什么是指示性生物？他們都是誰(shuí)？
指示物種可以告訴我們環(huán)境中發(fā)生的改變和即將發(fā)生的改變。指示物種很容易被觀察到，研究它們被認(rèn)為是預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)變化的一種經(jīng)濟(jì)、有效的方法。這些物種也被稱為生物指示器。
帝王蝶是最著名的指示物種之一。
圖自：Sylvain Cordier / Getty Images
科學(xué)家們通過(guò)監(jiān)測(cè)指標(biāo)物種種群的大小、年齡結(jié)構(gòu)、密度、增長(zhǎng)和繁殖率等因素，來(lái)尋找它們隨著時(shí)間推移的模式。這些模式可能顯示了污染、棲息地喪失或氣候變化等對(duì)物種的影響。更重要的是，它們可以幫助預(yù)測(cè)未來(lái)環(huán)境的變化。
什么是指示物種？
最常用的指示物種是動(dòng)物，其中70%是無(wú)脊椎動(dòng)物。指示物種也可以是植物和微生物。通常，這些生物體與環(huán)境的相互作用使它們對(duì)任何變化都高度敏感。例如，它們可能處于營(yíng)養(yǎng)性攝食水平的頂端，在那里它們會(huì)接受到環(huán)境中所發(fā)現(xiàn)的任何毒素的最高數(shù)量。或者，如果環(huán)境不佳，它們可能無(wú)法輕松地搬到一個(gè)新的地方。
科學(xué)家們出于不同的原因選擇指示物種。物種的生態(tài)重要性是使用某些生物作為指標(biāo)的主要原因之一。如果一個(gè)物種是一個(gè)關(guān)鍵物種，這意味著生態(tài)系統(tǒng)的功能也依賴于它們，那么該物種的健康或種群的任何變化都將是一個(gè)很好的環(huán)境壓力指標(biāo)。
一個(gè)好的指示物種還應(yīng)該對(duì)變化做出相對(duì)快速的反應(yīng)，并且易于觀察。它們的反應(yīng)應(yīng)該代表整個(gè)種群或生態(tài)系統(tǒng)。它們應(yīng)該是相對(duì)常見(jiàn)的，并且有足夠大的種群以便于研究。被廣泛研究的物種是很好的生物指標(biāo)候選者。繁殖速度快、數(shù)量多、有專門棲息地或飲食的物種將是一個(gè)理想的指標(biāo)。科學(xué)家也在尋找具有商業(yè)或經(jīng)濟(jì)重要性的生物。
科學(xué)家通過(guò)觀察指示物種來(lái)確定生態(tài)系統(tǒng)的變化。指示物種用于顯示環(huán)境變化的好壞。這些變化包括污染物的存在、生物多樣性和生物相互作用的變化以及物理環(huán)境的變化。
有哪些指示物種？
指示物種往往是其生態(tài)系統(tǒng)中最脆弱的成員，這些指示物種被用于科學(xué)研究，作為一種容易和有效地研究環(huán)境健康的長(zhǎng)期變化的方法。在每個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，研究同一物種有助于研究人員更容易地比較數(shù)據(jù)，以便發(fā)現(xiàn)溫度、棲息地破壞和降雨等因素的微小變化。下面是一些指示物種的例子。
地衣
地衣可以用來(lái)研究空氣污染
圖自：Christian Ender / Getty Images
地衣是兩種獨(dú)立生物體的結(jié)合體。真菌和藻類以一種共生關(guān)系生長(zhǎng)在一起，真菌提供礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和藻類生長(zhǎng)的地方，藻類通過(guò)光合作用為真菌生產(chǎn)糖。地衣因?qū)諝馕廴久舾卸挥米魃镏甘疚锓N。地衣沒(méi)有根，所以它們只能直接從大氣中獲取營(yíng)養(yǎng)。它們對(duì)空氣中過(guò)量的氮污染特別敏感。如果科學(xué)家發(fā)現(xiàn)對(duì)氮特別敏感的地衣物種數(shù)量減少，同時(shí)，能夠很好地耐受氮的物種數(shù)量增加了，科學(xué)家們就知道空氣質(zhì)量下降了。
