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新疆北鲵作为濒危动物早已被列入列入国际自然与自然资源保护联盟(IYCN)红皮书和前苏联红皮书。
1998年,新疆北鲵被列入中国濒危动物红皮书,濒危等级为“极危”,成为我国珍贵的种质资源,已列入国家一级保护动物行列。
新疆北鲵属两栖纲,有尾目,小鲵科隐腮鲵亚目,是与恐龙同处一个发展年代,距今3.2亿年前的古珍稀动物。
1994年6月,新疆师范大学教授王秀玲首次人工繁育北鲵成功。
物种发现
1866年俄国动物学家凯塞尔在新疆阿拉套山发现一种长约20多厘米、手指
粗细、浑身光滑、水陆两栖有点像蜥蜴的动物。
这是他从未见过的,他断定这是一个重大发现,于是把这种动物带回了实验室并作了种属描述。
在以后的一百多年间,中国的、外国的专家曾多次考察新疆和哈萨克斯坦的天山、阿拉套山地区试图找到这种神秘的动物。
一次次的失败后人们断定这种凯塞尔见过的动物已经灭绝了,不会再有人见到它们了。
1989年9月,新疆师范大学生物系的一名温泉县的学生从家里带来一只四脚蛇,生物系教师王秀玲一下就想到了整天给学生们讲的100年前俄国人发现的但谁也没见过的那个家伙。
第二天她和几个同事直奔温泉县,1989年9月6日,距凯塞尔最后一次见到这种动物已经过去了123年。
1990年又发现了北鲵的第二个栖息地。
物种介绍
新疆北鲵的祖先生活在两亿四千年前,和侏罗纪的恐龙、翼龙生活在同一时代。
后来,由于地壳上升,湖水干枯,它们被挤压在地层中,成历史上已灭绝的古生物化石。
令人感到稀罕的是,居然还有一部分鲵鱼生活了下来,而且就在新疆塔城、温泉县一带。
只是随着生活环境的改变,新疆鲵鱼比它的祖先小了许多。
形态特征
文献记载全长达200mm以上,本研究野外采集标本个别可达240mm,室内饲养个体最大全长260mm,头体长与尾长约相等。
头扁平,头长大于宽,犁骨齿列呈两短列,有弧形颈褶;
躯干略呈圆柱形,体侧有肋沟12~13条;
尾基圆,向后侧扁,雌性尾略短于雄性,雄性肛裂前缘有浅色乳突;
指4趾5,指趾较宽扁,仅基部具蹼,指长顺序2>
3>
4>
1,趾长顺序3>
2>
5>
1,指趾端角化色深;
皮肤光滑。
成体非繁殖期在水外生活,体色较浅淡,色淡黄绿;
繁殖期在水中生活,体色较深,褐色或黑褐色,其上有深褐色或黑色班点,腹面灰白色。
幼体无平衡器,具羽状外鳃,曾测得一体长90mm者仍具外鳃;
尾部鳍褶明显;
体色为褐色或黑褐色。
幼体在水中生活,上唇发达向下扩展形成唇褶,有利于在水中摄食;
成体在陆地摄食,唇褶退化消失,仅少数个体可见上唇后端略成弧形,代表唇褶的残余。
活动习性
捷麦克栖息地的观察白昼成体和亚成体多隐藏于大石块下或泥石暗流中,幼体多隐藏于水生植物或石块下,很少活动,当翻开隐蔽物时,迅速钻入深处隐蔽;
夜晚爬出隐蔽场所活动和觅食。
成体、亚成体在陆地觅食为主,离开水域最远达11m;
幼体在水中觅食。
通过4个晚上连续观察表明,气候条件正常情况下,活动高峰期在晚12时30分至次日5时。
1989年12月冬季考察表明,气温零下20多度,溪流水温1e,新疆北鲵体表温度2e,行动很迟缓,说明正处在冬眠期。
栖息地积雪层达80cm,雪层下的水生植物和禾本科植物仍是绿色,积雪层对新疆北鲵越冬非常有利。
312苏鲁别珍栖息地的观察非繁殖期成体多栖息在潮湿的草墩中,岸边洞穴,有暗流的石块下;
幼体、亚成体多栖息在浅水和浅水的薄石块下,在阳光照射下可获得较高的温度,有利于生长发育。
一般卵胶囊多产在较大的厚实的石块下,有些石块甚至难以翻动。
1994年6月,曾观察到在一大石块下产有14对卵胶囊,每对卵胶囊分别处在不同的发育时期。
也有在同一石块下产5~7对卵胶囊的,但极少见。
同时,在这些多卵胶囊石块下,总有3~7尾较大的成体栖息着,这是否是护卵现象?
