问题

微博上热议的「自我复制」的小龙虾是真的吗?假如是真的,对生态环境会造成什么影响?

回答
微博上最近确实有一个挺有意思的话题被炒得很热,就是关于小龙虾会“自我复制”的说法。听起来挺玄乎的,但咱也别上来就觉得是瞎掰,咱得好好捋一捋。

首先,咱们得搞清楚这个“自我复制”到底是怎么个意思。如果说的是像变形金刚那样,自己能变出个小的来,那显然是扯淡。咱们地球上的生物繁衍,说白了还是有性生殖或者无性生殖。对于小龙虾这种我们常吃的淡水甲壳类动物,它们的繁殖方式是有性生殖。简单来说,就是需要公龙虾和母龙虾交配,母龙虾产卵,然后卵孵化出小龙虾。所以,从生物学的基本原理上讲,小龙虾不是那种能凭空变出后代的“奇行种”。

那么,微博上那些说“自我复制”的,很可能是把繁殖能力强和数量增长快给曲解了,甚至有些是为了吸引眼球的夸张说法。小龙虾的繁殖能力确实是出了名的强悍。一只母龙虾一次能产下成百上千的卵,而且它们在适宜的环境下,生长速度也比较快,性成熟的时间也相对短。再加上它们食性广泛,什么都吃,包括水草、藻类、小鱼小虾,甚至残渣剩饭,这为它们提供了充足的能量去生长和繁殖。

另外,在中国,小龙虾作为一种外来物种,本身就没有多少天敌,加上我国许多水域的环境,比如一些养殖池、沟渠、甚至被污染的水体,恰好能满足小龙虾生存的需求。所以在很多地方,小龙虾数量的爆发性增长,给人的感觉就像是“自我复制”一样,它们自己就能在水里“无限增殖”了。

所以,咱们可以这么理解:小龙虾的“自我复制”并非字面上的生物学意义上的复制,而是指其极强的繁殖能力和生命力,导致在适宜环境下数量呈爆炸式增长的现象。

好了,说完了是不是真的,咱们再来聊聊,假如这“自我复制”的情况(也就是我们理解的繁殖力惊人、数量爆炸)是真的话,对生态环境会造成什么影响? 这就有点意思了,咱们得从几个方面来看。

一、 对水生植物的影响:

小龙虾是个十足的“草食性”动物,而且胃口不小。它们会大量啃食水底的各种水生植物,比如菹草、轮叶黑藻等等。想象一下,一片水域里,突然涌进来一大群小龙虾,它们就像一台台“水下收割机”,把水草啃得一干二净。这对水生态系统来说,后果可就大了:

破坏栖息地和食物链基础: 水生植物是许多小型水生生物(如螺、幼鱼、浮游生物等)的栖息地和食物来源。水草被吃光了,这些小生物就没了家,也没了吃的,数量自然会锐减。
水体透明度下降: 水草在一定程度上能帮助净化水质,吸附水中的悬浮物。水草少了,水体就容易变得浑浊。
破坏河床和堤岸稳定性: 一些水草的根系能够固定河床和堤岸,防止水土流失。小龙虾大量啃食这些水草,尤其是挖洞筑巢的习性,可能会导致河床被破坏,甚至堤岸塌陷。

二、 对小型水生动物的影响:

小龙虾不仅吃草,还喜欢吃肉。它们的食谱非常广泛,包括各种小型无脊椎动物、鱼卵、幼鱼,甚至是同类的幼体。当小龙虾数量激增时:

捕食压力巨大: 它们会像“蝗虫”一样扫荡水体中的小型生物。尤其是那些行动缓慢或者没有太多防御能力的小鱼、虾米、螺蛳等,将面临灭顶之灾。
竞争资源: 小龙虾还会和小型的本土水生动物争夺食物。原本属于本土物种的食物,现在被小龙虾抢走了,本土物种的生存空间就被挤压了。
生物多样性锐减: 长此以往,一些原本生活在其中的本土物种,因为没了食物、没了栖息地,或者直接被捕食,数量会急剧下降,甚至可能在当地绝迹。这就是所谓的“物种入侵”的典型表现,会导致整个水域的生物多样性直线下降。

三、 对鱼类种群的影响:

