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天山论道

探秘北山羊

发布时间:2020年07月27日     播放次数:      来源:

导语 :由新疆科协和中科院新疆生态与地理研究所共同打造的新疆首档科学文化讲坛类节目《天山论道》,以科学文化为主线,每期邀请1名疆内外知名专家学者,以科学公开课的形式,向公众讲述国内外科技前沿动态,回应公众关切的热点科学问题、普及科学知识、弘扬科学精神、传播科学思想、倡导科学方法。该节目在新疆广播电视台7频道每周六21:20首播,每周三21:20重播。

北山羊是怎样生活的?北山羊的羊角上藏着怎样的年龄密码?为什么大多时间,雌雄北山羊会同性别的聚在一起生活,这和它们的生活习性什么样的密切联系?北山羊又是怎样和它的天敌雪豹斗智斗勇的?本期节目,我们邀请了来自中国科学院新疆生态与地理研究所研究员杨维康老师将带您走进北山羊的世界。

 

 

主讲嘉宾:杨维康,中国科学院新疆生态与地理研究所研究员,生态学博士在普氏野马、蒙古野驴、北山羊、雪莲、贝母等濒危动植物保护与管理等领域开展了大量研究工作。主持国家部委、中科院和国际合作项目20余项。获得新疆维吾尔自治区科技进步奖-等奖1项,目前担任国家濒危物种科学委员会协审专家,中国动物学会理事,新疆动物学会理事长。

集群的定义和群体效应

今天给大家讲一个国家一级重点保护野生动物北山羊的故事。首先要引入一个概念,叫集群。集群就是指动物为了觅食、防御、繁殖和这个迁徙聚集在一起的行为。

那么我们可以从图中看出来,上图是一个斑马聚群,那么斑马聚集有什么好处?我们看这样黑白相间的条纹凑成一大堆,然后在炎炎烈日下给捕食它的天敌造成很大的困难。这样狮子在远处看着一大群斑马的时候,它的眼睛是花的,它必须要确定其中某一只斑马比较脆弱、比较衰老了,然后确定住个体,它才能捕食。斑马聚群开始逃跑,灰尘满天,这样就会使狮子丧失目标,很难捕捉猎物。

上图显示的是南极的一种企鹅,企鹅要游上千海里去南极的海岛繁殖,去产卵。先到达的企鹅就会在海岛中间一个适合的区域准备产卵,后到的企鹅就会聚集着它,这样的话会围成一大群。成千上万的企鹅聚集在一起提供一个相对高的温度才能够把卵孵出来。还有就是较高的环境温度能让它保持体温,保持体质,这样更容易在漫长的严冬中生存下来。这时候大家挤到一起是为什么?就是为了保温而产生一种群体效应。

那么群体效应的概念是什么?它就是指这个动物它基本上在采食的时候,它经常要环顾四周,它要尽可能去发现天敌,避免被天敌捕食。那么也就是说群体越大,个体能将更多的时间用于这个采食这样的最重要的一个生命活动。

群体效应产生的原因是什么?

第一个就是多眼睛假说,就是说大家都聚到一起,就更容易发现天敌。我们举个简单的例子,比如说一群北山羊在采食,那么只要有一只发现雪豹就够了。那么它会发出警戒,那么所有的北山羊就会逃之夭夭,对吧?所以个体越多发现这个天敌的概率越大。

还有就是风险稀释假说。雪豹在捕食北山羊群的时候,我们知道它一次最多只能抓一只个体,如果我们假设一个前提,所有的个体在逃避天敌的这个能力是相同的情况下,群越大被捕食的可能性就越小。那如果就一只北山羊站在那,雪豹如果捕食成功,那它肯定是那个倒霉蛋,对吧?如果有两只个体的话,雪豹只能抓一只,那么它就有50%的可能性去逃逸。当三只个体就只有33%的可能性,有67%的可能性逃跑,这就是说这个风险被稀释了。可以看出,随着群体增大,我们北山羊发现天敌的这个概率是显著上升的。所以这就是聚群的一个好处。