观察到以下现象:
在饥饿状态下,常见成体、亚成体互相咬食尾部、四肢;
室内人工繁殖的一体长80mm的幼体,吞食了体长60mm的幼体;
在捷麦克栖息地夜晚考察时,发现一体长约180mm的成体嘴角边残留着约20mm长的新疆北鲵尾部;
解剖阿克赛栖息地一体长200mm的成体,发现胃内有一完整的一侧卵胶囊,有卵28粒。
还在该地湖边观察到一成体口咬一单卵胶囊游向石块下。
分析其原因,认为在繁殖期前后,参加繁殖的成体需大量补充营养,食量增大,水中饵料不能满足需要;
春末夏初,山区气温低,草地活动的昆虫种类、在水中大量觅食过程中,出现大吃小、数量少,地面食物缺乏,繁殖成体吃卵胶囊的现象,护卵现象应否定,并认为成体守候在卵胶囊旁是等候幼体出膜后吞食幼体,这种现象对种的保存和延续可能是有益的。
313阿克赛栖息地的观察1996年9月曾进行考察,由于考察汽车只能到达2800m处,到湖泊的路程较艰险,骑马需走两个多小时,因无牧民的帮助无法进山。
1998年5月20日,在县委领导及牧民的帮助下,与中央电视台摄制组拍摄科教片/新疆北鲵0进山考察、拍摄,经过艰难的跋涉,到达了三面环山的高山湖泊区,出人意料的是这里仍是冬季景观,山坡雪未消,约3000m2的湖面仍封冻,上面有10cm厚的积雪,湖边的冰层有15cm厚,湖岸上是枯草和层层叠叠的大块乱石。
分析成体、亚成体很可能在乱石深处越冬,幼体的越冬场所在哪里不得而知。
6月14日与中央电视台摄制组再次来此地考察、拍摄,此时的景观令人吃惊,绿草已长出十几公分高,湖岸边开满桔黄色的金莲花,湖中涨满了水,从南面的缺口向北面沟底流去,水流很急,新疆北鲵无法栖息;
湖的东边、北边仍有冰层未解冻,此时已是下午3点,测得气温12e,湖泊浅水处水温612e。
在湖的西北边找到了产卵场,这里阳光充足,水浅不大流动,水中有许多难以搬动的大石块,卵胶囊就产在这些大石块下,根据卵胶囊中卵粒排列的紧疏程度和卵胶囊的长度推测,表明现正处在产卵期。
在湖的西边浅水处,石块排列较密集,发现在个别石块下有20~30尾亚成体群居在一起,但始终未找到一尾幼体。
食性
新疆北鲵以活体小型无脊椎动物为食,食性广,食量大。
解剖7月份采集的成体6尾,亚成体4尾,幼体4尾,对胃食物组成分析表明,成体、蚕(石蛾幼虫、虫,甲虫、壳类)、小型甲虫、毛翅目、翅目、胃内食物组成有腺状介虫60个、亚成体食物有石双翅目昆双翅目昆虫的幼虫;
幼体以腺状介虫(微型甲石蚕为食,以解剖一尾体长50mm幼体为例,石蚕3个、湿地真藓残株一段。
解剖12月采集的成体2尾,胃内食物组成只有石蚕,直肠内有完整的石蚕沙质巢。
表明秋末地面食物缺乏时,主要以石蚕为食。
在胃液的作用下虫体被消化吸收,石蚕巢则被排出体外。
人工饲养的新疆北鲵在夏季主要投喂蚯蚓,5、6月份食量大,7月份气温高,食量减少;
饥饿时一次可连续吃下3条10cm长的蚯蚓。
秋末初冬时投喂黄粉虫、新疆北鲵的饵料投放实验表明,它还取食小蝗虫、蜘蛛等[1]。
物种研究
科学工作者在新疆准噶尔盆地、乌鲁木齐等地均发现鲵的化石,说明在两亿多年前两栖类的全盛期,准噶尔盆地的广阔水域,鲵类很广泛地分布着。
而有一批幸运者,随着天山的抬升上升到了海拔2000多米的山脊处,恰好天山在这里有无数的泉水涌出,这为鲵类的生存提供了最基本的条件。
更加侥幸的是这泉水一流就是上亿年。
中山大学的屈良鹄、新疆师范大学的王秀玲等人发表论文认为,新疆北鲵是一种有着近3亿年历史的古老动物。
