世界上最大的野生動物橋樑可以拯救美洲獅

一個雄心勃勃且受歡迎的專案即將破土動工,該專案旨在連線危險的近親繁殖的聖塔莫尼卡美洲獅與更大的種群

Mountain lion standing on a tree branch.

拯救聖塔莫尼卡美洲獅將需要將它們與洛杉磯北部更大的美洲獅種群連線起來,例如這隻美洲獅所屬的聖蘇珊娜種群。 

國家公園管理局

物學家傑夫·西基奇自2002年以來一直在聖塔莫尼卡山脈國家遊樂區工作。他處理過很多奇怪的事情,包括一次難忘的經歷,他接到電話,讓他帶著麻醉槍去麻醉一個結果證明是一個三英尺高的美洲獅雕像,而不是真正美洲獅的東西。但他2020年三月的一天看到的情景是不尋常且不祥的。但這也不是那麼令人驚訝。“我一直都在想”這可能會發生,他說,儘管他曾希望它永遠不會發生。

西基奇設定了一個籠子陷阱,裡面放著一隻被車撞死的鹿,希望能抓住一隻年輕的雄性美洲獅。當它奏效時,他用麻醉飛鏢擊暈了這隻貓。但在仔細檢查這隻動物後,“它的尾巴看起來有點不對勁,”西基奇回憶道。他意識到,尾巴以90度角結束——一個獨特的扭結,角度與幾何課本中的圖紙一樣精確。此外,這隻年輕的雄性只有一顆睪丸。第二顆睪丸沒有像應該的那樣下降。西基奇在這隻貓的脖子上戴上了一個無線電跟蹤項圈,並將其命名為 P-81,因為它是該地區第 81 只被捕獲和戴上項圈的美洲獅。

P-81 不會是最後一隻表現出這種遺傳缺陷的美洲獅。在 P-81 被捕獲後,當西基奇對來自幾個不同蹤跡攝像頭的錄影進行例行審查時,又出現了兩隻尾巴扭結的貓。他無法判斷它們的睪丸情況,但尾巴扭結已經夠糟糕的了。對於這個小型頂級掠食者群體來說,這是一個令人擔憂的預兆,它們屬於美洲獅的一個亞種,俗稱美洲獅、豹子、美洲豹或山獅。


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自從科學家上次在美洲獅身上發現類似這樣的遺傳缺陷以來,已經過去了 30 多年。那時,它們發生在全國各地,發生在不同的美洲獅亞種,即佛羅里達豹身上。儘管時間和空間上存在差距,但這些美洲獅正在重現佛羅里達豹表現出的兩種完全相同的缺陷——這些缺陷曾被預測會導致它們走向滅絕。“這當然是一個糟糕的跡象,”新星東南大學的遺傳流行病學家斯蒂芬·J·奧布萊恩說,他曾與佛羅里達州官員合作拯救佛羅里達豹。“這是一個警鐘。”

拯救佛羅里達豹需要人類的非凡干預。拯救聖塔莫尼卡美洲獅將需要另一種非凡的人類努力——但型別不同。幸運的是,好萊塢有一隻貓正在幫忙,在俯瞰好萊塢山的標誌性標誌附近徘徊。

早在 1700 年代,美洲獅就遍佈北美和南美洲。如今,它們的分佈是零星的,但它們的種群仍然從加拿大延伸到阿根廷。美洲獅在任何地方都不完全相同——存在輕微的遺傳差異——但它們的所有成員都是沉默的獵手、迅速的刺客和頑強的戰士,擁有為速度而生的修長、精幹的身體。雄性從鼻子到長而粗壯的尾巴尖端測量長度為 6 到 8 英尺;雌性長度為 5 到 7 英尺。在短跑中,它們的速度可以達到每小時 50 英里。美洲獅是獨居動物。它們單獨狩獵,白天睡覺,黃昏時分出來尋找獵物。在野外,它們可以活大約十二年,前提是它們沒有被車撞死或被另一隻美洲獅殺死。

