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【科學講堂】生態影響演化 演化改造生態

2021-03-24
● 不同種類的孔雀魚。 網上圖片● 不同種類的孔雀魚。 網上圖片

達爾文的演化論,大家可能早已聽說過。這個理論告訴我們:生態環境可能會令擁有某些特徵的個體得到較多優勢,以致牠們能夠更容易將自己的基因遺傳給下一代,繼而慢慢令整個物種演化,令整個族群全都擁有這些能帶來優勢的特徵。如此看來,好像是生態環境推動了物種的演化。反過來說,生物的演化又會否對生態環境帶來影響?今天就和各位探討一下這個問題。

尋找短命種 親眼看演化

長久以來,我們一直以為自然演化的進程必定是十分緩慢,因此我們「目擊」演化的影響的機會應該是微乎其微。

不過,科學家已知道,其實這並不一定正確:某些物種也可以相對快速地進行演化。例如生態學家經常觀察、研究的海藻與浮游生物,其實在數個星期之內就可以經歷20個生物周期,生產20代的後代。因此在合理的時間之內,科學家就可以觀察這些物種的自然演化了。

這些相對「快速」的演化,方便科學家研究物種的演變,會否反過來改變生態的環境。例如之前就有科學家特別研究南美洲千里達島的孔雀魚,與溪流中海藻數量的關係。

引入新孔雀魚 改變海藻數量

研究人員首先找來不同族群的孔雀魚:這些族群生活於不同的環境之中,因此身體比例、顏色等等都互有不同。牠們生活環境的其中一個不同,就是樹蔭的多少,而這個因素,又直接影響了水中海藻的多寡:比如說有些地方樹蔭茂密,遮蓋了陽光到達溪水的程度,那水中海藻的生長,自然也受到影響。

研究人員其後將同一個族群的孔雀魚,引入到其他的溪流之中,再觀察那裡的海藻生長有否變化。他們發現,在一些試驗的區域之中,引入一群新的孔雀魚,的確會令水中海藻的數量有明顯的改變:改變的幅度,可比擬容許多百分之二十的陽光到達水中。看來這些孔雀魚,成功「塑造」了牠們喜歡的生活空間了。

祖先吃光獵物 子孫就要捱餓

瑞士的另一個利用三刺魚的實驗,更指出了由某一代魚類塑造的環境,會如何影響下一代。研究人員首先設置了50個人工池塘;在實驗的第一階段,他們將不同種類的三刺魚放進不同的池塘中,好讓牠們「塑造」其中的環境:例如來自日內瓦湖的三刺魚,會傾向捕食較大的獵物,並讓海藻生長更蓬勃。

到了實驗的第二階段,研究人員將這些「第一代」的三刺魚移走,再引進「第二代」的年輕三刺魚:不過這些「第二代」的三刺魚,卻是混合了不同的品種,也就是說,有些第二代的三刺魚,是生活在由另一品種的三刺魚所「塑造」的環境之中。結果研究人員真的發現,第一代三刺魚生活過的環境,會對第二代有所影響:例如第一代的日內瓦三刺魚,可能早已將池塘中某個大小的獵物捕獵殆盡了,那麼第二代同一品種的三刺魚,反而就要捱餓了。

今次討論的課題,更加印證了物種、環境是共同一體、互相影響的想法,提醒我們一些看似微小的改變,可能會造成極大的影響。物種的演化,更是生物面對全球暖化、環境轉變的一個重要的方法。在全球暖化愈趨嚴重的當下,對演化有更多的了解,看來也是極其重要。

■杜子航 教育工作者

早年學習理工科目,一直致力推動科學教育與科普工作,近年開始關注電腦發展對社會的影響。

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