对北鲵的DNA提取和分析表明,它与鱼类中总鳍亚纲的矛尾鱼同源性非常高,而矛尾鱼被认为是出现在4亿年前淡水中的古老鱼类,是两栖类的直接祖先。
这表明,新疆北鲵和矛尾鱼的分歧年代并不久远,可能是继矛尾鱼之后最早爬上陆地的两栖类的代表。
它从而也应该是陆上生命的直接或间接的祖先。
三四亿年前的生命进化线索竟然变得如此清晰,这是怎样的神奇和不可思议。
由于新疆北鲵栖息地生态环境恶劣,饵料贫乏,特别是近几年来人为的干扰和破坏,牲畜踩踏,违法捕捉,使新疆北鲵日趋濒危,数量急剧下降。
据专家1989年9月6日考察,新疆北鲵约有600尾,种群密度为0.12,1990年7月考察时仅有约200尾。
1993年考察时约有150尾,1996年考察时不足100尾,种群密度为0.02。
分子特征及其进化生物学研究
北鲵18SrRNA基因和rDNAITS区PCR扩增结果见图1,18SrRNA基因和ITS区全长基本一致,为1900碱基对。
18SrRNA基因的PCR扩增产物经DPS纯化系统纯化后,直接于自动测序仪进行序列测定。
共测得1912碱基对核苷酸序列。
序列中除1个位点G或C外,所有核苷酸峰值清晰可辩。
将所测得序列输入国际分子生物学数据库,以Blast程序进行比较分析,发现该序列与鱼类中总鳍亚纲的矛尾鱼(Latimeriachalumnae)同源性非常高。
我们对国际分子生物学数据库进行检索,并通过Internet从国际分子生物学数据库(Genbank)中获取Latimeriachalumnae及两栖类3个代表种即非洲爪蟾(Xenopuslaevis)、Hylacinerea及鳗螈(Sirenintermedia)的18SrRNA基因序列,前两者为两栖类无尾目的代表;
鳗螈为有尾目的代表,也是数据库中有尾目唯一的18SrRNA基因序列。
采用PCgene610和Phylip35计算机分析软件包对所获得的序列进行比较,序列中引入适量的空格,以便达到最大的同源性(序列比较图略)。
序列比较结果表明,北鲵与矛尾鱼、非洲爪蟾的同源性基本一致,序列间核苷酸相似值高达96%~97%。
相对来说,与鳗螈科的Sireninter-media和雨蛙科的Hylacinerea同源性略低。
新疆北鲵原始性与特殊性的分子特征组织学与细胞学研究结果表明,新疆北鲵肺结构简单,为一对长卵圆形薄壁囊,图1新疆北鲵18SrDNA及ITS区PCR扩增结果Fig1118SrDNAandITSPCRamplificationofRanodonsibiricus0空白对照;
M2kbmarker;
118SrDNA;
2rDNAITS;
3frogrDNAITS仅基部具有为数不多的肺泡;
皮肤出现丰富的粘液腺及颗粒腺。
染色体数目多、核型不对称等原始特征。
这些特征说明了新疆北鲵仍脱离不了对水及湿地的依赖。
我们对新疆北鲵核糖体基因的研究也支持该种类的原始性。
从序列比较结果来看,新疆北鲵18SrRNA基因与鱼类中总鳍亚纲的矛尾鱼Latimeriachalumnae的相似性可达97%。
矛尾鱼为一古老的鱼类,最早出现于泥盆纪的淡水中,是动物界珍贵的/活化石。
有资料表明,矛尾鱼代表的总鳍鱼类是两栖类的直接祖先,近几年DNA水平的研究也证明了矛尾鱼类与两栖动物和其它陆生动物的亲缘关系。
新疆北鲵的核糖体基因与矛尾鱼有高度的同源性,这是否意味着新疆北鲵是两栖类中最原始的代表?