聖塔莫尼卡美洲獅 P-81 具有與近親繁殖相關的遺傳缺陷,包括尾巴扭結。圖片來源:國家公園管理局

當美洲獅出生時,它們是可愛的小毛茸茸的斑點皮毛球。然而,一旦完全長大,它們的一切都尖叫著“掠食者”。美洲獅的身體適應於狩獵,骨骼輕巧而堅固,可以固定厚實的肌肉。美洲獅的後腿比其他大型貓科動物更長,這使得它們能夠垂直跳躍高達 15 英尺,水平跳躍高達 45 英尺。這種驚人的跳躍能力使它們能夠從上方,彷彿從天而降般地突然襲擊獵物。美洲獅粗壯的尾巴使其在如此長距離的跳躍中保持平衡。如果被獵殺的動物試圖逃跑,貓科動物的大爪子——近五英寸寬——可以為轉彎提供良好的牽引力,這在追逐過程中絕對是一個優勢。當貓準備好殺死獵物時,它縮回的爪子會彈出,抓住它抓住的任何東西。它用強有力的下巴用力咬住,下巴頂部有 16 顆牙齒,底部有 14 顆牙齒。

美洲獅在其生態系統的健康中發揮著至關重要的作用。它們控制著獵物種群的數量。而且由於它們很少一次性吞食獵物,而是喜歡吃飽後將剩餘部分藏起來供以後食用,因此它們的殘羹剩飯成為 200 多種鳥類和哺乳動物的現成食物。然後昆蟲會移入,有些昆蟲會在那些遺留的屍體中度過一生。昆蟲分解剩餘物,將養分釋放到土壤中。

然而,為了使這個複雜的鏈條發揮作用,貓科動物需要大量的漫遊空間。雄性美洲獅的活動範圍約為 150 平方英里;雌性為 65 平方英里。而這正是聖塔莫尼卡山脈的美洲獅遇到麻煩的地方。

由於它與廣闊的洛杉磯接壤,佔地 153,000 英畝的聖塔莫尼卡山脈國家遊樂區被認為是美國最大的城市國家公園。它的山谷已被混凝土覆蓋,形成了美國最繁忙的一些高速公路,這些高速公路為仍在不斷增長的住宅和商業建築混合體提供服務。每一個新的住宅開發專案或購物中心都會在這裡蠶食 5 或 10 英畝,甚至 15 英畝的土地,使景觀和美洲獅種群支離破碎。最糟糕的是,這種支離破碎將雄性與具有生殖能力的雌性分隔開來。結果,美洲獅的約會物件範圍變得非常小——有點像佛羅里達豹的情況。

大多數佛羅里達豹生活在毗鄰大沼澤地的低窪、潮溼的景觀中,被稱為大柏樹國家保護區。它們是西班牙探險家和早期定居者稱為“獅子”或“山貓”的美洲獅的最後殘餘。它們曾經漫步在整個東南部,但到 1980 年代,佛羅里達豹是密西西比河以東唯一的美洲獅。隨著佛羅里達豹棲息地的喪失和它們首選獵物的逃離,它們的數量銳減,直到不超過 30 只。一些估計認為這個數字只有個位數。在如此小的種群中,近親繁殖是不可避免的。父親與女兒交配,兄弟與姐妹交配,母親與兒子交配。很快它們就產生了尾巴扭結和睪丸未降的後代。有些甚至患有房室間隔缺損——心臟上有孔。這就像它們撞上了一堵生物學磚牆。

遺傳多樣性確保了一個物種能夠生存和適應不斷變化的環境。如果沒有它,傳染病很容易消滅整個群體。佛羅里達豹的遺傳缺陷是看不見的退化的可見標誌。根據奧布萊恩的說法,雄性佛羅里達豹精子的正常比例為 6%,發育畸形比例為 94%。一些專家提出了圈養繁殖計劃,以增強佛羅里達豹種群。這個想法是捕捉野生的佛羅里達豹幼崽,在特殊設施中飼養,在那裡可以對它們進行選擇性繁殖,以建立一個遺傳多樣化的種源種群,可以重新引入野外。但該計劃從未啟動,因為所有本應用於繁殖的幼崽都被證明患有缺陷。

