花了9年观察驴挖井，他终于靠着众筹登上了《科学》

顾汉现

Science 导读

花了9年观察驴挖井，他终于靠着众筹登上了《科学》

环球科学

2021/05/04

论文
论文标题：Equids engineer desert water availability
作者：Erick J. Lundgren , Daniel Ramp , Juliet C. Stromberg , Jianguo Wu , Nathan C. Nieto , Martin Sluk , Karla T. Moeller , Arian D. Wallach
期刊：Science
发表时间：2021/04/30
数字识别码：10.1126/science.abd6775
摘要：Megafauna play important roles in the biosphere, yet little is known about how they shape dryland ecosystems. We report on an overlooked form of ecosystem engineering by donkeys and horses. In the deserts of North America, digging of ≤2-meter wells to groundwater by feral equids increased the density of water features, reduced distances between waters, and, at times, provided the only water present. Vertebrate richness and activity were higher at equid wells than at adjacent dry sites, and, by mimicking flood disturbance, equid wells became nurseries for riparian trees. Our results suggest that equids, even those that are introduced or feral, are able to buffer water availability, which may increase resilience to ongoing human-caused aridification.

所属学科：
生态
环境


吃过驴打滚，你听说过驴挖井吗？不得不说，这还确是真实存在的事情，驴不仅会挖井，挖的井还让众多动物获得了水资源，可以说是以一己之力，养活整个大型动物社群。它们也因此感人事迹，登上了最新一期的《科学》（误）。那么究竟这些井在哪里，又怎么确定是驴挖的呢？



实拍驴挖井。本文动图均来自Erick Lundgren所拍摄的视频


撰文  杨心舟



事情还得从 9 年前说起，Erick Lundgren 彼时还是亚利桑那州立大学的博士生，研究鸟类、哺乳动物以及河流生态系统。他经常在亚利桑那州索诺拉沙漠附近的河流扎营观测该地区的生态，这里的地理环境错综复杂，有着陡峭的峡谷、巨型仙人掌和北美常见的三叶杨，以及栖息在此处的许多动物。它们共同构成了沙漠稳定的生态景象。




索诺拉沙漠。（图片来源：wikipedia）


沙漠打工人



但在一次露营中，他发现了异于常见景观的东西。在沙漠的部分地方，莫名其妙地出现了一些洞，这些洞像是有谁在刻意在此处挖井一样，洞的周围堆满了刚刨出来的沙粒。他对此非常好奇，于是在洞口附近摆设了检测运动物体的摄像机。在镜头里，他找到了这些洞的创作者——Burro——其代表的是属于马科动物的小驴。画面中，小驴们会认真地用前肢挖井，然后就有了沙漠上一个个洞。




话不多说，先把活整了


Burro 一词其实是英文中的外来词，原本是在西班牙语或葡萄牙语中用于描述驴。在美国，Burro 代表的则是任何小型的驴，包括居住在亚利桑那州、加利福尼亚州和俄勒冈州的一些野生驴。



这些洞不仅是挖着好玩，还是小驴用来喝水的方式。因为走近这些洞，就会发现它们非常的湿润，洞的表面会间歇性地有一些水，有的洞甚至持久存在表面水。实际上，不仅仅是小驴能饮用到其中的水，可以说该地区整个生态系统中的生物都享受到了这口井带来的水资源优势，无论是植物还是动物，比如三叶杨就特别喜欢生长在废弃的“驴井”中。




除了驴，野马（b）、大象（d）都会通过挖井来获取水资源。图片来源：DOI: 10.1126/science.abd6775


众筹摄像



而在亚利桑那州立大学提供的一点点赞助经费下，Lundgren 买回来了几台捕猎用的跟踪摄像机，这次他的镜头下一共出现了 13 种动物在使用“驴井”取水的画面。但大学的这一点点资金根本不足以支撑他们长期进行侦测研究。他干脆在美国最大的众筹平台 Indiegogo 上发起了众筹，希望大家能赞助自己的“驴井”探索以及延伸的生态学研究。




