古代新西兰的顶级猎食者：哈斯特巨鹰的入侵和灭绝

有证据表明，鹰是一波羽毛侵略者中的一员。

上图：由于缺乏其他大型捕食者，如今已灭绝的哈斯特巨鹰在新西兰狩猎恐鸟。 如今，科学家正在研究岛屿鸟类的古老历史，以更好地了解“自然”的生物学入侵是如何发生的。

长期以来，新西兰一直以鸟类的栖息地而闻名。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种鸟类支撑了一个自己的食物网。不是牛或羚羊，而是一种不会飞的鸟类，被称为“恐鸟（MOA）”。新西兰也没有老虎这样的顶级掠食者，取而代之的是“哈斯特巨鹰（Haast’s eagle）”。

自从一群农场工人在19世纪60年代末抽干沼泽的水，发现了它被掩埋的骨头，这种鹰就一直吸引着研究人员。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注释，他将其描述为“体型巨大的猛禽”。今天，生物学家估计鹰的体重可达33磅（15公斤），比现在已知的任何猛禽都要重约50%。但是翼展只有2到3米（刚好超出了秃鹰的范围），这是一种比例奇怪的鸟。

哈斯特巨鹰的形状是科学家们在研究这个早已灭绝的物种时面临的许多难题之一，它只留下了一些骨骼和零散的碎片。近一个世纪以来，人们一直在争论这样大的鸟是否会飞，即使在这一争端解决后，人们仍然对这种鸟是否有能力杀死恐鸟存在疑问，在某些情况下，恐鸟比鹰本身还大15倍以上。现在，新的科学技术，加上对新西兰地质历史的更清晰的理解，已经把哈斯特巨鹰置于一个更大的生态讨论中：物种是如何“入侵”新领土的。

科学家们现在相信，这种顶级鸟类是在相对较短的时间内征服新西兰的一波羽毛入侵者中的一种。但这并不是唯一的一波入侵。奥塔哥大学研究鹰的生物学家迈克尔·纳普（Michael Knapp）说，哈斯特巨鹰（尽管已经消失了几个世纪）已经揭示了我们生活在一个比我们曾经认为的更加紧密联系的世界里。他说，如果这些看似孤立的岛屿反复吸引了如此多的外来物种，那么“自然入侵”一定是世界各地生态系统中的一个主要力量。

挖掘答案

在科学家对物种灭绝的理解上，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，这个物种可能会灭绝的想法才出现了几十年。它们的骸骨很快就成了热门商品。克赖斯特彻奇坎特伯雷博物馆的高级馆长、古生物学家保罗·斯科菲尔德（Paul Scofield）说：“正是它让我们的博物馆成为可能。”哈斯特自己创办了这个博物馆，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。

上图：不会飞的几维鸟（kiwi）。

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（kiwi）。结合这些现存的奇形怪状的东西，恐鸟化石帮助建立了这样一种观点：新西兰是一个失落的世界，在这里，古代生物在远离世界其他地方的庇护下，成功地在大规模灭绝事件中幸存下来。后来的地质学家证实，这些岩石岛屿曾经是他们称之为“冈瓦纳”的超大陆的一部分，但在大约8000万年前分离开来。1990年，一部电视连续剧将新西兰的岛屿描述为“摩亚方舟（Moa’s Ark）”，推广了这个由来已久的模式的朗朗上口的名字，这个模式描述了新西兰充满鸟类的生态系统是如何形成的。

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，地质和气候的变化可能会把整个新西兰都淹没在水下。这样的一场洪水将会消灭岛上的大部分物种，如果不是全部的话。这个理论后来被称为“渐新世溺水”，但遭到了一些科学家的反对，引发了一场关于陆地覆盖面积的激烈辩论。

幸运的是，新技术的出现回答了这个问题。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比较古代DNA和现代基因组，并创建现存和灭绝物种之间的进化关系的家谱。这样的“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，这些数据有助于解决围绕新西兰地质历史的争论。

2005年，一组科学家发表了一篇论文，将从两块哈斯特巨鹰化石中提取的DNA序列与16只现代鹰的基因组进行了比较。科学家们证实，正如预期的那样，这种大型灭绝鸟现存的最近的亲戚包括澳大利亚物种。基因组数据表明，族谱在过去几百万年里已经分裂。随后的分析认为，这种差异发生在大约220万年前。

因此，渐新世溺水假说得一分：鹰似乎是在拟议的溺水时间之后到达的。但后来对新西兰其他几种物种的分析显示，它们的分化时间大约为数千万年。有些物种在渐新世时期仍然存在。

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，但仍有一小片土地（大约20%）露出水面。虽然，岛上的一些物种可以追溯到冈瓦纳岛，但包括哈斯特巨鹰在内的许多其他物种都是新来者。