最終,州政府官員說服美國魚類和野生動物管理局批准了一項史無前例的實驗。1995 年,他們派遣了一位名叫羅伊·麥克布萊德的專家追蹤者,從德克薩斯州捕獲了八隻雌性美洲獅,並將它們帶回佛羅里達州,將它們釋放到野外與雄性佛羅里達豹交配。他們認為這個計劃可能會奏效,因為這兩個亞種可能在過去就雜交過,那時它們的活動範圍重疊。果然,八隻雌性中有五隻產下了沒有缺陷的雜交後代。健康的後代在佛羅里達豹中引發了一場嬰兒潮。現在,估計有 130 到 200 只成年佛羅里達豹在佛羅里達州剩餘的荒野中徘徊。

圖片來源:Mapping Specialists;來源:“自然結構和人為碎片化的美洲獅種群之間的遺傳源-匯動態”,作者:Kyle D. Gustafson 等人,發表於《保護遺傳學》,第 20 卷;2018 年 12 月(加利福尼亞地圖參考);“主要都市區美洲獅的生存和競爭性死亡風險”,作者:John F. Benson、Jeff A. Sikich 和 Seth P. D. Riley,發表於《生物保護》,第 241 卷;2020 年 1 月(美洲獅活動範圍參考

以前從未嘗試過類似實驗的一個原因是擔心它會結束《瀕危物種法案》提供的法律保護。批評者擔心,佛羅里達豹和德克薩斯美洲獅雜交產生的後代可能不被視為佛羅里達豹,因此不符合保護資格。美國魚類和野生動物管理局釋出了一項臨時規則,以便實驗可以進行。另一個擔憂:美洲獅獨特的基因會淹沒佛羅里達豹的遺傳物質。儘管它們是同一物種的貓,但科學家表示,它們具有遺傳標記,表明它們是彼此不同的亞種。

然而,之後,兩項不同的研究確定沒有發生基因淹沒。一項研究檢查了自 1981 年以來收集的近 600 只個體佛羅里達豹的遺傳樣本,並追蹤了當時所有活著的佛羅里達豹的血統,將它們與引入德克薩斯貓後出生的佛羅里達豹進行了比較。該研究發現,佛羅里達豹種群增加了三倍,遺傳多樣性增加了一倍,生存和適應性指標得到改善,近親繁殖的相關性下降。在未來,佛羅里達豹將需要每 20 年引入五隻德克薩斯美洲獅,以防止近親繁殖並降低滅絕風險,前提是隨著人們快速開發景觀,它們有生存空間。

但是,儘管佛羅里達豹的“基因拯救”計劃非常成功,但加利福尼亞州的美洲獅需要完全不同的干預措施,因為它們的棲息地碎片化限制更大。專家表示,解決其遺傳缺陷問題的方案就在家門口。它需要更多的混凝土,而不是更少。

翰·本森在撰寫一篇關於聖塔莫尼卡山脈兩個美洲獅種群未來的研究報告時,想到了佛羅里達豹的遭遇,這兩個種群已被人類從附近自然區域的較大群體中隔離開來。具體來說,該研究試圖預測它們在 50 年內滅絕的可能性。本森當時是加州大學洛杉磯分校拉克雷茨加州保護科學中心的野生動物生態學家,他曾在佛羅里達州魚類和野生動物保護委員會工作期間研究過佛羅里達豹,因此他了解這個故事。他將佛羅里達豹的遭遇視為美洲獅的警示故事。與各種型別的美洲獅合作的研究人員知道,他們正在處理具有超凡魅力的巨型動物,外行人通常將其視為長大的家貓。事實上,他們正試圖管理大型頂級掠食者,每隻掠食者都有自己獨特的個性和特定需求。美洲獅往往難以捉摸,並且不願靠近人類,這進一步使瞭解它們的工作變得複雜。由於動物的體型,公眾有時會害怕它們,這給生物學家帶來了政治壓力,要求他們儘量減少因增加種群的保護工作而可能引起的對抗風險。