我们知道,很多经济鱼类(比如鲤鱼、鲫鱼等)会以水生昆虫、小型甲壳类、以及水生植物的种子为食。小龙虾的泛滥,会直接影响到这些鱼类的食物来源。

食物链断裂: 如上所述,小龙虾吃光了小鱼小虾和水草,这些都是鱼类重要的食物。鱼类没了吃的,自然就长不好,繁殖也受影响。
直接捕食幼鱼和鱼卵: 更糟糕的是,小龙虾本身也会捕食鱼卵和幼鱼。想想看,如果一个鱼窝里的鱼卵都被小龙虾吃光了,那这个种群的延续就成了问题。

四、 对水质的间接影响:

虽然小龙虾的粪便会直接排入水中,但从整体上看,它们对水质的影响是比较复杂的,而且往往是负面的:

底栖环境破坏: 小龙虾的挖洞行为会搅动底泥,释放出沉积在底泥中的有机物和重金属,可能导致水体二次污染。
藻类爆发的可能: 虽然它们吃藻类,但如果水体中的氮磷营养盐含量过高(比如来自农业面源污染),小龙虾也可能因为能获得更充足的营养而加速繁殖,同时它们大量啃食水草也会减少对水体中营养盐的吸收,反而可能间接助长某些藻类的爆发,导致水体富营养化。

五、 对农业和养殖业的影响(尤其是在稻田养殖的情况下):

在中国,小龙虾很多是在稻田里养殖的,所以也会对农业产生影响:

破坏稻田结构: 小龙虾挖洞的习性可能会损坏农田的堤埂,影响水资源的保持。
啃食幼苗: 它们也可能啃食稻谷幼苗,影响水稻的生长。

总结一下:

所以,微博上说的“自我复制”,其实是小龙虾强大的繁殖能力和生命力的通俗说法。而如果这种数量爆炸的现象真的发生,它对生态环境的破坏是显而易见的。它就像一个高效的“生态杀手”,会通过捕食、竞争等方式,优先消耗那些脆弱的、本土的物种,改变水域原有的食物链和生态结构,最终导致整个水生生态系统的健康度下降,生物多样性锐减,甚至引发一系列连锁反应,比如水体富营养化等问题。

这也就是为什么我们经常听到有人说小龙虾是“入侵物种”,因为它一旦进入到一个新的环境并且没有足够的天敌来制约它,它很容易就会打破原有的生态平衡,造成我们上面提到的那些负面影响。所以,虽然我们爱吃小龙虾,但也要了解它背后可能带来的生态问题,并在科学指导下进行养殖和管理,避免其对自然生态造成不可逆的伤害。

网友意见

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谢邀
我直接搬自己答案了
这事儿纯粹是被公众号带了节奏了。

这篇子刊文章的价值在于揭示了孤雌生殖的分子演化原理。而不是发现了一种孤雌生殖的龙虾。

这种龙虾孤雌生殖十五年前就明确,当时文章发得比较高,但也算是生物学界的老黄历了,十五年来以此龙虾做分子研究的也不是没有。到了某超人气公众号的文章里,几乎抹掉了十五年来的各种研究发现,片面强调今年这篇文章的价值。
十五年什么概念?那时候我才小学刚毕业,知乎上的大学生们还在幼儿园。

所以问题来了,一种15年前大家已经发现它能孤雌生殖的鳌虾品种,在过去15年造成什么生态灾难了?

这种鳌虾是挺有趣,但是也不过是鳌虾的一种,过度夸大其出现的后果是不合适的。英国宜家搞个小龙虾节还从中国进口鳌虾,主要是养殖的克氏原螯虾物美价廉。还有某知名科普公众号的文章(我就不点名了),不但用了“祸到临头”这种夸张说法,甚至暗示这种龙虾来自人类饲养过程,属于人类“放入”自然界——这位作者,你这么写合适吗?这个锅人类背合适吗?且不说大理石纹鳌虾是不是来自水族箱永远是个谜,就算龙纹鳌虾在水族箱里繁殖变异出了一种孤雌生殖品种,这事儿在自然界就不会发生了?一种完全来自于自然演化(非经人工诱变选育、基因工程改造)过程的孤雌生殖鳌虾,能像有些媒体甚至一些科学家宣称的那样,造成生态灾难,那只能说太低估生态系统的鲁棒性了。个人认为,可以把它理解成地球生命演化历史长河里一朵有趣的小浪花。