Lundgren获得的第一张珍稀“驴照”！



当然，捐赠者是有回报的，捐赠 150 美元，可以获得团队赠予的 8 英寸× 10 英寸的驴照一张，比如上图（他着重强调：照片由自己的哥哥 Michael Lundgren 拍摄）；而捐赠 500 美元，则能获得 16 英寸× 20 英寸的驴照；如果你愿意付出更多，达到 1500 美元，则能与研究团队一起到野外露营一晚，近距离与“驴井”接触（饭也包了！）。




Lundgren最初开启的众筹项目

Lundgren 最初设置的资金目标是 1000 美元，结果最后收到了 4790 美元。他用这笔钱购买了数十台捕猎用摄像机，带着志愿者们将摄像机设置在了各个潜在的拍摄地点，一拍就是数年……




拍驴9年的老哥Erick Lundgren。图片来源：researchgate



动物都爱这口井



水资源在沙漠地区是非常关键的争夺资源，在这里，生态学上的相互作用强度很大程度是由水决定的。过强的相互作用可能会使得生态学的动态变化变得不稳定，比如你一直盯着一种食物吃，那么这种食物很快就会吃光。



同样地，如果动物喝不到水，那么它们只能退一步选择直接通过食物解决水的摄取。比如狼群会捕捉更多的猎物，食草动物会食用更多的植物。这样生物间的相互作用会非常强，对水的争夺也更加激烈。



实际上，“驴井”是真真切切能缓解这一矛盾的。相对于地理环境原本能提供的水资源，“驴井”能将水资源提升到 332% 的水平，最高甚至能达到 1450%。驴走到一处挖一口井，也极大地减少了水资源之间的距离，平均间隔距离降低了 65%。这意味着，原本在某片区域因为争夺水资源而发生的斗争可能因为“驴井”消失了，动物间的相互作用也得到了缓和。





有了“驴井”水密度增加，水资源分隔距离降低。图片来源：DOI: 10.1126/science.abd6775



这种生态上的“和平”演变从前几乎没有人发现过，的确可以说是一口井改变了动物的世界。那么究竟有多少种动物来“驴井”里打水呢？根据摄像机里的镜头，Lundgren 确认有 59 种脊椎动物会来探井，其中 57 种喝了里面的水，例如鹰科的猛禽红尾鵟（kuáng）、小型鸟类黄莺、灌丛鸦；还有类似黑尾鹿、大角羊等大型哺乳动物；甚至还有科罗拉多河蟾蜍。





大角羊会来




狼也会来



比驴来得还频繁的牛……

他们在一些没有“驴井”的地方设置了一些摄像机，作为对照。结果很明显，有驴井的地方，生物的丰度要高了 64%，说明动物们都会主动地前往有井的地方。并且温度越高，动物光顾得越频繁。



大约在接受了捐赠一年后，也就是 2017 年，Lundgren 回到众筹平台高兴地告诉大家，自己将拍摄到的东西已经写成了 4 篇论文，其中一篇被《描述生态学》接收了。而在这之后的4年里，Lundgren 后续补充了更多数据，例如“驴井”能提供的水资源程度，动物对“驴井”的依赖度，最终《科学》刊登了首篇“驴井”的综合性研究。




植物也喜欢长在这些井里。图片来源：Erick Lundgren



而在此期间，Lundgren 也已经从亚利桑那州立大学毕业，前往了丹麦奥胡斯大学做博士后。他现在甚至知道，有“驴井”的地方肯定会有水，有时候自己在野外触碰到了奇怪液体想洗个手，自己也会在“驴井”旁边自己挖，大概挖个几英尺（数十厘米）就能洗手了。



当然，这篇论文除了展示了小驴挖井这种奇特现象，更重要的是“为驴正名”。这种小驴其实并不是当地原生物种，当地人都倾向于叫它们“外来物种”。就目前的生态学研究来看，绝大多数科学家对外来物种都是持负面态度的。为了控制小驴过于泛滥，过去美国土地管理局（BLM）甚至还会通过猎杀的方式控制种群数量。