斑點(diǎn)貓頭鷹
由于棲息地的喪失，斑點(diǎn)貓頭鷹的數(shù)量一直在下降。
圖自：Carlos Camarena / Getty Images
1990年，由于棲息地的喪失，北方斑點(diǎn)貓頭鷹首次被列為瀕危物種。因?yàn)檫@些貓頭鷹不筑巢，它們依賴于成熟的原始森林中的樹(shù)洞、折斷的樹(shù)梢和其他碎片來(lái)筑巢。來(lái)自伐木、開(kāi)發(fā)、娛樂(lè)和疾病的壓力使得它們沒(méi)有安全的筑巢區(qū)域。北方斑點(diǎn)貓頭鷹數(shù)量的下降表明太平洋西北闊葉林的質(zhì)量進(jìn)一步下降。1999年，美國(guó)舊金山灣區(qū)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始監(jiān)測(cè)貓頭鷹，作為評(píng)估生態(tài)健康的一種方式。
蜉蝣
蜉蝣被用來(lái)監(jiān)測(cè)淡水的質(zhì)量。
圖自：Sandra Standbridge / Getty Images
蜉蝣是一種對(duì)水污染特別敏感的大型無(wú)脊椎昆蟲(chóng)。幼年時(shí)，它們只生活在水里，成蟲(chóng)生活在陸地或空氣中，但會(huì)回到水中產(chǎn)卵。它們被研究人員用作水生生態(tài)系統(tǒng)健康的指標(biāo)，因?yàn)樗鼈儗?duì)水的依賴和它們對(duì)污染的耐受度低。例如，大多數(shù)蜉蝣物種依賴于底部表面較硬的棲息地。在水道底部沉淀過(guò)多的泥沙污染物，可能是其數(shù)量下降的原因之一。在水生生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)蜉蝣意味著這里的水幾乎沒(méi)有被污染。
鮭魚(yú)
鮭魚(yú)的洄游習(xí)性使它們?nèi)菀资艿江h(huán)境變化的影響。
圖自：DaveAlan / Getty Images
鮭魚(yú)是一種溯河產(chǎn)卵的魚(yú)類。這意味著它們?cè)诘蟹趸?，然后前往海洋，之后再返回淡水中產(chǎn)卵。如果它們不能在淡水和海洋之間自由移動(dòng)，它們就不能生存。棲息地的破壞、過(guò)度捕撈和筑壩已經(jīng)導(dǎo)致全世界鮭魚(yú)數(shù)量的顯著減少。太平洋西北部的研究人員將銀鮭種群的死亡歸咎于產(chǎn)卵棲息地周圍城市地區(qū)受到污染的雨水徑流。鮭魚(yú)數(shù)量的變化可以用來(lái)表明棲息地和水質(zhì)的下降，以及疾病的存在。
馬什玉黍螺
馬什玉黍螺常用來(lái)顯示海岸生境的變化。
圖自：LAByrne / Getty Images
馬什玉黍螺可以在鹽沼的草地上的海藻上找到。它們隨著潮水移動(dòng)，在退潮時(shí)下來(lái)吃草，當(dāng)水上漲時(shí)，它們又回到草莖上。馬什玉黍螺對(duì)污染特別敏感，經(jīng)常被用來(lái)研究沼澤生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。
美國(guó)墨西哥灣沿岸的研究人員利用這種海螺展示了深水地平線漏油事件對(duì)沿海濕地海岸線的影響，并預(yù)測(cè)它們的減少可能會(huì)影響沼澤的其他重要生態(tài)系統(tǒng)功能。它們還會(huì)吃對(duì)沼澤生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要的沼澤繩草。如果海螺捕食者的數(shù)量減少，它們的數(shù)量會(huì)隨之增加，從而對(duì)沼澤草的健康產(chǎn)生負(fù)面影響。
水獺
