巨鹰是如何统治新西兰的

新西兰一直以鸟类栖息地而闻名——毫不夸张。在700年前人类到来之前，这个群岛拥有一个独特的生态系统，几乎没有哺乳动物。超过200种鸟类填满了自己的食物网。不是牛或羚羊，而是一种不会飞的鸟类，叫做恐鸟。新西兰的鹰取代了老虎等顶级掠食者。

自从19世纪60年代末一群农场工人排干了一片沼泽，发现了它埋在地下的骨头后，这只鹰就吸引了研究人员。探险家兼地质学家朱利叶斯·哈斯特(Julius Haast)首次发表了关于该物种的笔记，他把它描述为“一种体型巨大的猛禽”。今天，生物学家估计这些鹰重达33磅——大约比今天已知的任何迅猛龙都重50%。但它的翼展只有两到三米——刚好超出秃鹰的活动范围——这是一种比例奇怪的鸟。

哈斯特之鹰的形状是科学家们在研究这种灭绝已久的物种时面临的众多难题之一，这种物种只保存在几具骨架中，还有零星的碎片。近一个世纪以来，人们一直在争论这么大的鸟是否会飞;即使在争端解决之后，关于这种鸟是否有能力杀死恐鸟的问题仍然存在，在某些情况下，恐鸟的体型比鹰本身大15倍以上。现在，新的科学技术，结合对新西兰地质历史的更清晰的理解，把哈斯特鹰置于一个更大的生态学讨论中:物种是如何“入侵”新领土的。

科学家们现在认为，这种顶级鸟类是一波羽毛入侵者中的一员，它们在相对较短的时间内征服了新西兰。这并不是唯一的入侵浪潮。研究鹰的奥塔哥大学生物学家迈克尔·纳普说，哈斯特的鹰——尽管已经消失了几个世纪——揭示了我们生活在一个比我们曾经认为的更紧密联系的世界。他说，如果这些看似孤立的岛屿一再吸引了这么多外来物种，那么“自然入侵”肯定是全球生态系统的主要力量。

挖掘答案

在科学家对物种灭绝的理解中，新西兰一直占据着重要的位置。当西方科学家第一次遇到恐鸟时，该物种可能会灭绝的想法才出现了几十年。它们的骨架很快就成了热门商品。克赖斯特彻奇市坎特伯雷博物馆的高级策展人、古生物学家保罗·斯科菲尔德说:“你几乎可以说出你的价格。”“这才是我们博物馆的真正意义所在。”哈斯特自己创办了这座博物馆，并通过用恐鸟化石交换其他各种考古和动物学珍品来收集最初的藏品。

新西兰保留了一些不寻常的物种，包括著名的不会飞的几维鸟。恐鸟化石与这些现存的古怪生物结合在一起，帮助人们确立了新西兰是一个失落的世界的观点，在这个地方，由于与世界其他地方的距离，古代生物得以在大规模灭绝事件中幸存下来。后来地质学家证实，这些岩石岛屿曾经是他们称为冈瓦纳的超大陆的一部分，但在大约8000万年前分裂。1990年，一部电视连续剧将新西兰的岛屿描述为“摩阿方舟”(Moa’s Ark)，使这个吸引人的名字更加流行起来。长期以来，人们一直认为，新西兰的生态系统中充满了鸟类。

然而，到了20世纪90年代末，科学家们意识到，在大约2500万年前的渐新世时期，地质和气候变化可能把整个新西兰都淹没在水下。这样的洪水会毁灭岛上的大部分物种，如果不是全部的话。这一理论后来被称为“渐新世溺水”，但遭到了一些科学家的抵制，引发了一场关于海洋覆盖面积的激烈辩论。

幸运的是，新技术正在出现，可以回答这个问题。科学家们开始从化石中提取DNA并进行测序;这意味着研究人员可以将古代DNA与现代基因组进行比较并进行创造进化关系的族谱生存物种和灭绝物种之间。这种“系统发育”可以大致确定两个物种从共同祖先中分离出来的时间点——这些数据对于解决新西兰地质历史的争论很有用。

2005年，一组科学家发表了一篇论文，将从两块哈斯特鹰化石中提取的DNA序列与16只现代鹰的基因组进行了比较。科学家们确定失踪的大鸟的近亲包括澳大利亚物种，正如预期的那样。基因组数据表明，在过去的几百万年里，家族树已经分裂。随后的分析将这种差异的时间确定在220万年前。

渐新世溺水假说得一分:这只鹰似乎是在建议的溺水时间之后到达的。但是后来的分析其他几个新西兰物种展示了数千万年量级的发散时间。有些物种在渐新世时期存活了下来。

到2014年，地质证据已经说服了大多数科学家:是的，新西兰的大部分地区已经被淹没，但一小片土地——大约20%——仍在水面上。虽然岛上的一些物种可以追溯到冈瓦纳，但包括哈斯特鹰在内的许多其他物种是新抵达的。