至少,从两者核苷酸的变化情况及18SrRNA基因的变化规律可以推断,新疆北鲵与矛尾鱼分岐的年代并不久远。
因此,进一步开展新疆北鲵及相关类群的分子系统学研究,将有可能为两栖类的起源与演化提供新的线索。
另外,值得注意的是,新疆北鲵rDNAITS区长度特异性。
根据已有的研究,两栖类及其它动物类群,ITS区长度一般不大于1200碱,比已知两栖类的ITS长几百个核苷酸。
北鲵ITS所表现出的这一特殊性是否包含着其独特的生物学信息[2]。
人工孵化初步研究
水温是人工孵化的关键因素,水温低,孵化期长;
水温过高会造成胚胎滞育,还会引起水霉生长,卵胶囊受到水毒侵蚀会使胚胎滞育。
低温期采取孵化池北端反向供低温水及池面盖竹帘等缓慢、两年来试验结果表明,在高温时间段、平稳降温、夜晚保温措施,使水温控制在12。
5℃—18。
6℃相对稳定的水温条件,孵化期为23—26天,比王秀玲等(1994)人工繁殖的孵化期缩短了20天,比栖息地自然孵化对照组缩短了57天,并获孵化率和成活率在90%以上的试验结果[3]。
人工孵化缩短了孵化期,为幼体当年生长赢得了近2个月的生长时间。
试验结果表明,人工孵化、饲养的幼体,当年的生长期增加,生长速度加快,以此体长幼体投放栖息地,可避免成体残食,达到了项目技术指标。
人工孵化试验中胚胎滞育17尾,是因布放卵胶囊石块位置不合适,使一侧卵胶囊被挤在网箱底石缝间,造成局部环境水流不畅,卵胶囊被水霉侵蚀而胚胎滞育,使孵化率降低。
及时将生长霉段卵胶囊与其发育正常的卵胶囊剥离、洗,再未出现生水霉现象。
人工孵化用的井水,实为博尔塔拉河(由冰川水、清除,重新调整石块位置,用低温水冲在控制好水温的同时,保持水质清洁至关重要,及时清除落入孵化池、泉水汇成)渗入旧河床的无污染水。
孵化箱的漂浮物等杂质及生长的藻类,可防止卵胶囊被污染。
2000年试验用网箱以铁纱网制成,孵化期间发现铁网生锈易污染胶囊,使胚胎滞育。
当时为珍惜孵胶囊,在栖息地收集了散落在小溪流的卵胶囊进行人工孵化,将其放入网箱后下沉底部,未等幼体孵化出膜,有2/3的卵胶囊被污染成铁锈黄,胚胎滞育。
2001年改进用无毒塑料网箱进行人工孵化,取得了满意的效果。
栖息地自然孵化期长达82天,一方面山区泉水水温偏低,胚胎发育缓慢;
另原因,孵化网袋也有遮光作用,孵化后期还发现网袋内水面生有一层水绵,里面长有许多水生植物,将孵化的卵胶囊盖在水草下面,形成了低温小环境。
直射阳光会使胚胎滞育,但需要光能提高水温促进胚胎发育。
由于最初只考虑网袋的水流畅通性好,实验结果表明,效果不佳,有待进一步改进。
栖息地对照组两年的试验都失败,原因是多方面的,根本原因是经费限制,无条件就地开展工作、及时观测统计结果;
保护区看护人未尽职尽责,致使试验设施今年两次被破坏,只剩一对卵胶囊进行试验,影响试验结果[4]。
濒危现状
到过新疆北鲵自然保护区的人,都想亲眼看一看新疆北鲵的模样。
新疆北鲵是一种怕热、怕光动物,白天躲在石块下,晚上出来觅食。
白天,翻动石头,才能看见北鲵。
当地的环保管理人员说,翻动石头,就好比掀了北鲵居住的房屋。
自从发现北鲵以来,外地人都想到保护区内观看北鲵。
明知会影响北鲵的栖息环境,来的人有关系,让保护区的管理人员无奈。