这个表里显示的是群体在采食的时候,总有一只个体要去警戒,它不去吃草,它要去抬头环顾四周看一阵,然后再接着去吃食。那么这个活儿的话大家来轮流来做。图中显示,如果有一只个体,比如说只有一只北山羊,它一小时内它警戒3,一次警戒8分钟,那么它每只羊用于警戒的时间就是24分钟。那么也就是说在一小时的60分钟内它有24分钟在用于警戒,那么警戒覆盖的总长度是40%对吧?也就是说有40%它是安全的,60%的时间它可能是不安全的,这是简单的数学计算。那么当有两只北山羊采食的时候,我们会发现每只羊警戒的次数,我们从三次变成两次,警戒次数是不是变小了?那么每次警戒的时长从8分钟变成7分钟,警戒的时间是不是变短了?但是我们看每只羊用于警戒的时间是14分钟,两只羊是28分钟,这时候那么警戒在一个小时内覆盖率达到了什么?47%,提高了7个百分点。同理,如果是六只羊在一起一个群的话,那么每只羊一小时只警戒一次,警戒的次数更小,每次警戒的时长又缩短1分钟,6分钟,警戒的时间也缩短了。那么这个群体整个警戒的时间时长达到了36分钟,那么这时候整个警戒的覆盖率达到了60%。所以我们看出来一个什么趋势?就是随着群体增大,每一只羊用于警戒的时间是缩短的,每只羊用于警戒的次数是减少的。但是对于整个群体而言,警戒的总时长反而是延长了,警戒的效率更好,这就是效率的体现。那么这时候群体可以把用更多的时间用于采食。这就是多眼睛假说的妙处。

不过,群也不是越大越好。群越大容易传染寄生虫、传染疾病,而且对食物的竞争是越发强烈。一块草地就有三只羊来采食和三十只羊来采食,那么效果是完全不一样的。

关于风险稀释假说我们可以看下图,红条就是被捕食的。我们可以看出,一只羊如果雪豹捕食成功,你是100%地丢掉性命被捕食了,如果是两只羊,雪豹一次只能抓一只羊,那么你这时候它逃生的概率是达到了50%。当三只羊在一起的,雪豹只能抓其中一只羊。我可能就是幸运 的两只羊中的一只,所以我的被捕食概率值达到了降为33%,以此类推,到十只羊的时候,我被捕食的概率可能只有百分之十了。

这就是风险稀释假说,随着群体个体数量越大,群体越大,那么群体中的个体被天敌捕食的概率就越小。

性别体二态与同性聚群

图中左图展示的是这个非洲狮,我们可以看到就是它是一雄一雌,两只狮子都是成年的个体。右图展示的是我们新疆的一个濒危动物叫岩羊,也是一雄一雌在一起,雄羊是羊角比较大的那一只。我们z可以看到同一个物种都是成年的情况下,成年的雄性个体体型和体重远远大于雌性个体的现象,这叫性别体二态。

下面介绍一下性别体二态和同性聚群的关系。那么这个同性聚群是什么概念?就是一些野生动物,包括食肉类和食草动物,某一个物种的雌性和雄性个体除了它的发情会混群,在一年中大多数时候是雌性和雌性个体聚群,雄性和雄性聚群,按照同性聚成群分别独立的生活。这就成为同性聚群现象。

认识北山羊

北山羊是一个牛科山羊亚科的一个动物。国家一级重点保护野生动物。

图中这个具有巨大的那个镰刀角的北山羊就是雄性,因为它就是要靠打斗胜利才能有交配权。雌性的北山羊你看就是羊角特别细小,一般羊角长度不超过三十公分,而雄性的北山羊角可以达到一百五十多厘米。

北山羊分布在亚洲内陆的高山区域,是一个高山的舞蹈者,被我们形象的比喻为在高山上跳芭蕾舞。它能够在将近垂直九十度的悬崖峭壁上奔驰如飞,这也是自然选择进化出来的结果,因为它的天敌雪豹更能爬山。

下图是世界上北山羊的分布图。在阿尔泰山、天山、昆仑山和这个帕米尔区域,都有一定的北山羊分布。

我们把北山羊的行为大概定义为了四种。

第一是采食,这是所有的食草动物最重要的行为。

第二是休息。它要卧息,因为这个牛科动物它需要反刍,反刍的时候它需要静卧,然后去反刍,把对食物进行进一步的粉碎和消化,便于吸收。

第三是移动。

第四是警戒。警戒行为占的时间很少,但是很关键。如果问大家警戒重要还是吃食重要,可能大都是会认为肯定是采食重要。其实不是,一定是警戒重要,警戒如果出了问题会送命,所以警戒是很重要的一种行为。

依据雄羊角估算雄羊年龄

科研是需要算北山羊的年龄的。那么这里有一些简单的方法,可以通过雄羊角估算雄羊年龄。

图中展示的就是第一个方法:数羊角正面的疙瘩。我们去数这个北山羊的羊角上大概有多少疙瘩,数到的数除以二,再加一就是北山羊的年龄,因为第一年是不长疙瘩的,一年长两个疙瘩。这是一个比较粗略的方法,但是好用。

