一个多世纪的保存鱼类标本让我们得以一窥寄生虫种群的长期趋势。华盛顿大学的新研究表明,鱼类寄生虫从1880年到2019年急剧下降,这是一段140年的时间,当时它们的栖息地、美国大陆第二大河口普吉特海湾显著变暖。
这项研究发表在1月9日的《美国国家科学院院刊》上,是世界上最大、最长的野生动物寄生虫数量数据集。这表明寄生虫可能特别容易受到气候变化的影响。
研究报告的主要作者、华盛顿大学水生和渔业科学副教授切尔西·伍德说:“人们普遍认为气候变化会导致寄生虫繁殖,随着世界变暖,我们将看到寄生虫疫情的增加。”“对于一些寄生虫物种来说,这可能是正确的,但寄生虫依赖于宿主,这使得它们在不断变化的世界中特别脆弱,因为宿主的命运正在被重新洗牌。”
虽然有些寄生虫只有单一的寄主物种,但许多寄生虫在寄主物种之间传播。卵在一个寄主物种中携带,幼虫出现并感染另一个寄主,成虫在产卵前可能在第三个寄主体内发育成熟。
对于在生命周期中依赖三种或三种以上宿主物种的寄生虫——包括研究中发现的普吉特湾鱼类中一半以上的寄生虫——对历史鱼类标本的分析显示,它们的丰度平均每十年下降11%。在1980年完全消失的10种寄生虫中,有9种依赖3种或3种以上的寄主。
伍德说:“我们的研究结果表明,带有一种或两种寄主物种的寄生虫保持相当稳定,但带有三种或三种以上寄主物种的寄生虫则崩溃了。”“下降的程度很严重。如果它发生在人们关心的物种中,比如哺乳动物或鸟类,就会引发保护行动。”
伍德说,虽然寄生虫会引起恐惧或厌恶,尤其是那些把寄生虫与自己、孩子或宠物的疾病联系在一起的人,但其结果对生态系统来说是一个令人担忧的消息。
伍德说:“寄生虫生态学真的处于初级阶段,但我们所知道的是,这些复杂生命周期的寄生虫可能在通过食物网推动能量和支持顶级捕食者方面发挥着重要作用。”她是2020年一份报告的作者之一,该报告提出了寄生虫保护计划。
伍德的研究是第一个使用新方法来恢复过去寄生虫种群信息的研究。哺乳动物和鸟类用标本剥制法保存,只在皮肤、羽毛或皮毛上保留寄生虫。但是鱼类、爬行动物和两栖动物的标本被保存在液体中,这也保存了动物死亡时体内的任何寄生虫。
这项研究的重点是自然历史博物馆幕后收藏中常见的八种鱼类。其中大部分来自伯克自然历史和文化博物馆的UW鱼类收藏。作者仔细地切开保存的鱼标本,然后在将标本送回博物馆之前,识别并计算他们在里面发现的寄生虫。
“这花了很长时间。这当然不适合胆小的人。”伍德说。“我很想把这些鱼放在搅拌机里,用基因组技术检测它们的寄生虫DNA,但这些鱼首先是用一种能撕碎DNA的液体保存的。所以我们所做的只是普通的老式寄生虫学。”
在他们发现的多细胞寄生虫中,有节肢动物,或有外骨骼的动物,包括甲壳类动物,以及伍德描述为“令人难以置信的华丽绦虫”:锥虫,其头部有钩状覆盖的触手。研究小组总共从699个鱼类标本中统计了85种17,259种寄生虫。
为了解释寄生虫数量的下降,作者考虑了三个可能的原因:普吉特海湾的宿主物种有多丰富;污染水平;以及海洋表面的温度。最能解释寄生虫数量下降的变量是海面温度,从1950年到2019年,普吉特海湾的海面温度上升了1摄氏度(1.8华氏度)。
伍德说,需要多个宿主的寄生虫就像一台精致的鲁布·戈德堡机器。它们完成生命周期所面临的一系列复杂步骤,使它们在过程中的任何时候都容易受到破坏。
“这项研究表明,普吉特海湾的寄生虫数量大幅下降。如果在这样一个被充分研究过的生态系统中,这种情况都能悄无声息地发生,那么它还会发生在哪里呢?”Wood说。“我希望我们的工作能激励其他生态学家思考他们自己的焦点生态系统,确定正确的博物馆标本,看看这些趋势是普吉特海湾独有的,还是其他地方也在发生的。
伍德补充说:“我们的研究结果让人们注意到,寄生物种可能正处于真正的危险之中。”“这对我们来说可能意味着坏事——不仅是蠕虫减少,而且我们所依赖的由寄生虫驱动的生态系统服务也会减少。”
这项研究由美国国家科学基金会、华盛顿大学气候、海洋和生态系统研究合作研究所、阿尔弗雷德·p·斯隆基金会、华盛顿大学和华盛顿研究基金会资助。
合著者有宾夕法尼亚诺伊曼大学的雷切尔·威利奇,她作为威斯康星大学博士后研究员进行了这项工作;乔治亚州肯尼索州立大学的Whitney Preisser,他作为威斯康星大学博士后研究员做了这项工作;华盛顿大学研究技术专家凯蒂·莱斯利;华盛顿大学博士生Natalie Mastick;伯克自然历史和文化博物馆UW鱼类收藏经理凯瑟琳·马斯勒尼科夫;Luke Tornabene和Timothy Essington是华盛顿大学水生和渔业科学的教员;NOAA西北渔业科学中心的Correigh Greene;以及蒙大拿州密苏拉HelmWest实验室的John M. Kinsella。
欲了解更多信息,请联系目前在加州的伍德,他的邮箱是chelwood@uw.edu。随附图片和b-roll视频可在这里。
注:本文由院校官方新闻直译,仅供参考,不代表指南者留学态度观点。