如何通过动物种群的波动判断疫情趋势

我们都听过这样的传言:在种群密度达到顶峰时,旅鼠冲向大海自杀。自然界中,各种生物根据自然规律调整种群数量,维持家族的延续。动物种群的调控规律,尤其是周期种群的爆发和衰退,一直是一个引人入胜的现象。英国学者Charles J. Elton在20世纪20年代首次报道了啮齿动物种群的周期性波动。80多年来,学者们研究了许多不同的动物种群,并进行了无数的野外实验和室内实验。关于动物种群的调节理论,提出了几十种假说,系统阐述了小型哺乳动物种群周期性波动假说。他认为解释种群周期性的假说和理论主要包括以下因素:食物、捕食、个体异质性和复合因素。

种群调控理论的发展历史大致经历了三个主要阶段:第一阶段,从20世纪20年代到50年代,主要强调外部因素的作用,注重对自然种群的宏观描述和直观分析,积累了一些啮齿动物数量周期性波动的实例;第二阶段,从20世纪50年代初至90年代末,学者们注重对实验种群的研究和实验方法的应用,提出了一系列解释种群变化规律的内生假说,如内分泌调节理论、遗传调节理论和行为域理论。许多学者试图从个体生理、生化和遗传结构的变化来探索种群动态的调控机制。第三阶段,20世纪90年代以来,由于新技术、新方法的应用,以及不同学科的交叉渗透,特别是小型哺乳动物种群波动及其调控机制的研究进入了一个新的历史时期。学者们以田鼠、旅鼠和兔子为代表,从不同的层面和角度对种群调节理论进行了探讨,通过对长期积累的数据进行统计分析和建模,预测种群未来的动态。通过对个体生理、生化和分子水平的研究,探索种群调控的分子机制[4,5,6]。

因为低数量期可以延缓种群的周期,所以很多研究都集中在动物种群的低数量期[7]。这一时期在啮齿动物中可持续1-2年,在美洲兔中可持续2-4年。理解人口低周期的内在机制是解释人口周期性的关键。目前学者们提出了许多假说,其中比较受关注的有多态行为机制、社会生物学机制和衰老-母体效应机制[2,3,8,9]。例如,根据衰老-母体效应的机制,母体质量的变化发生在整个种群的高峰期的动物身上,并能延续到种群的衰退期和低量期。在低种群期,种群中老年个体的数量会增加,导致其无法维持正常的内分泌状态,从而通过影响后代的生存和繁殖能力来维持低种群期的种群,从而调节种群周期[10]。经过几十年的发展,Krebs [2]认为有三种方式可以解释小型哺乳动物的种群动态,尤其是低数量期现象:1)基于密度依赖和频率依赖的自然选择的基因型变化参与种群密度的调节;2)与种群拥挤相关的社会相互作用和繁殖状态引起的行为和生理效应,对周期性动物种群中的个体产生影响;3)动物早期生活史中的母性效应对个体的生理发育和功能有持久的影响。

虽然经过80多年的探索和努力,学者们取得了很大的进步,但是关于动物种群的影响因素和调控规律,仍然没有最终的答案(图1)。还有很多问题要解决,还有很多工作要做。目前,我们特别需要长期和大规模的野外实验研究成果,更详细的关于实验种群的结果,更强大的种群动态统计分析方法,更多的综合和交叉,更多的关于个体水平的行为、生理和遗传的信息,更详细的关于群落中不同种群之间关系的信息,关于寄生虫、疾病和免疫功能对种群动态的生理影响的信息,以及关于热带地区动物种群变化的信息[65438]希望在不久的将来,人们能够解开动物种群变化和调整的奥秘。