无论是孤雌生殖,还是生存竞争力强的新物种的产生,都是自然界普遍存在的现象,孤雌生殖在越低等的门类就相对常见。甲壳类里存在孤雌生殖是生物学常识,比如经常养来当饲料的丰年虫、水蚤都有孤雌生殖。在特定环境中生存能力强大的新物种的出现就更普遍了,世界上所有生物在演化过程中都经历过。

即使是鳌虾这一类,也已经发现了两种孤雌生殖的,这是一种,还有一种更牛,兼性,有性无性皆可。

所以,怎么就自然界最不可思议了?我特别希望如果某知名科普公众号文章作者也上知乎,出来说明一下,一种自然演化产生且分布广泛,已经存在了几十年的孤雌生殖鳌虾,是如何至于被描绘成“祸到临头”了?这篇文章里还有这样一句话:“这种变异鳌虾最理想的归宿,不是野外,不是餐桌,应该是实验室。”——那么问题来了:一种自然演化产生且分布广泛,已经存在了几十年的孤雌生殖鳌虾为什么应该归宿在实验室?又不是实验室造出来的。按照这种逻辑,是不是今后每一种自然演化产生的具有一定生存竞争优势的新物种都应该归宿实验室?——请问这么写是做科普的精神吗?

虾在水中游,锅从天上来。

生物多样性保护中,如何对待具有强生存竞争力的新物种是一个长期争议的问题。新物种的形成常对原有生物多样性造成改变,严重的当然会造成生物多样性丢失。但是必须承认,现在越来越多人意识到具有强生存竞争力的新物种的出现本身是自然界普遍存在的现象,是物种形成和生物多样性产生的驱动力,有保护价值,不主张片面地将新物种视为威胁。这是题外话,但也是很多科普文章犯的错误所在。

这篇论文至少在我周围的圈子里根本没有引起什么波澜和讨论,算是非常小众的成果,只有对生命科学真爱,爱好演化话题的人才会讨论。

至于生物入侵有没有危害,有,但是是对人类而言的,入侵种有两个要素:1、人类活动造成。2、产生公害。有的时候很难界定,克氏原螯虾原产也不是中国,著名的“入侵物种”,人为引进,肯定是双刃剑。但是目前大家不都吃得很开心吗?慢慢也就成为本地生态系统的一个部分了,哪天要是从中国灭绝了,不知道大家会不会怀念一种“入侵种”。

有些人说为什么我不用更多篇幅强调生物入侵的危害,这纯粹是基于科学立场,Biological invasions 和 Natural colonisations 有没有本质区别?有的人认为有,有的人认为没有,还有几波科学家发文章互怼打笔仗,因此这是一个有争议的科学问题。很不巧,我倾向于后者。对生物入侵危害的探讨可以以人类经济利益为核心,也可以以某一地域内的生物多样性为对象,但是不宜过分拔高,当然这是我个人学术观点,欢迎探讨。

什么“克隆”,什么“复制”

都是标题党,论文里自己这样用就是官方标题党。

但是我也要指出,克隆这个词在生命科学里不是单指体细胞核移植技术,其本身有无性繁殖的意思,所以在英文里用“自我克隆”本意是无性繁殖。有些公众号明知克隆在中国更容易被联想到克隆技术,还翻译成容易误导人的“克隆”还不解释清楚,是非常不妥的。


还有就是很多人觉着三倍体还能生殖很神奇,而且还是孤雌生殖。实际这思路有点倒置了。

正常的逻辑是:

这种物种能够被我们所知,它必须是有繁殖能力的,否则无法形成物种。

而正是因为三倍体通常无法进行有性生殖,孤雌生殖才会成为这一物种存在的某种必要条件。换言之,三倍体和孤雌生殖同时出现是自然选择的结果。在众多三倍体变异中,碰巧同时具备孤雌生殖能力的那种延续下来了,成为了我们所能知道的物种。

而我前面提到过,有发现其它种类的鳌虾同时具备有性生殖和孤雌生殖能力的。孤雌生殖实际上在动物界并不是非常罕见的现象。这样一来,一种只能进行孤雌生殖的鳌虾同时也是三倍体难道不也合情合理吗?