但这项研究完全改变了外来物种的概念：外来物种并不都是坏的。“即使它们是外来物种，但是它们在维持区域生态功能方面很重要。”加利福尼亚州立大学的野生生物学家 Wayne Linklater 表示。现在，BLM 仍然在想法设想除掉这些小驴。但殊不知，一旦小驴离开，整个通过“驴井”维系的生态系统也会变得更加脆弱，其他动物也不得不再次为水资源而战。



论文信息：

Equids engineer desert water availability

BY ERICK J. LUNDGREN, DANIEL RAMP, JULIET C. STROMBERG, JIANGUO WU, NATHAN C. NIETO, MARTIN SLUK, KARLA T. MOELLER, ARIAN D. WALLACH

SCIENCE30 APR 2021 : 491-495

https://science.sciencemag.org/c ... 91/tab-figures-data

https://www.linkresearcher.com/t ... e-8117-3c70d250cbca

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顾汉现

花了9年观察驴挖井，他终于靠着众筹登上了《科学》 图：



图1 挖井增加了沙漠溪流中的水利用率。
（A到D）在美国索诺兰沙漠中用（A）野驴（E. africanus asinus）和（B）野马（E. ferus caballus）进行了很好的挖掘；（C）蒙古的呼兰（Equus hemionus）；（D）非洲象（非洲象）。（E）当量井的贡献随着温度的升高而增加。每个点都显示了每个勘测和站点的等效井所提供的总水的百分比，以平行于水流方向的米为单位进行测量。线和填充显示黄土回归和置信区间。每日最高温度从PRISM（23）获得。（F）等效的水井增加了水要素的密度（每公里）。（G）等效井减少了水要素的隔离，以水之间的平均最近邻居距离来衡量。对于（F）和（G），箱形图表示中位数（中心线），四分位数范围（框的底部和顶部）以及最小值和最大值（不包括异常值）（线）。[照片来源：EJL [（A）和（B）]，P。Kaczensky（C）和R. Ruggiero（D）]



图2. 脊椎动物使用等价井的情况。
（A到D）某些物种对马equi井的使用：（A）ule（O. hemionus），（B）山猫（Lynx rufus），（C）Woodhouse的灌木丛（Aphelocoma woodhouseii）和（D）javelina （P. tajacu）。（E和F）（E）每天的平均物种丰富度和（F）每天的停留时间（按摄影机位置划分），与陷井的夜晚数相对应。字母（a和b）表示重要性分组（p <0.001）。箱线图指示中位数（中线），四分位数范围（框的底部和顶部）以及最小值和最大值（不包括离群值）（线）。（G）每日访问频率（平均3天最高温度（°C））。点表示天。线条和填充线表示温度和访问频率之间关系的广义线性模型。小于100 g的马和脊椎动物（例如小雀形目和小鼠）被排除在分析之外，后者是因为小物种的检测概率较差。由于整个季节的库存率高但不一致，因此对家畜进行了单独分析（图S1）。[照片来源：EJL [（A）至（D）]





图4 挖掘良好的大型动物有助于缓冲许多旱地的水供应。
已知和经常在现有（米色）和计划（黄色石）全球干旱地上开挖深度≥0.5m的大型和大型动物的物种丰富度（物种数）[半干旱加科本-盖尔干热气候带（19） ]。灰色填充表示非旱地。野兽（蓝色）已被记录在北美和澳大利亚的适当地形中定期挖井[表S1；参见表S1。从范围（24，25）]。预计的旱地扩张将基于“一切照旧”排放量[代表性浓度途径（RCP）8.5]。

Fig. 4 Well-digging megafauna contribute the capacity to buffer water availability across many drylands.
Species richness (number of species) of native and introduced megafauna known to regularly dig wells ≥0.5 m in depth overlaid on current (beige) and projected (yellow ochre) global drylands [semi-arid plus arid Köppen-Geiger climate zones (19)]. Gray fill indicates non-drylands. Feral equids (blue) have been documented regularly digging wells in suitable terrain in North America and Australia [table S1; ranges from (24, 25)]. Projected dryland expansion is based on business-as-usual emissions [Representative Concentration Pathway (RCP) 8.5].