前兩篇講了北疆小家鼠種群消長的4個主要外因,并指出“氣候效應(yīng)的實現(xiàn),取決于種群自身狀態(tài)”。那么,哪些內(nèi)部因素對其種群消長起決定性作用呢?現(xiàn)場調(diào)查和飼養(yǎng)觀察中看到,北疆小家鼠生物學(xué)特性有:小身軀、短壽命、強繁殖力、弱抗寒力、巧遷移習性、靈密度負反饋機制等等,這些都會導(dǎo)致其種群數(shù)量大起大落,早先各篇已有介紹?;诳啥俊⒖上绕跍y定,學(xué)者們考查各種動物的內(nèi)源性調(diào)節(jié)因子,通常著重種群基數(shù)、年齡結(jié)構(gòu)、繁殖力和性比等方面。我們對北疆小家鼠這4方面各作不同組合、不同時段的數(shù)理分析,發(fā)現(xiàn)前3項的作用最強、并具有該種群的特點。
開春基數(shù)(M4)——當年種群增殖的數(shù)量基礎(chǔ)
北疆全冬酷寒,田野小家鼠數(shù)量激劇下降,下降率通常在80%以上,甚至可降99.4%,13個冬季平均降88.8%。3月中下旬開春后,在房舍和野外溝渠、茬地等處過冬的存活鼠逐步聚到返青的冬作物地,田野鼠密度才回升。每年4月中旬田間捕獲率反映種群的越冬存活度和數(shù)量,它們幾乎全是成年鼠,是本年度的繁殖主力和增長起點,故稱為“開春基數(shù)(M
4)”。這些鼠,自身既能生殖許多窩(注:人工飼養(yǎng)一整年的總窩數(shù)平均達9.4窩),其子孫數(shù)代亦可參與當年的繁殖,可說起著“以一當百”作用。
所以,M
4代表著當年種群增殖的數(shù)量基礎(chǔ),會直接制約該年種群數(shù)量水平。以1968-1980共13年的M
4,對同年“年峰量M
10”計算相關(guān)系數(shù),r=0.819;而M
4對“年均量M
”(指4、6、8、10月共4期的捕獲率平均值,代表全年數(shù)量水平),則r=0.851。兩個r都>r
0.01,為極顯著正相關(guān)。
由圖 -1可見,M
4>0.5時,線性關(guān)系極明顯,足見開春基數(shù)高是種群數(shù)量上升的重要條件。
入冬期壯齡比(L11)——年齡結(jié)構(gòu)反映種群增長主力的盛衰
年齡結(jié)構(gòu)是制約動物種群動態(tài)的極重要因素之一。一般認為冬季種群中幼體和亞成體占多數(shù)時,下年種群數(shù)量有增加趨勢。但檢測北疆小家鼠卻見,入冬期幼年與亞成年的比重高反而對次年年峰量呈負相關(guān)!其實這是因為該高比重乃是出現(xiàn)于各高數(shù)量年后期,此時密度對生殖力負反饋制約十分強烈,甚至導(dǎo)致新生代變?yōu)榈头敝沉蛐?,照體能看就是“量多質(zhì)差”。而低數(shù)量年反之,其后期種群里成年組比重高,生存力、繁殖力旺盛,后繼種群必上升。就是說,此項“負相關(guān)”是密度負反饋效應(yīng)所致,而非年齡結(jié)構(gòu)的作用。
為查明年齡結(jié)構(gòu)在北疆小家鼠種群中的作用,按臼齒磨損標準將夾捕鼠分為4個年齡組,再依不同組合、不同時段,與相應(yīng)的種群數(shù)量指標作相關(guān)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),對其種群消長關(guān)系最密切的是11月中旬即入冬期壯齡比L
11。
“壯齡比”算式是:L
t= ∕(N- )= ∕( + + ),式中,L
t為t月中旬壯齡比,N為該期捕獲的小家鼠總數(shù), 、 、 、 代表4個年齡組。它突出了年齡結(jié)構(gòu)中 齡組的地位。就小家鼠年齡特性而言,年老、幼弱個體進嚴冬多難免被淘汰,能對次年種群增長起支柱作用的應(yīng)是 齡組,它包括2.5月齡至1.5年齡,是生命力最旺盛的青壯個體。以1970-1980年間的L
11對各自次年的M
4、M
10計算相關(guān)系數(shù),n=10,得r=0.665>r
0.05和r=0.766>r
0.01,為顯著和極顯著正相關(guān)。圖 -2描述L
11與次年M
10的線性回歸關(guān)系,各實測點對回歸線多很貼近。
高峰期繁殖指數(shù)(f10)——秋末生殖力狀況傳遞密度負反饋抑制烈度信息
