科学家在2500英尺长的洞穴中发现被认为已经灭绝的罕见甲壳类动物

由阿拉巴马大学亨茨维尔分校（UAH）副教授领导的一个团队在阿拉巴马州北部亨茨维尔市的一个洞穴中发现了一种小型的、罕见的淡水螯虾，这种螯虾被认为已经灭绝30年了。螯虾是一种淡水甲壳类动物，看起来类似于小龙虾。

Shelta Cave Crayfish，科学上称为Orconectes sheltae，是由Matthew L. Niemiller博士的团队在2019年和2020年进入Shelta洞穴（其唯一栖息地）时发现的。

一份关于这些发现的研究报告发表在《Subterranean Biology》杂志上。该研究由阿拉巴马大学系统成员UAH的生物科学助理教授Niemiller博士共同撰写。作者包括阿拉巴马大学的Nathaniel Sturm，UAH的Katherine E. Dooley和K. Denise Kendall Niemiller，以及Niemiller博士。

由国家岩溶学会（NSS）拥有和维护的一个2500英尺的洞穴系统是这种淡水螯虾的家。它谨慎地隐藏在亨茨维尔西北部的NSS国家总部之下，周围是繁忙的道路。

Niemiller博士说：“这种螯虾只有几英寸长，有被称为螯的小钳子。有趣的是，自20世纪60年代初，洞穴生物学家就知道这种螯虾，但直到1997年才由已故的John Cooper博士和他的妻子玛莎正式描述。”

Cooper博士是一位生物学家和洞穴学家，是NSS的成员，他在20世纪60年代末和70年代初的论文工作中研究了Shelta洞穴的水生生物，特别关注螯虾。Shelta洞穴的水生生态系统当时特别多样化，至少有12种依赖洞穴的物种被记录下来，包括三种洞穴螯虾。

Niemiller博士说：“迄今为止，在美国没有其他洞穴系统有更多的记录显示洞穴螯虾相互共存。”

但是水生生态系统，包括Shelta洞穴螯虾，在20世纪70年代初的某个时候崩溃了。崩溃可能与一扇门有关，这扇门是为了防止人们进入洞穴，但仍然允许灰蝙蝠母群自由进出。

Niemiller博士说：“大门的最初设计对蝙蝠并不友好，蝙蝠最终撤离了洞穴系统。再加上地下水污染，也许还有其他压力因素，这一切可能导致了一场完美的风暴，造成水生洞穴生态系统的崩溃。”

即使在水生洞穴群落衰退之前，与其他两个物种，即南方洞穴螯虾（Orconectes australis）和阿拉巴马洞穴螯虾（Cambarus jonesi）相比，Shelta洞穴螯虾从来就不常见。

“据我们所知，从1963年到1975年，只有115个个体被确认。自那时起，只有三个被证实 - 一个在1988年，以及我们在2019年和2020年报告的两个个体，”Niemiller博士说。

“在几十年没有确认的目击事件，以及有记录的Shelta洞其他水生洞穴生物的急剧下降之后，包括我在内的一些人担心，这种螯虾现在可能已经灭绝了。”

虽然Shelta洞穴螯虾仍然存在令人鼓舞，但他说科学家仍然没有重新发现曾经生活在洞穴系统中的其他水生物种，如阿拉巴马洞虾和田纳西洞螈。

“Shelta洞穴的地下水位是水从地表自然穿过洞穴上方的岩石层--称为表层岩溶-的结果，”Niemiller博士说。“然而，洞穴系统上方区域的城市化可能改变了水渗入洞穴的速度，也增加了污染物的速度，如杀虫剂和重金属进入洞穴系统。”

这种螯虾是在一次旨在记录洞穴系统中遇到的所有生物的水生调查中被重新发现的。

“我真的没有想到会发现Shelta洞穴螯虾。我的学生、同事和我在2019年5月的行程之前已经多次访问过这个洞穴，”Niemiller博士说。“在调查期间，我们会很幸运地只看到几只南方洞穴鱼和南方洞穴螯虾。”

当Niemiller博士在位于洞穴的琼斯厅部分的北湖约15英尺的水中浮潜时，发现了他下面的一只较小尺寸的洞穴螯虾。

他说：“当我下潜并靠近时，我注意到螯，或钳子，与我们在洞穴中看到的其他小龙虾相比，是相当薄和长的。我很幸运地用我的网将小龙虾网住，然后回到了岸边。”它是一只雌性螯虾，体长不到一英寸，内部有正在发育的卵子，所以它是一只成熟的成年螯虾。

“我们注意到一些其他的形态特征，拍了照片，获得了一个组织样本，并释放了这只螯虾，”Niemiller博士说。

“我们遇到的第二只Shelta洞穴螯虾是在2020年8月在West Lake地区，”他说。

该小组已经搜索了该地区的大部分地方，没有看到很多水生生物。当他们开始走出湖泊通道返回水面时，陪同实验室出行的阿拉巴马大学生物学硕士生Nate Sturm注意到，在团队之前走过的一个区域有一只白色的鳌虾。

Niemiller博士说：“那是一只雄性鳌虾，有细而长的螯。我已经走到了这个区域的前面，没有看到鳌虾。幸好有一双年轻的眼睛！”

为了帮助识别，该小组分析了所收集的组织样本中的线粒体DNA的短片段。

Niemiller博士说：“我们将新生成的DNA序列与该地区其他鳌虾物种已有的序列进行比较。我们面临的一个挑战是，在我们研究Shelta洞穴螯虾之前，没有任何DNA序列存在，所以可以说这是一个有点淘汰的过程。”

他说，虽然很少有鳌虾被认为是单一地点的特有物种，换句话说，已知只存在于一个地点，但这在像Shelta洞穴鳌虾这样的洞居物种中更为常见。

“其他几个洞穴螯虾是在美国的单一洞穴系统中已知的。当我们试图保护这类物种时，我们面临的一个挑战是确定它们是否真的是从单一的洞穴系统中知道的，或者它们可能有稍大的分布，但我们受阻于我们研究地下生命的能力。”

在Cooper博士所做的论文工作之外，人们对该物种的生活史和生态学知之甚少。

“南方洞穴鱼（Typhlichthys subterraneus）和田纳西洞穴蝾螈（Gyrinophilus palleucus）可能是Shelta洞穴鳌虾较小幼体的捕食者。”Niemiller博士说。

“我们对该物种的饮食一无所知，但它可能是一种杂食动物，以被冲入或带入洞穴的有机物以及小型无脊椎动物如桡足类和片脚类为食。”

虽然这项研究发生在拨款之前，但Niemiller博士目前正在对美国中部和东部地区的地下水生物多样性进行首次全面评估，这是一次对新物种的开拓性搜索，也是对存在于我们脚下的复杂生命网的新认识。这项研究得到了美国国家科学基金会（NSF）CAREER五年期102.9万美元奖金的资助。

他说，了解依赖地下水的微小生物种群的健康状况很重要。

Niemiller博士说：“地下水不仅对生活在地下水生态系统中的生物体至关重要，而且对人类社会的饮用水、农业等也非常重要。”他说：“生活在地下水中的有机体提供了重要的好处，如水的净化和生物降解。它们也可以像'煤矿中的金丝雀'一样，作为整个地下水和生态系统健康的指标。”