當本森、西基奇、西基奇的國家公園管理局同事塞思·萊利及其同事發表論文時,他們描述了幾個不同的情景。根據計算機模型,“它們的繁殖相當好……而且種群將保持穩定,”本森說。該研究發現,滅絕的可能性僅為 16% 到 21%,這得益於它們的灌木叢棲息地和獵物的可用性。“儘管周圍有很多開發專案和道路,但在聖塔莫尼卡山脈內部,大約 90% 的區域仍然是自然的,或者相對如此,其中一半實際上是公共擁有的,”萊利說。

萊利指出,問題在於“聖塔莫尼卡山脈本身對於在遺傳或人口統計學上可行的種群來說不夠大,而且它們與其他附近的自然區域的聯絡也不夠好。”當作者考慮到美洲獅種群中缺乏遺傳多樣性時,建模結果發生了巨大變化,因為科學家將其稱為“近親繁殖衰退”。聖塔莫尼卡山脈種群和奧蘭治縣聖安娜山脈種群已經具有有記錄以來最低的美洲獅遺傳多樣性——除了 1995 年的佛羅里達豹。本森說,在考慮到遺傳多樣性不足後,模型的每次執行都發現,一旦近親繁殖衰退開始,這些貓科動物可能會在 50 年內滅絕。

本森及其合著者在論文發表時並不知道遺傳缺陷的最初跡象會如此迅速地出現。但他們知道這種情況最終可能會發生,因為自 1950 年以來,改善美洲獅遺傳多樣性的最大障礙一直在阻礙它們的道路。

洛杉磯是一個高速公路城市,其中最大的一條是 101 號美國國道,這是一條主要的南北向路線,連線洛杉磯與舊金山和太平洋西北地區。這條公路的寬度在 8 到 10 個車道之間變化,每天的車輛通行量約為 300,000 輛。這條高速公路阻止了聖塔莫尼卡山脈的美洲獅穿越到 2,970 平方英里的洛帕德雷斯國家森林中與更大的美洲獅種群交配。萊利說,一旦生物學家開始在他們在聖塔莫尼卡山脈監測的十幾只左右的美洲獅身上安裝無線電項圈,他們就會跟蹤雄性美洲獅,當它們到達 101 號公路時,看到車流如河,然後又折返回去。“我們在那裡為它們提供的棲息地似乎不錯,”萊利在談到聖塔莫尼卡山脈的貓科動物時說。“它們能找到大量的鹿。”但由於 101 號公路,它們唯一的潛在配偶是近親,這導致了近親繁殖。

藝術家效果圖中顯示,將在 101 號高速公路上建造的野生動物橋樑將是世界上最大的。圖片來源:Living Habitats LLC 和國家野生動物聯合會

然後在 2009 年,奇蹟發生了。他們捕獲和戴上項圈的第 12 只美洲獅 P-12 找到了一種穿越道路的方法,在被稱為自由峽谷的地區,高速公路兩側都有自然棲息地。“那是一件非常重要的事情,”萊利回憶說,“因為他不僅穿越並倖存下來,而且還繁殖了後代。”

此後,又有少數其他美洲獅效仿了 P-12 的做法,主要是在夜間交通較少的時候。萊利說,有一隻美洲獅弄清楚瞭如何使用 101 號公路下的一個 6 英尺寬的涵洞穿越,並在不到一年的時間內穿越了 42 次。但隨後那隻貓死於森林火災造成的傷害,此後沒有其他貓踏入那個又長又黑的涵洞。