演化之所以让公众很难理解,正是因为我们看到的都是演化的结果,而看不到演化背后的选择过程。理顺了这个逻辑,是不是就觉得并没有什么神秘的?

前一阵知乎上有个问题,问学生物的人特有的习惯。看到大家都很兴奋地抖机灵,我比较抽象严肃地写了个答案,总结了三条我认为非常重要的专业能力。其中第一条强调了要具备“演化的思维”,当时一下子手边没有例子,上面这几段刚好就作为一个实例,学生物的人应该多尝试用演化的思维分析问题。

最后给大家一个彩蛋(免得这么容易被公众号标题给唬了):孤雌生殖在高等动物里偶尔也有,最反常识的是火鸡也存在低发育成功率的孤雌生殖。



更新

这件事也不是专业人士说的那样不重大,这件事我现在认为堪称主流科普微信公众号在日益激烈的竞争压力下开始以标题党抓眼球的方式荼毒科普领域的里程碑。

上一个微信自媒体在科学领域发挥负面作用的里程碑是某顶尖大学知名公众号主导炒作的韩春雨事件,一度把一篇子刊文章炒作成诺奖级成果,包括颜宁在内的一些专业人士都在舆论狂欢中遭受了网络暴力。

这两年来的种种迹象表明,微信自媒体进入流量炒作式科普时代的趋势已经不可避免。


P.S. 对于个别歪曲本答案内容,甚至为了人身攻击我而搜遍我其它答案的知友,我想说:这篇答案确实有着鲜明的批判性,针对的是一类科普领域让我感到非常痛心的现象。虽然我不知道你的痛点在哪儿,即使你可能存在心理问题,但希望不要搞对人不对事的人身攻击,拿出实打实的学术观点,坦荡地探讨问题。

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【本回答共2258字,预计阅读时间3-5分钟,图片6张,请尽量链接WIFI,把心放肚子里,好好过年】



赞同 @Yang Liu 的观点


会对环境造成很大影响,但主因是“生物入侵”这个本质,而所谓的“自我复制”只是推动了“生物入侵”的一个“优势”,没必要过分强调。


  • 孤雌生殖(“自我复制”)并不罕见
  • 生物入侵也并不罕见(尽管这不是个好事)
  • 因为孤雌生殖助力的生物入侵同样并不罕见


蹭热点的我不评价。不排除部分自媒体可能是好意,想借此机会引起大家对生物入侵的重视,但把这个事炒作出世界末日的味道并不合适,热点过后会有更多人产生“也不过如此嘛”的认识,反倒更不在乎。




在两性生殖生物范畴内,某些特殊情况下会产生雌性无需雄性参与就独立产下完整后代的可能性,也就是所谓的孤雌生殖,造成孤雌生殖的原因很多,目前发现的至少有自源性的、种间杂交引起的、寄生引起的和人工环境刺激引起的这么几大类。


目前为止,我们发现的孤雌生殖案例数不胜数,在植物界尤其多,动物界主要是昆虫里很常见,比如我们熟悉的蜜蜂、蚜虫、竹节虫,更为高级的脊椎动物里也有所发现你,尤其是两栖类的一些蛙和蝾螈、爬行类的部分蜥蜴和蛇、鱼类中的泥鳅、部分鲨鱼和鳐,鸟类中的家鸡、鸽子、火鸡。哺乳动物在自然状态下还未发现孤雌生殖案例,但通过人为的刺激,在上世纪30年代就可以实现兔子的孤雌生殖。


究竟为什么会引发孤雌生殖?从亚里士多德发现蜜蜂能孤雌生殖至今的两千多年里人们一直在探索。主流的观点认为,自源性的孤雌生殖应该是偶然的变异引起的,但是由于在许多环境下,孤雌生殖比两性生殖更高效,所以被自然筛选保留了下来,举个最简单的例子,许多生活在狭小岛屿上的昆虫比它们生活在大陆的亲戚更容易发生孤雌生殖,就可能是因为在岛屿上如果只会两性生殖,就很有可能因为找不到异性而群灭,而孤雌生殖的变异就拥有了很大的优势。而另一个角度来说,即便没有这种环境压力,孤雌生殖的速度也比两性生殖快的多,蚜虫在植被茂盛的夏季基本都是孤雌生殖,就可能是出于尽量快的扩大种群的自然选择(但是到了秋季它又会返回到两性生殖这条“正路”上)。而种间杂交引起的孤雌生殖,则可能是因为杂交后代没法通过正常的减数分裂来繁殖,而偶然变异的后代如果拥有了孤雌生殖的能力,就可能借此存续下来。