以1970-1978年加上大暴發(fā)年(1967),共10年的10月中旬捕獲雌性成體(體重≥12克)之平均胎仔數(shù)、懷孕率和繁殖指數(shù)3套數(shù)據(jù),分別對應(yīng)翌年M
10計算相關(guān)系數(shù)(df=8),r值為0.711>r
0.05、0.818>r
0.01、0.799>r
0.01,為顯著和極顯著正相關(guān)。繁殖指數(shù)代表種群繁殖強度,其算式為:f
t=平均胎仔數(shù) 懷孕率=[懷有的胎仔總數(shù)/孕鼠數(shù)] [孕鼠數(shù)/雌成鼠總數(shù)]=懷有的胎仔總數(shù)/雌成鼠總數(shù)。(式中,懷孕率去百分號,鼠和胎仔數(shù)單位為“只”,f
t為t月份繁殖指數(shù)。)按此計算的各年10月中旬f
10稱為“高峰期繁殖指數(shù)”,它對次年M
10之相關(guān)系數(shù)r值,依上述10年計算比懷孕率的r值略小,但在按不同年限計算時表現(xiàn)較穩(wěn)定;因該指標綜合了懷孕率和平均胎仔數(shù)雙重信息,以它代表種群繁殖力水平更恰當。由圖 -3可見,M
10 對上年f
10的回歸線性關(guān)系很明顯。
先前《揭秘⑷》講述了北疆小家鼠奇妙的生育自動調(diào)節(jié)機能。秋末是種群年數(shù)量頂峰,此時種群密度對生殖力的負反饋調(diào)節(jié)效應(yīng)表現(xiàn)最強烈,甚至新出生個體的基因型亦會改變。種群低數(shù)量年密度負反饋提升生殖力,f
10值大;隨種群數(shù)量級上升,密度對生殖力抑制烈度隨之增強,f
10值變小,在大暴發(fā)年后期懷孕率及f
10值降為0。由此可知,f
10實際是反映種群密度對生殖力抑制的烈度,不僅是量,而且質(zhì)也變,對翌年種群增殖能力的影響尤為深刻。
性比——本種雄性偏少 與種群消長的關(guān)系主要體現(xiàn)在性比隨密度變化
動物發(fā)育不同階段,如岀生前后、性成熟前后,性比都會有很大變化。性別結(jié)構(gòu)的變化及對數(shù)量消長的作用因物種而異。北疆小家鼠總的講是雄少雌多,以“雄性比SR
”(即 /N= /〈 + 〉;式中, 、 分別為雌、雄鼠只數(shù),N為總只數(shù),比值用百分數(shù)表示)作指標,塔西河點1970-1979年田野夾捕的5656只,總性比為42.98%;并且不論分月或分年度計,各SR
值大多也低于50%。10個年度SR
平均,為43.53 2.92(%)。而依保留頭骨的2945只分年齡段計,SR
分別為: 幼年組47.06%、 亞成年組56.31%、 成年組37.30%、 老年組39.35%。其中只有亞成年組是雄多于雌。再看窩仔期,該種群大多每窩5~8只仔,其SR
為47.52%。這表明,北疆小家鼠在自然出生時就是雌性偏多,但在發(fā)育為亞成體階段雌性死亡率高,雄鼠比例可反超;到成年后,好斗的雄鼠因爭雌殺傷又使其數(shù)量大減。
表 -1是針對成體(按體重劃定, ≥11克, ≥12克,主要是 、 2個年齡組)作的統(tǒng)計。由該表可知,按年度總計看,低數(shù)量年的成體SR 較大(46.7%),高、中數(shù)量年則都僅約43%;一年里又有季節(jié)性變化,中、低數(shù)量級年份,上半年鼠密度尚低,雄性比也就偏大,SR 可達51.5%~59.6%,8月份開始下降,到10和11月中旬,成體雌雄比例幾近2∶1;高數(shù)量年份,開春SR 就比平常年低,之后總勢頭也是下降。這些情形總的顯示,性比隨種群密度而變化,密度較低時,成體兩性比例會較平衡,種群密度升高則雄性減少,但在高數(shù)量年份其季節(jié)性下降程度卻又相對較小。
基于性比同種群密度的這一關(guān)聯(lián)性,作反轉(zhuǎn)檢測:取1970-1980年(缺1971年)10年的10與11月中旬“成體雄性比SR ”數(shù)據(jù),對其次年種群數(shù)量M4、M10計算相關(guān)系數(shù)。前3項r值未達顯著,僅11月中旬SR .11對翌年M10的相關(guān)系數(shù)為r=-0.639,∣r∣>r0.05,達顯著負相關(guān)水平。這是否表明性比也能反過來影響種群消長?存在兩種可能的解讀:
北疆小家鼠是不牢固的單婚制,生殖期內(nèi)一公一母共組家庭,同生育1~2胎,到子代能獨立生活時該家庭就離析,兩代各個體都另行婚配形成更多新家庭;其間,一些失去生殖能力的老弱個體被遺棄,爭雌行為則使雄性死亡率升高。在這種婚配制度下,春、夏季種群密度尚不高,成年兩性比例接近1∶1會有利于充分婚育;入秋后,種群密度陡升,爭地爭食爭雌的沖突加劇,此時雄性比走低,使母鼠數(shù)量相對充裕,公鼠求偶爭斗緩解,減免互相傷殘,應(yīng)會對維持一定的繁殖水平及平穩(wěn)越冬有利。上述“顯著負相關(guān)”或許正是此習性的反映。
但依單婚制“一對一”特點,顯然不會是“雄性比越偏低、母鼠群越偏大,越有利后繼種群增長”,更不可能在中、低數(shù)量年后期成體雌雄比例降到2∶1 也對增殖有利。應(yīng)當注意的是,該鼠雄性比變化到入冬期明顯與前期受密度反向調(diào)節(jié)不同:數(shù)量高的年份因中期增殖數(shù)量大,亞成年期偏多的雄性此時長成,大量補入使后期雄性比下降幅度變小,SR .11值仍能保持得較好;數(shù)量低年份因增殖新個體少,雄性比持續(xù)下滑,SR .11值縮得很小。所統(tǒng)計的10個年度中,年均量M 秩次居前的5年,SR .11為35.1%~46.3%,平均達39.7%;秩次居后的5年,SR .11為25.0%~40.3%,平均僅34.8%。這就使得它同翌年M10表現(xiàn)成弱“負相關(guān)”。然而,使低數(shù)量年份的次年數(shù)量上升、高數(shù)量年份的次年數(shù)量急降,起作用最大的顯然是“密度-生殖力負反饋”機制,它導(dǎo)致高峰期繁殖指數(shù)f10對翌年M10呈極顯著正相關(guān),分明是直接制約下年度種群消長。相形之下,SR .11效應(yīng)的貢獻就小得多,很可能不過是與前者效果巧合的伴生倒影。該“負相關(guān)”僅達>r0.05顯著水平,而且不只成體SR .11對翌年開春基數(shù)M4、高峰期SR .10對翌年M4和M10,抑或改為亞成體SR .10及SR .11計算,各項相關(guān)系數(shù)都未達顯著水平,豈不正好說明了性比對種群消長的調(diào)節(jié)作用實在不大。
三內(nèi)因主導(dǎo)種群動向 其他因素綜合調(diào)節(jié)
由上述可知,M4和L11從增長基數(shù)和繁殖主力大小兩方面在數(shù)量上作用于種群年數(shù)量消長,f10則反映跨年諸個體增殖力強弱之質(zhì)的差別。這3項是北疆小家鼠種群年消長的關(guān)鍵性內(nèi)因,相輔相成地主導(dǎo)種群動向。在此基礎(chǔ)上,氣候、食物條件等會施以外加影響。種群消長乃是內(nèi)外多因子綜合作用的結(jié)果,其中“三內(nèi)因”和“氣候三友”既能定量,又能提前測定,可作為預(yù)測北疆小家鼠種群動態(tài)的主要指標。
但使用時須注意,各指標本身也會受別的因素干擾而失準。例如圖 -1左側(cè)各實測點很分散,就是意味著M4<0.5時種群消長更多地取決于其他因素。歷年調(diào)查中觀察到,M4調(diào)查之前段時期若氣溫特低,房舍區(qū)過冬的小家鼠會推遲外遷,若氣溫偏高則提早外遷,從而可影響M4的大小,使之不能確切反映開春種群總體的實際數(shù)量水平。最典型是1976年,該年4月上旬特寒,該中旬測M4僅0.16,遠低于其70年代平均值(1.28),依圖中所示一元回歸方程計算,該年年峰量M10將僅達11.15,為“低數(shù)量級”;但該年實際越冬存活鼠并不少,到6月中旬測M6就有2.39,超過十年均值(2.23),實測該年M10=20.93,是中數(shù)量級最高年。這就是因為更多個體是4月中旬之后才由房舍里遷出之故。此例突顯了綜合考慮各因素的必要性,不可僅憑單個因子(M4)預(yù)測M10。再就是取樣量也會影響測得指標的準確性,特別是涉及比例的,例如懷孕率、壯齡比及雄性比等,若總?cè)訑?shù)太少,計算出的誤差會很大。所以,在種群數(shù)量偏低的年份須補充捕鼠,以達到足夠的樣本數(shù)。