西部山頂?shù)臉?biāo)志性樹白皮松(Pinus albicaulis)與克拉克的胡桃夾子(Nucifraga columbiana)之間的關(guān)系)(烏鴉屬中的輕率鳥類)通常被用作互惠互利的生物學(xué)概念的一個例子：互惠互利的物種之間的關(guān)系。松樹為胡桃夾子提供了營養(yǎng)豐富的種子。胡桃鉗將這些種子埋入地下，以便以后在分散的藏身處使用，不可避免地?zé)o法取回一些種子，無法有效種植下一代白皮松。但是松樹和胡桃夾子之間的相互關(guān)系并不平等。盡管松樹嚴(yán)重依賴胡桃夾子進(jìn)行種子傳播和發(fā)芽，但胡桃夾子只喜歡白皮松樹的種子。如果沒有白皮松樹種子或松木種子豐富，則高度移動的胡桃夾子將飛走，并尋找其他食物來源。

今天發(fā)表在《PLOS ONE》雜志上的一項研究表明，當(dāng)其中一位伴侶的人口減少時，松胡桃夾互惠主義中的不平等可能會使這種伴侶關(guān)系變得脆弱。鳥類種群研究所，國家公園管理局和北落基山脈保護(hù)合作社的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，白皮松樹和克拉克的胡桃夾子之間的相互關(guān)系可能受到當(dāng)?shù)貥淠緮?shù)量下降的威脅。

研究人員使用來自五個國家公園中單獨(dú)的樹木和鳥類監(jiān)測計劃的數(shù)據(jù)，檢查了每個公園中Clark的《胡桃夾子》與白皮松之間的關(guān)系。這些公園包括西北太平洋地區(qū)的兩個公園：雷尼爾山和北喀斯喀特山脈，以及加利福尼亞州中部的三個公園：優(yōu)勝美地，國王峽谷和紅杉。在西北太平洋地區(qū)，一種叫做水皰銹病的真菌病使白皮松的種群數(shù)量減少。但是該病尚未在加利福尼亞中部地區(qū)廣泛傳播。

“我們觀察到雷尼爾山國家公園內(nèi)克拉克的胡桃夾子急劇下降，在過去的十年中，公園里的鳥類數(shù)量穩(wěn)步下降至零，而這些損失似乎可以觀察到健康白white松的下降。”該論文的作者克里斯·雷博士(Chris Ray)是鳥類種群研究所的研究生態(tài)學(xué)家。像這樣的一項觀察性研究無法確定白皮松的下降是否導(dǎo)致胡桃夾子離開，但無論原因?yàn)楹?，缺少胡桃夾都會對剩余的白皮松產(chǎn)生重要影響。雷說：“可能還有其他原因?qū)е挛覀冊谙募静辉僭诶啄釥柹缴习l(fā)現(xiàn)許多胡桃夾子，但是胡桃夾子的全部喪失顯然會破壞那里的共生關(guān)系，

西北太平洋的兩個克拉克胡桃夾子晶石。圖片來源：Mandy Holmgren

國家公園管理局將白皮松的健康狀況指定為亞高山生態(tài)系統(tǒng)生長的“重要標(biāo)志”，因?yàn)樗侵匾臉浞N。這意味著對它們的生態(tài)功能至關(guān)重要，它支持在那里生活的許多其他動植物，并影響積雪和春季徑流等過程。白皮松種群的減少歸因于一系列相互影響的因素，包括水泡銹病，山松甲蟲侵?jǐn)_和氣候變化。

國家公園管理局的生態(tài)學(xué)家，該研究的合著者喬納森·內(nèi)史密斯博士說，公園管理者非常關(guān)注近幾十年來白皮松的急劇下降及其對松樹呼喚的生態(tài)系統(tǒng)的意義。“這些下降是如此嚴(yán)重，以至于白皮松是根據(jù)《瀕危物種法》列入名單的候選物種。通過了解白皮松的發(fā)展?fàn)顩r，我們可以更好地了解高海拔系統(tǒng)在何處生長以及它們?nèi)绾紊L。由于氣候變化和其他壓力因素，它們可能正在發(fā)生變化。”

研究人員指出，在北喀斯喀特國家公園，白皮松種群也在減少，克拉克的胡桃夾子種群“急劇波動”，而不是像雷尼爾山國家公園那樣下降到零。每天通常飛30公里的胡桃夾子可能會利用公園邊界外的白皮松樹。

克拉克的胡桃夾子棲息在亞高山杉樹上。圖片來源：Jason Ransom

胡桃夾子可能也正在改變其覓食方式并尋找其他樹種。在加州中部公園，白皮松種群仍然相對健康，克拉克的胡桃夾子并不總是與白皮松相關(guān)。雷說：“在紅杉和金斯峽谷國家公園中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)狐尾松比白皮常見的地區(qū)有胡桃夾子。” “這些結(jié)果表明，胡桃夾子可以離開白皮松樹衰落的地區(qū)，并在其他地方尋找資源，這可能意味著種子擴(kuò)散的下降應(yīng)被列入當(dāng)前對白皮樹威脅的清單中。”

研究人員開發(fā)了一種數(shù)學(xué)模型，用于研究Clark的胡桃夾子和白皮松之間的關(guān)聯(lián)性，該模型將來自這5個國家公園中兩個完全獨(dú)立的監(jiān)控程序的數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合，一個針對鳥類，另一個針對亞高山樹木。這種大規(guī)模的方法所產(chǎn)生的發(fā)現(xiàn)，無論是從單個程序還是在單個公園的監(jiān)控中都無法獲得。隨著更多數(shù)據(jù)的獲得，該模型現(xiàn)在可用于進(jìn)一步研究胡桃夾子與白樹皮的共存關(guān)系，并可能改善對鳥類和松樹的監(jiān)測。從雷的角度來看，這可能是該研究的最重要含義：“在開發(fā)此模型的過程中，我們確定了這些監(jiān)控程序可以擴(kuò)展的方式，以幫助回答與這些物種管理有關(guān)的問題。”