需要强调的一点是,即便生物发生了孤雌生殖现象,也并不是像我们设想的那样一变二,二变四,四变千千万,孤雌生殖只是一种生殖方式,少了交配这个环节,但后边的事可一个都没少——后代的夭折、天敌的捕获、环境的不适合、食物的不充足都会限制种群的规模,如果一个物种本来在野外生存就很困难,那即便孤雌生殖它还是会很困难;而如果一个孤雌生殖物种在野外爆发式增长,那大多数原因也是因为它本来就拥有爆发式增长的能力(比如超强的适应性)。一个典型的例子就是栉齿锯鳐,这是一种被观测到在自然状态下也可以孤雌生殖的大型软骨鱼类,然而有什么用?都濒危了……



所以说刻意强调“自我复制”(孤雌生殖)的恐怖其实是没有必要的。所以某站用了“大祸临头”这样的调调,我觉得是有点过了(尽管某站是我的衣食父母,但还是要得罪一下……)


但这并不代表这次的新闻不重要,也希望大家不要产生“原来没什么大事”这样的想法。生物入侵这事,可比“自我复制”可怕多了。


由于人类有意、无意的传播,许多生物被带到它们并不曾分布过的新栖息地环境里,有相当的一部分因为无法适应而挂掉,但还有一些到了新环境里简直如鱼得水——它们比同生态位的竞争者更有优势,甚至有的时候干脆都没有天敌,这样一来它们可能就会不受控的泛滥,不仅排挤掉了原生的同生态位物种,还会进一步影响到它们的猎物,直至威胁整个当地生态环境。


这次的大理石纹鳌虾就是这样一个物种,在欧、非、亚泛滥的这些区域,它们都适应的很好,短短三十年的功夫就已经呈现了很明显的生态影响,而这种鳌虾原本是作为一种水族宠物被引进欧洲,那么它的生态入侵,肯定就无外乎从水族箱逃逸、或主人的丢弃。相比于其他生物而言,由于孤雌生殖的优势,只要有一只鳌虾来到自然环境里,就有可能繁衍出一个种群,更何况很多主人在丢弃的时候,恐怕扔掉的还不止一只。


那么该怎么消除它造成的影响呢?像面对其他生物入侵生物一样,现在好像没什么特别好的办法


很多朋友提到,大理石纹鳌虾的基因差异性非常小,动用一次生物武器就可以针对性的予以团灭。当然,如果这些鳌虾分布比较密集,可以利用它们的这个劣势来处理,但问题是现在它已经扩散到了多国,总不能一个国家一个河流的去清缴吧?


那么能不能拿出我们中国人的看家本领——吃到它断子绝孙呢?



我们只要看看克氏原螯虾,就是我们夏天常吃的麻小的主角就知道了,它们依旧在国内的许多原生河流里肆虐成灾,不是一样没被我们吃绝?有人说在经济利益和口腹之欲面前中国人的战斗力是惊人的,但问题是这两种力量更有可能推动着人们去养殖克氏原螯虾,因为这样品质可控,管理方便,捕捞省事啊,然后养殖过程中又不小心造成逃逸,反而加剧了野外的生物入侵——牛蛙、罗非鱼的生物入侵,就是这样形成的。不要以为我们中国人的嘴巴就那么厉害,当个玩笑说说也就罢了。


所以说,我们作为一个深受生物入侵困扰的国家的子民,既没有必要因为一个孤雌繁殖的生物而惊慌失措,却也要认识到生物入侵这个事的严重性。对于普通百姓,至少要做到不要胡乱放生、丢弃自己的家养宠物,而从养殖行业的角度来说,也要做好外来引进物种的管理。保护好我们自己独特的生态环境,可比去担心一个普通的孤雌生殖要来的重要得多。



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