水獺作為頂級(jí)捕食者，很容易受到毒素的侵害。
圖自：tan Tekiela Author / Naturalist / Wildlife Photographer / Getty Images
水獺被認(rèn)為是水生生態(tài)系統(tǒng)中的頂級(jí)捕食者，因此它們所處環(huán)境中的任何毒素都會(huì)通過(guò)它們所吃的魚(yú)類和無(wú)脊椎動(dòng)物迅速進(jìn)入水獺體內(nèi)。由于毒素在食物鏈中積累，水獺比同一生態(tài)系統(tǒng)中的其他動(dòng)物吸收的毒素量要大得多。它們很可能在任何其他動(dòng)植物表現(xiàn)出中毒跡象之前就表現(xiàn)出來(lái)。加拿大科學(xué)家利用水獺的毛發(fā)來(lái)測(cè)試一個(gè)水銀礦旁的湖泊中的汞含量。這項(xiàng)研究表明，水獺可以作為有價(jià)值的指示物種，以測(cè)試海洋和淡水生境的健康。
蠑螈
蠑螈的皮膚具有滲透性，需要保持濕潤(rùn)，這使它們成為空氣和水污染的良好指標(biāo)。
圖自：Jasius / Getty Images
蠑螈的皮膚滲透性很強(qiáng)，為了生存必須保持濕潤(rùn)。這使得它們特別容易受到污染和干旱的影響。蠑螈健康狀況或種群數(shù)量的下降可能表明它們的環(huán)境發(fā)生了負(fù)面變化。
美國(guó)農(nóng)業(yè)部森林服務(wù)局的研究人員研究了兩種不同類型的蠑螈，以顯示已被商業(yè)采伐的森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)情況。蠑螈的數(shù)量隨著森林的年齡和健康的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。
大腸桿菌
大腸桿菌是用來(lái)顯示污染存在的多種細(xì)菌之一。
圖自：Manjurul / Getty Images
大腸桿菌是一種常見(jiàn)于溫血?jiǎng)游锛S便中的細(xì)菌。細(xì)菌是顯示污染存在的理想有機(jī)體，因?yàn)樗鼈兎敝逞杆?，隨處可見(jiàn)，如果有環(huán)境壓力，它們會(huì)很快改變。
美國(guó)環(huán)保署用大腸桿菌來(lái)指示淡水中是否存在糞便物質(zhì)。其他細(xì)菌常作為微咸水、咸水、空氣和土壤中的污染指標(biāo)。
蝙蝠
蝙蝠龐大的種群使它們成為被研究的理想的指示物種。
圖自：Mary Ann McDonald / Getty Images
蝙蝠對(duì)環(huán)境質(zhì)量的變化很敏感，因?yàn)樗鼈兪欠N子傳播者、傳粉者和食蟲(chóng)者。它們尤其受到生境喪失和破碎化的影響。蝙蝠被研究人員用來(lái)研究輕污染、重金屬、城市化、干旱和農(nóng)業(yè)方面的變化。通過(guò)使用相機(jī)捕捉器、聲學(xué)測(cè)量和毛發(fā)采集，研究人員對(duì)它們進(jìn)行了非侵入性和經(jīng)濟(jì)有效的研究。美國(guó)黃石國(guó)家公園的研究人員利用蝙蝠研究氣候變化和蝙蝠種群中的傳染病。
帝王蝶
帝王蝶的遷徙習(xí)性可以幫助科學(xué)家了解大面積的環(huán)境變化。
圖自：Jessica R. Bunger / Getty Images
在過(guò)去的25年里，帝王蝶的數(shù)量急劇下降，可能是由于棲息地喪失、殺蟲(chóng)劑使用和氣候變化的綜合作用。由于它們從加拿大遷徙到了墨西哥，所以它們是研究整個(gè)北美大陸健康狀況的理想指示物種。美國(guó)康奈爾大學(xué)的一位研究人員認(rèn)為，帝王蝶數(shù)量的下降不能歸咎于單一因素，而是顯示了更大的系統(tǒng)性環(huán)境問(wèn)題。
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