對於加利福尼亞州的生物學家來說,試圖透過卡車將聖塔莫尼卡美洲獅運送到美洲獅種群更多樣化的地方,或者像佛羅里達州官員那樣將來自更多樣化種群的個體運來與聖塔莫尼卡美洲獅交配,似乎是太多的人為干預,對野生動物造成創傷的風險也太大。儘管如此,反覆的穿越還是給了科學家們一個幫助聖塔莫尼卡美洲獅的想法:為它們建造一個安全的穿越 101 號公路的地方。這樣,這些貓科動物將重新與北部內華達山脈更大的美洲獅種群連線起來,這將使它們能夠找到能夠提高較小群體遺傳多樣性的配偶。

魚類和野生動物管理局以及交通部門官員考慮了隧道的想法,但拒絕了。這將花費太多的錢,並且會對使用高速公路的駕駛員造成太大的干擾,而且無法保證動物會使用它。只剩下一個選擇:一座高架橋,它將高聳於 101 號公路之上,並允許高速公路兩側的美洲獅隨意來往。在兩端建造的圍欄將引導美洲獅走向高架橋,這樣它們就不會誤入車流。這樣就不需要人類捕捉和移動貓科動物。“理想情況下,如果我們為它們建造了這個植被覆蓋的高架橋,它們會自己完成的,”西基奇說。

國家公園管理局官員在諮詢了野生動物通道專家和加利福尼亞州交通運輸部(簡稱 Caltrans)後,提出了一個 165 英尺寬的高架橋的計劃,該高架橋位於 101 號公路路面之上 16 英尺處。西基奇說,北端連線到一個山坡,當高架橋到達南側時,它會稍微向下傾斜。如果建成,它將成為世界上最大的野生動物橋樑,估計耗資 8700 萬美元。通道將按照周圍鄉村的風格建造和景觀美化,並設有隔音屏障,以降低下方嘈雜的交通噪音。

生物學家們得出的結論是,高架橋的最佳位置將是 P-12 首次穿越的地方,即自由峽谷中高速公路兩側都有天然灌木叢的地方。貓科動物可以在白天或晚上的任何時間使用它,而不用擔心被車撞死。這條高速公路兩側的土地已經受到保護。更妙的是,它與該連線點北部和南部的廣闊受保護棲息地相連,因此使其成為解決聖塔莫尼卡山脈內部連通性的可行方案。理想情況下,貓科動物甚至不會意識到它們身處人為結構之上。

保護主義者最早於 1950 年代在法國嘗試了這種野生動物高架橋,它們在歐洲越來越受歡迎。它們也開始在美國流行起來。例如,2018 年,猶他州開放了一座 320 英尺 x 50 英尺的橋樑,允許駝鹿、麋鹿、鹿和其他野生動物跨越鹽湖城附近六車道的 80 號州際公路。自由峽谷大橋只有一個問題:加州交通運輸部沒有為建造一座主要使用者是貓科掠食者的空中高速公路預留資金。這就是紙板貓發揮作用的地方。

絲·普拉特來自國家野生動物聯合會,曾在優勝美地國家公園和黃石國家公園工作過,因此她習慣了荒涼的荒野地區及其野生動物。當她得知與廣闊的洛杉磯相鄰的山脈中竟然有美洲獅時,她“感到震驚”,她回憶說。“它改變了我看待野生動物的方式。”在普拉特成為該環保組織加州區域中心的區域執行主任後,她與聖塔莫尼卡山脈國家遊樂區的生物學家取得了聯絡,詢問她的組織是否可以提供任何幫助:“他們說,‘好吧,我們正在嘗試建造這條小通道。’”

她會見了加州交通運輸部官員,討論此事。“加州交通運輸部給予了非凡的支援,”她說。“他們告訴我,‘我們沒有錢,但如果你給我們錢,我們就建造它。’”他們達成了一項協議,其中 80% 的資金(超過 6900 萬美元)將來自私人捐助者,另外 20% 來自公共保護專案資金。他們不需要在開始工作前籌集到所有資金。