如果我们在望远镜里看到这羊角的侧面,可以看到在它侧面每隔一定距离就有一道比较深颜色的一个线条,这是什么?这叫年轮,它这个年轮跟树木的年轮是一样的。北山羊的羊角是基本上是终身生长,那么这时候也一样,从春到秋的时候食物资源很好,羊角长得很快,到了冬季的时候,这个食物资源差,羊角就长得慢了,就会留下一道深色的一个横线。那么每一个深色的横线就是一个冬天,那么这个北山羊的羊角有几个深色的黑线,那就是过了几个冬天,它活了几个冬天,就有几岁了。

北山羊是否同性聚群

我们通过统计北山羊的雌雄比例,在一个混合群的比例等等我们之后就发现这个雌性北山羊与雄性北山羊的社会分离指数,它是随着年龄的增长升高的,

我们可以看到这个图中的红色的线,可以看到雌羊跟二到五岁的雄羊,它这个分离指数最低,就是它们混群度最高的。这很容易理解,因为这个阶段的雄羊我们还称其为羊宝宝,因为它还是跟妈妈在一个群里面,它没有打斗能力,也没有交配权。但是我们看雌羊跟六到八岁的雄羊这条黑线,分离指数大部分时间都在0.5以上了,说明它是分离比较明显的。为什么五岁以后雄羊就逐渐离开羊群,然后要集成一个单雄的群,因为它要开始参与繁殖打斗了,要争夺交配权了。那么我们看到雌性跟大于等于九岁的雄羊,它这个社会分离指数是绿色线条达到最高了,大多数都到0.7以上了。所以它就说明了雌雄羊是分离的,而且随着雄羊的年龄增长的,雌雄的这个分离的是越来越明显了,它确实是一个我们讲同性聚群的物种,也就是异性分离的物种。

我们进一步分析后发现,不同年龄的雄性个体的社会分离程度,也随着雄性个体之间的年龄的增长增大而升高。

雄性之间这个同一年龄组的雄羊聚群在一起,年龄差别越大也越分开,就是小的雄羊跟小的雄羊聚在一起,成年的大雄羊跟雄羊聚在一起。这是什么原因导致的呢?这就是体型差别很大,类似于雌雄的分离一样。虽然都是雄性,但是体型差别也很大,对食物的要求又有进一步的分化。所以北山羊确实是一个同性聚群的物种,而且雄性年龄越大,雌雄两性的分离程度是越高的。就雄性个体而言,九岁以上的成年雄性大公羊喜欢在一起;然后六岁左右的公羊喜欢在一起;那么五岁以下的雄性个体,它们要么在一起,要不就跟着雌羊在一起。这是我们的两个主要研究结论。第一个结论就是雌雄是分离的,第二雄性内部随着年龄不同年龄等级它也是进一步分离的。

北山羊同性聚群的成因

第一是食物。在暖季出现了明显的这个食性分离,就是雄羊跟雌羊吃的完全不一样。

因为它们吃的不一样,所以它们要分离,在冬季它们的食物没有太明显的区别,因为在食物短缺的时候为了生存大家就将就一下,都各自吃一点自己不喜欢的食物。这样的话它们就有共同的食物,因为有共同的食物和采食场,它们就混到一起了。

第二是行为同步性。我们发现在夏季的时候,这个雌雄羊它的行为同步性特别高,在这个冬季,这个雌雄同步性反而降低了。行为同步性也能解释这个在这个夏季的时候,北山羊为什么分群。分了群以后大家的效率更高,所以这个同性聚群它能够帮助北山羊,降低个体间的食物竞争,提高活动效率,它增强个体间的社会亲和力。这样雄羊和雄羊在一起打斗、嬉戏,雌羊和雌羊在一起把羊羔带好。

北山羊通过这种不同的方式,提高它对环境的适应和协调能力。因为在高山地形、寒冷气候、雪豹天敌捕食、食物短缺等环境压力很大的情况下,它通过分群又聚群的方式妥善地降低了环境压力,使它能够更好地生存。同性聚群是一种复杂的现象,只对一种因素的挖掘是很难去解释的,其中多种因素之间它本身也是相互影响,相互关联的。生态学是研究这个动物与环境之间相互作用关系,动物与动物之间相互作用关系的科学,而我们这项工作就是典型的动物生态学研究。

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