cè)量了當(dāng)?shù)刂参镏械牧缀勘壤?，他們根?jù)從河馬糞便樣本中提取的磷了解到，河馬喜歡吃哪種草，它們?nèi)绾尉奂诹珠g空地上啃這種草。他們還利用磷含量進(jìn)一步跟蹤營(yíng)養(yǎng)鏈：從河馬糞便到其所滋養(yǎng)的魚(yú)類以及昆蟲(chóng)。

McCauley 表示，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)的影響“強(qiáng)烈地受到河流運(yùn)動(dòng)的影響”。在河流湍急、河馬較少的地方，糞便對(duì)河流中棲息的其他生物的影響非常小。但是當(dāng)旱季來(lái)臨的時(shí)候，流量減少造成河流斷流、形成池化，對(duì)河流生物體內(nèi)磷含量的研究發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)出河馬糞便中磷含量的特點(diǎn)。

亟待研究保護(hù)相結(jié)合

但研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，河馬糞便過(guò)多也不是好事。

沿著馬拉河—— 一條在塞倫蓋蒂平原上流淌著的主要水道，約有4000頭河馬簇?fù)碓陂L(zhǎng)約155公里的河流上。過(guò)去數(shù)十年，河馬群落的數(shù)量已經(jīng)增長(zhǎng)了15倍，部分原因可能是因?yàn)獒鳙C已成為非法行為。與此同時(shí)，該河流的水質(zhì)已經(jīng)變壞。Amanda Subalusky等人2008年來(lái)非洲調(diào)研的時(shí)候，他們指出森林退化是水質(zhì)變壞的一個(gè)主要驅(qū)動(dòng)因素。但讓他們吃驚的是，保護(hù)區(qū)的水質(zhì)最差，尤其當(dāng)河流流量減少的時(shí)候，而一個(gè)普遍影響因素就是棲息河馬。

在進(jìn)一步研究中，現(xiàn)已從耶魯大學(xué)畢業(yè)的Subalusky與其同事“拜訪”了密爾沃基縣公園的3只河馬。他們每天對(duì)河馬的尿液和糞便殘?jiān)M(jìn)行量化監(jiān)測(cè)，檢測(cè)河馬排泄物中的氮、磷以及碳的含量，并以此推算馬拉河的情況。他們的研究結(jié)果顯示，4000只河馬每天的排泄物會(huì)達(dá)到36噸。馬拉河不能一直負(fù)荷如此多的河馬糞便。Subalusky與其同事還把暴雨過(guò)后河水突然上漲與水體含氧量的劇減以及魚(yú)類死亡相聯(lián)系，其原因很可能是由于湍流攪起了河床上降解和沉積的河馬糞便。

McCauley在塔桑尼亞南部的大魯阿哈河盆地也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。河流斷流后形成的一些池塘中棲息著上百頭河馬，在河馬聚集的池塘，來(lái)自糞便的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致藻華，這些水藻死后經(jīng)過(guò)沉積和降解，會(huì)減少水中的氧含量，使水體變黑?！皟H有極少數(shù)水生生物可以適應(yīng)這種水質(zhì)?！盡cCauley說(shuō)。

盡管馬拉河和大魯阿哈河流域的河馬數(shù)量繁多，但整體來(lái)看，這種動(dòng)物的數(shù)量正在下降。大約10萬(wàn)年以前，它們的足跡遍布遙遠(yuǎn)的北方，如英國(guó)以及大多數(shù)歐洲國(guó)家，1個(gè)世紀(jì)之前，它們從埃及消失，現(xiàn)在它們的主要活動(dòng)區(qū)域僅局限于撒哈拉以南的非洲地帶。即便在那里，它們的生命也在受到威脅。比如，在莫桑比克，連續(xù)狩獵以及該國(guó)1992年結(jié)束的長(zhǎng)期內(nèi)戰(zhàn)已導(dǎo)致該國(guó)河馬數(shù)量從原來(lái)的1000多頭下降到數(shù)百頭。據(jù)估算，現(xiàn)在整個(gè)非洲大陸的河馬數(shù)量在13.5萬(wàn)頭左右。

一直以來(lái)，河馬作為撒哈拉以南非洲河流中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源的主要角色并不為人知曉，新的研究表明，隨著該物種數(shù)量遞減，這片土地上的生態(tài)系統(tǒng)也將發(fā)生改變，并將影響到其他生物。這種趨勢(shì)敦促科學(xué)家盡快給這種令人敬畏的生物描繪出更加精細(xì)的畫(huà)像。“從科學(xué)上看，我們已經(jīng)克服了一些挑戰(zhàn)?！奔又荽髮W(xué)伯克利分校的Dawson說(shuō)。他表示，下一步的挑戰(zhàn)是把科學(xué)研究和物種保護(hù)結(jié)合起來(lái)。