國家野生動物聯合會為這 80% 的資金髮起了一項籌款活動,稱之為“拯救洛杉磯美洲獅”,並挑選了一個肯定會吸引公眾同情心的吉祥物:一隻雄性美洲獅 P-22,它在 2012 年出人意料地在格里菲斯公園(靠近著名好萊塢標誌)安家落戶。基因測試確定這隻貓來自聖塔莫尼卡山脈種群,這意味著它穿越了 101 號公路和另一條主要高速公路 I-405 才到達現在的家。儘管地處城市環境,格里菲斯公園還是為 P-22 提供了充足的食物和白天躲藏的地方。但它是這個六平方英里城市公園中唯一的美洲獅,這使得 P-22 成為活動的理想之選。“我們談論的是一個註定永遠找不到女朋友的孤獨單身漢,”普拉特說。“他已經被公眾接受了。我們有完美的、容易引起共鳴的受害者。”

普拉特製作了一個 P-22 的真人大小的紙板剪裁,她帶著它參加洛杉磯和其他地方的籌款活動。她說服了演員肖恩·潘和加利福尼亞州眾議員亞當·希夫等知名人士與它合影,從而吸引了更多人關注美洲獅的困境。她說,該專案的訊息已在網上瘋傳:“我們收到了來自倫敦、佛羅里達州的捐款。一對從未去過加利福尼亞州的堪薩斯夫婦向我們捐贈了 50 萬美元。”洛杉磯甚至每年十月都會慶祝“P-22 日”,舉辦許多慶祝活動,以籌集資金並提高人們對美洲獅困境的認識。去年秋天,該節日像許多活動一樣被迫改為線上舉行。普拉特說,這需要對活動採取更具創意的做法。“我們請了一些遊戲開發商來建立一個遊戲介面。”其中一款遊戲的主角是 P-22,它使用噴氣揹包逃離公園。

有些人質疑高架橋的價值,儘管人數不多。普拉特回憶說,在環境評估期間,“有 8,000 多條評論支援該專案,只有 15 條反對。”人們從政治光譜的各個方面團結起來支援這項事業,因為人們喜歡動物,而且“這是一個可以切實解決的問題,”她說。

截至 5 月,籌款額已達到 4400 萬美元,足以使該專案進入最終設計和工程階段。然後在 7 月,州長加文·紐瑟姆批准了一項州預算,其中包括為自由峽谷野生動物通道撥款 700 萬美元。加州交通運輸部預計最早將於 11 月破土動工。目標是在 2024 年之前開放高架橋供美洲獅使用。

普拉特說,他們沒有針對貓科動物的 B 計劃,也不認為他們需要 B 計劃。她說,未達到其資金目標“只會推遲破土動工,而不會取消該專案,但我們甚至沒有預料到目前會有任何延誤。”

但現在 P-81 和其他兩隻尾巴扭結的貓科動物已經出現,籌款活動已成為一場拯救聖塔莫尼卡美洲獅的競賽,以免它們病入膏肓。“它們的遺傳多樣性可能會繼續受到侵蝕,”本森說。“沒有人能說清楚什麼時候可能會導致滅絕。你不想等到為時已晚。”另一方面,他反思道,“如果我們能夠在洛杉磯附近保護大型食肉動物,我認為這對我們能夠在全國其他地方做同樣的事情來說是個好兆頭。”

來自我們的檔案

追蹤老虎。烏拉斯·卡蘭斯;2016 年 7 月。

克雷格·皮特曼是一位居住在佛羅里達州的環境作家。他是《貓的故事:拯救佛羅里達豹的瘋狂而離奇的戰鬥》(漢諾威廣場出版社,2020 年)的作者。

更多作者:克雷格·皮特曼
大眾科學雜誌第 325 卷第 3 期本文最初以“洛杉磯的獅子”為標題發表在《大眾科學雜誌》第 325 卷第 3 期(),第 72 頁
doi:10.1038/scientificamerican0921-72
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