但基因分析揭示了一个新的谜团——一个科学家们甚至从未想过要考虑的谜团。科学家们经常将这种灭绝的鸟类与澳大利亚现存最大的猛禽楔尾鹰进行比较。很明显，它是鹰的近亲。相反，这些基因显示出与靴子鹰和小鹰的更紧密的联系，这两种鹰都重约2磅。(小鹰，顾名思义，是现存最小的鹰种之一。)

这一发现表明，哈斯特鹰的体型比它的近亲有了巨大的飞跃:在短短200万年里增长了15倍。正如纳普在最近的一篇论文中所言，这是一个“惊人”的变化速度。在狗身上已经观察到尺寸的快速变化，但这是一个由人类选择驱动的过程。Knapp说他不知道其他的例子，自然选择导致在如此短的时间内如此大幅度的增长。有可能这三只鹰都有一种未知的祖先物种，其大小介于两者之间;它的后代可能向不同的方向变异。但纳普认为这种情况不太可能发生。第一批任性的鹰，从澳大利亚飞过塔斯曼海，经过一两天的飞行，在有利于体型更大的鸟类的条件下降落。

纳普指出，其他迅猛龙，可能是猫头鹰或猎鹰，可能以岛上最小的鸟类为食。但周围有大量的恐鸟，大小不一，从火鸡到鸵鸟都有——它们太大了，大多数迅猛龙都抓不到。纳普说:“有大量的肉没有被吃掉。”这样的场景会迅速选择最大的鹰，它们吃这种猎物的时间最容易。

Knapp现在正转向这个谜团的最小范围:通过比较不同鹰种的基因组，他想精确地确定是哪些基因改变了，促进了哈斯特鹰的快速生长。他说:“弄清这在分子水平上是如何工作的，这才是真正的下一步。”

另一只鸟在手

不过，鹰的基因已经帮助我们加深了对新西兰生态历史的了解。另一种已灭绝的新西兰鸟，被称为埃尔斯鹞，是历史上已知的最大的鹞。但让这种鸟联想到哈斯特鹰的不仅仅是它的体型:大鹞似乎也是由一种较小的鸟进化而来的。纳普和同事在2019年报告称，与埃尔斯鹞最接近的现存亲戚比它小近五倍。这两种鹞似乎在大约240万年前从它们共同的祖先中分离出来——相对接近哈斯特鹰的分离时间。

当纳普准备在一个会议上就这项工作发表演讲时，他对这种共享的时间产生了兴趣。因此，他寻找其他类似的分化时间的例子。“我发现了很多，”他说。他的同事保罗·斯科菲尔德(Paul Scofield)开始思考这种他称之为“可疑的聚集”现象时，他指出了另一个共同点:最近的移民都是开放栖息地的物种。

这两位科学家和其他同事提出了一个假设，并于2019年发表在 生态学与进化前沿：一波鸟类入侵者在相对较短的时间内到达新西兰这要归功于地质和气候变化重塑了这些岛屿的栖息地。

大约1000万年前，澳大利亚开始变得干旱。与此同时，新西兰的森林依然茂密——至少在250万年前冰河时代开始之前是这样。随后，大片岛屿的温度下降，导致新西兰山顶的冰川盛开，一些森林遭到破坏。突然间，岛上出现了大片的草地:一个全新的栖息地。

克纳普使用以哈斯特鹰和埃尔斯鹞为例在2021年发表的一篇论文中生态学、进化与系统学年度评论；他认为，这些都是“自然入侵”的例证。澳大利亚物种经常穿越塔斯曼海，但它们通常很难与岛上的现有物种竞争。但当寒冷的气温摧毁了一些森林时，这些新来者找到了一个熟悉的生态位——一个新西兰物种还没有进化到可以填补的地方。

这个过程是完全自然的，但它对保护有影响。众所周知，人类可以携带物种跨越地球，直接导致生物入侵。但哈斯特的鹰和埃尔斯的鹞抵达的方式表明，人类可以扮演一个更微妙的角色:我们也可以改变栖息地。我们打开和关闭生态位。通过这样做，我们可以间接地引诱物种进入新的地理环境。

自从第一批人类到来以来，新西兰的大部分森林都被烧毁了，创造了更多的开阔栖息地。在人类到达新西兰后，岛上大约一半的鸟类物种都灭绝了，包括哈斯特鹰和埃尔斯鹞，它们开辟了新的生态位。现在，历史正在重演。在过去的几个世纪里，新西兰已经成为澳大利亚麻鹭、白面鹭和受欢迎的燕子的家园。

纳普说:“我们在250万年前看到的事情现在正在再次发生。”

关于哈斯特的鹰有一点从来都不神秘那就是是什么物种杀死了它。也许老鹰被猎杀了。当然，恐鸟是，这足以让捕食者灭亡。纳普说:“如果你的进化是为了适应一个特定的、非常罕见的利基市场，那么当这个利基市场消失时，你的日子就不好过了。无论如何，人类都要承担责任。

因此，虽然你可以把最近的澳大利亚移民浪潮作为生态系统适应的一个提醒——新物种填补了空缺，生命才会继续——但这个故事也值得警惕。进化史充满了奇怪的曲折，也有死胡同。

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