为加强对北鲵的保护,1997年底,新疆在温泉县苏鲁别珍建立了面积为1000公顷的新疆北鲵自然保护区。
苏鲁别珍距温泉县城47公里,是北鲵自然保护区的核心区。
虽然成立了保护区,但保护区仅得到上级拨款20万元经费,无法加强保护区基础设施建设,根本无钱进行人工驯养繁殖研究。
新疆北鲵各栖息地相隔远,面积小,种群数量少,各种群间无法进行基因交流,种群生存能力较弱。
当地气候干旱降水少,也对北鲵的生存环境造成严重威胁。
人为、自然的诸多因素,造成新疆北鲵的栖息范围逐渐缩小。
当地环保部门的有关人士呼吁:
不进一步加强保护北鲵,北鲵将遭灭顶之灾。
保护措施
哈萨克斯坦为新疆北鲵主要分布区,种群数量为1000—2000尾(1993),我国为次要分布区,四处栖息地极危”,种及种群数量现状表明,都已遭到不同程度的破坏,无一处栖息地保持原始状态种群数量不足3000尾。
新疆7种两栖类中,只有新疆北鲵被列为中国濒危动物红皮书(1998)和中国物种红色名录(2005)中的“以往都未引起主管部门的高度重视,1997年建立了“温泉新疆北鲵自然保护区”,但无专门的管理机构,基本处于瘫痪状态。
2005年5月,人民政府将新疆北鲵保护工作全部转交自治区林业局主管,今后的保护工作可能会有好的转机,建议:
1、对该种的拯救和保护应先从恢复和保护生态环境入手,禁止牧业生产活动对栖息地干扰,逐渐恢复其生态环境;
2、与此同时,运用人工繁殖技术及人工孵化技术(王秀玲,快速获得种源,用以恢复种群数量或重建新的野生种群;
3、建立专门管理构,提高管理人员素质,加强管理工作,通过该种保护级别的确定和保护区的进一步升级,切实的实施有效的保护措施[5]。
北鲵之母
王秀玲是新疆师范大学生物系教授,上个世纪80年代末,她的学生王亚平从温泉县带回一只被称作“娃娃鱼”的幼体标本,没想到这只可爱的小动物正是她寻觅多年并曾认为已经灭绝的新疆北鲵。
自从发现新疆北鲵,王秀玲的命运就和北鲵连在一起。
在她的努力下,1994年,北鲵人工繁殖成功,她也从生物教学转为这种古老物种的研究。
但野生北鲵由于自然灾害、人为捕杀,造成数量锐减,王秀玲意识到仅做研究是不行的,于是她停下研究,呼吁建立北鲵自然保护区。
在王秀玲的不懈努力下,1997年12月29日,自治区批准建立自治区级北鲵保护区,她也成为国内实地研究培育北鲵唯一的学者,所以人们形象的称她“北鲵之母”,她因此获得2001年地球奖教育组地区个人奖。
参考文献
1.王秀玲and白瑛,新疆北鲵的分布、生物学研究及其保护.四川动物,2000(03):
p.146-148+142.
2.屈良鹄,etal.,孑遗动物新疆北鲵的分子特征及其进化生物学研究(Ⅰ).中山大学学报(自然科学版),1999(01):
p.14-17.
3.王秀玲,吴敏,and袁定国,新疆北鲵人工繁殖初步研究.四川动物,1997(01):
p.22-24.
4.王秀玲,etal.,新疆北鲵人工孵化技术研究.新疆师范大学学报(自然科学版),2001(04):
p.49-52.
5.王秀玲,艾山·
阿里甫,and袁亮,新疆北鲵现状及保护策略.新疆师范大学学报(自然科学版),2006(01):
p.63-65+70.
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