上图：澳大利亚现存最大的猛禽楔尾鹰。

但是，基因分析揭示了一个新的谜团 —— 一个科学家们甚至没有想到去思考的谜团。科学家们经常将这种已经灭绝的鸟类与澳大利亚现存最大的猛禽楔尾鹰（wedge-tailed eagle）进行比较。很明显，它是鹰的近亲。相反，这些基因与靴隼雕和小鹰的联系更紧密，这两个物种的体重都在2磅左右。（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巨鹰在体型上比它最近的亲戚有了巨大的飞跃：在200万年里增长了15倍。生物学家迈克尔·纳普在最近的一篇论文中指出，这是一个“惊人”的变化速度。我们观察到狗的体型变化很快，但这是由人类选择驱动的过程。纳普说，据他所知，没有其他事例表明自然选择在如此短的时间内导致了如此显著的增长。有可能这三种鹰都有一种尚未为人所知的祖先物种，其体型位于中间某处，它的后代可能向不同的方向演变。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出发，在一两天的旅程中被吹过塔斯曼海，降落时的条件对体型越来越大的鸟类有利。

生物学家迈克尔·纳普指出，其他猛禽，可能是猫头鹰或猎鹰，可能以岛上最小的鸟类为食。但有大量的恐鸟跑来跑去，从火鸡到鸵鸟的大小不等 —— 它们太大了，不可能被大多数猛禽杀死。“有大量的肉没有被吃掉，”纳普说。对于体型最大的鹰来说，这样的场景很快就会被选中，因为它们最容易吃掉这些猎物。

上图：恐鸟复原图。

纳普现在正在转向这个谜团的最小尺度：通过比较不同种类的鹰的基因组，他想精确地确定哪些基因发生了变化，从而促进了哈斯特巨鹰的快速生长。他说：“找出它在分子水平上的工作原理，这才是真正的下一步。”

另一种鸟

然而，鹰的基因已经帮助我们加深了对新西兰生态历史的理解。第二种已经灭绝的新西兰鸟，被称为艾尔斯的猎鹰（Eyles’s harrier），是历史上已知的最大的鹞。但这种鸟让人想起哈斯特巨鹰的不仅仅是它的巨大体型：大鹞似乎也是由一种较小的鸟类进化而来的。纳普和他的同事在2019年报告称，目前存活的最接近艾尔斯的猎鹰的亲戚比其小近五倍。这两种鹞似乎是在大约240万年前，从共同的祖先分离出来的 —— 相对接近哈斯特巨鹰的分化时间。

当纳普准备在一个关于这项工作的会议上发言时，他对共享的时间产生了兴趣。因此，他寻找了其他类似分歧时间的例子。“我找到了很多这样的人，”他说。当他开始考虑他所说的这种“可疑的聚集”时，他的同事保罗·斯科菲尔德指出了另一个共性点：最近的候鸟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说，并于2019年发表在“生态与进化前沿”杂志上：由于地质和气候变化重塑了岛屿的栖息地，一波鸟类入侵者在相对较短的时间内，抵达了新西兰。

大约1000万年前，澳大利亚开始变得干旱。与此同时，新西兰仍然是森林密布 —— 至少直到250万年前，冰河时代开始。随后，大片岛屿冷却，导致新西兰山顶的冰川开花，一些森林死亡。突然之间，这些岛屿上出现了广阔的草地：一个全新的栖息地。

纳普在《2021年生态学、进化和系统学年度评论》上发表的一篇论文中，以哈斯特巨鹰和艾尔斯的猎鹰为案例研究。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现有的物种竞争。但当凉爽的气温杀死一些森林时，这些新来者发现了一个熟悉的生态位 ——一个新西兰物种还没有进化到填补的生态位。

这个过程是完全自然的，但它对保护有影响。众所周知，人类可以携带物种穿越全球 —— 直接导致生物入侵。但哈斯特巨鹰和艾尔斯的猎鹰出现的方式表明，人类可以扮演一个更微妙的角色：我们也可以改变栖息地。我们开放和关闭生态位。通过这样做，我们可以间接地吸引物种进入新的地域。

自第一批人类到达以来，新西兰的大部分森林都被烧毁，创造了更开放的栖息地。在人类到达新西兰（包括哈斯特巨鹰和艾尔斯猎鹰）之后，大约一半的岛屿鸟类被消灭了。现在，历史正在重复。在过去的几个世纪中，新西兰已成为澳大利亚白鹭、白脸苍鹭和燕子的家园。

上图：哈斯特巨鹰、艾尔斯猎鹰和另一种猛禽与人类的比较图。

生物学家迈克尔·纳普表示：“我们在250万年前看到的同样的事情，现在正在再次发生。”

关于哈斯特巨鹰，有一件事从来都不是神秘的，那就是是什么物种把它灭绝了。也许这些鹰是被猎杀的。当然，恐鸟是这样的，这将足以让捕食者灭亡。“如果你正在进化，以适应一个特定的、非常罕见的细分市场，那么当这个细分市场消失的时候，你就会很艰难，”纳普说。无论以何种方式，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潮视为一个提醒，生态系统正在适应（随着新物种填补缺口，生命仍在继续），但这个故事也是一个警示。进化史充满了奇怪的曲折，但也有死胡同。

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