揭开红沼泽小龙虾的生殖谜团
在目前的一项
【菜科解读】
红色沼泽小龙虾，即克氏原螯虾，对包括日本在内的世界各地淡水生态系统的动植物产生了负面影响。
在目前的一项新研究中，研究人员深入了解该生物的繁殖物种学，以推动有效的控制措施，遏制这种入侵生物的种群增长。
资料来源：uux.cn/冈山大学中田和之
神奇的地球uux.cn据冈山大学：克氏原螯虾是一种原产于美国淡水水体的甲壳类动物。
这种甲壳类动物于20世纪20年代被带到日本，当作青蛙的饲料，通过捕食和生殖，慢慢地占领了日本的淡水。
事实上，在2023年，红沼泽小龙虾被日本环境省和农林水产省指定为入侵外来生物。
控制红沼泽小龙虾种群增长和随之而来的危机的一种方法是捕获生殖形式的红沼泽小虾。
然而，为此，必须了解它们的生殖特征，包括解剖结构的变化。
然而，人们对克氏疟原虫的繁殖物种学知之甚少，不仅在日本，而且在世界其他地方的栖息地也是如此。
为了填补这一研究空白，冈山大学教授Nakata Kazuyoshi领导的研究人员最近研究了红沼泽小龙虾的几个生殖方面和形态特征。
Quang Tuong Luong先生、Rika Shiraishi女士和Koki R.Katsuhara博士也参与了这项研究，该研究发表在《甲壳动物物种学杂志》上。
为了进行这项研究，研究人员首先在2015年11月至2016年11月的一年时间里，从日本西部冈山的一个当地池塘采集了红沼泽小龙虾。
他们共收集并观察了6319只小龙虾，包括2601只雄性和2777只雌性，其中8只性别不明，933只幼龙虾。
红沼泽小龙虾有四个生长阶段——卵、孵化、幼年和成年。
成年人从性活跃型 Ⅰ型到性不活跃型 Ⅱ型交替出现。
在秋季达到高峰的生殖季节，人们观察到I型的雄性龟增大，或甲壳类动物用来防御和捕获猎物的爪形结构。
通过识别这一特征，本研究第一次强调钩长是红沼泽小龙虾性状态的主要指标。
钩子是红色沼泽小龙虾第三和第四只脚上的尖角状延伸物。
最主要的是，雄蛛用钩子将雌蛛固定在交配位置。
中一雄蛛的体型明显大于中二雄蛛。
日本冈山大学环境、生命、自然科学与技术学院的Nakata教授证实了他们的观察结果，他说：“我们的研究结果表明，I型和II型雄性的螯肢和钩长都有显著差异，这表明螯肢或钩长是克氏疟原虫I型或II型雄性螯肢的主要标识符。
”
此外，研究结果还表明，与日本本土小龙虾C.japonicus相比，入侵的红沼泽小龙虾P.clarkii表现出较高的生殖能力和较快的生长速度。
据观察，雌性红色沼泽小龙虾每个个体可以携带多达100至375个卵，而日本本土小龙虾只能携带约18至75个卵。
在红沼泽小龙虾中，尽管孵化卵的最佳温度为25°C，但孵化卵的温度可能低至7°C。
Nakata教授解释了这些发现，“根据这个温度值，可以估计幼年小龙虾的产卵日期。
此外，孵化日期和幼年小龙虾离开雌性的时间也可以计算出来。
”虽然日本本土小龙虾大约需要五年才干达到生殖年龄，红沼泽小龙虾入侵生物在孵化后的五个月内最快达到这个年龄，这解释了这种高度入侵生物的快速生长速度。
展望未来，这些发现将有助于促进对克氏疟原虫入侵种群的有效控制，并有助于保护世界淡水地区的物种多样性。
世界地球日：探访人类起源地
从上世纪前半叶开始，科学家们发现了大量古人类的记录，其中最古老的当属上世纪70年代在埃塞俄比亚发现的距今350万年的南方古猿化石——“露西”，此外还有在坦桑尼亚东北部莱托里地区发现的360万年前的南方古猿脚印。
关于人类起源的问题，考古界有着众多的研究和争论，但根据目前掌握的化石证据，早于180万年前的都只发现在非洲，而且绝大多数发现在非洲东部的东非大裂谷中，所以我们还只能说人类最初的起源地在非洲，那么为什么大多数古人类的化石和遗迹在东非大裂谷呢？东非大裂谷的火山作用和古人类的演化东非大裂谷全长6500千米，像一个巨大的“之”字形纵横盘绕在非洲大地上，被称为“地球上最大的伤疤”。
东非大裂谷的形成和演化对东部非洲的地理环境、气候和植被产生了深远的影响。
裂谷内的岩浆活动和火山喷发造成了地壳抬升并导致气候的变化，与裂谷形成前温暖湿润的森林相比，这里变得越来越炎热和干燥，树木稀少，成为典型的热带草原气候。
环境的变化为古人类的演化提供了必要条件，位于肯尼亚境内的图尔卡纳湖盆地被称为人类的摇篮。
最近，在当地发现了一些食草性古生物的牙齿，揭示出这个地区在“人属”首次出现时所具有的独特气候条件。
芬兰赫尔辛基大学的米克尔团队，通过研究该地区食草型古动物牙齿化石，推算出这个地区800万年前的气温和降水情况。
研究数据显示，整个东非地区曾在“人属”出现的时期（约300万~200万年前）变得十分干燥，而图尔卡纳湖盆地干涸得更早一些，在那里进化的物种更能适应之后普遍的干燥环境。
这让图尔卡纳盆地变成了“物种加工厂”，成为新物种诞生之地。
虽然气候变化在人类进化史中所扮演的角色还不是很清楚，但气候变化确实会影响动物的食谱。
此外，人类物种史上的灭绝和迁徙似乎都与不稳定的气候状况有关联。
一些研究学者认为人类大脑变大和双足进化都是为了更好地适应气候变化。
东非大裂谷的火山作用与古人类遗迹的保存奥杜威和莱托里古人类遗址位于坦桑尼亚恩戈罗火山台地的西坡。
从上世纪50年代开始，科学家们陆续在该地区发掘了90多件古人类化石和上千件石器。
化石和文物埋藏在火山碎屑和火山灰形成的沉积物中。
许多学者对奥杜威和莱托里的地层进行了研究，结果表明，奥杜威的熔岩和凝灰岩形成于204万~183万年之前的火山喷发。
莱托里的下部地层岩石的喷发时间介于430万~376万元之间，而上部岩石的喷发时间介于376万~349万年。
火山灰中含有大量的铁、铝、铜、锌、镁、钙等微量元素，火山灰形成的土壤又具有非常好的通透性，非常适合的植物生长。
可以想象，在300万年前，这里还生长着茂盛的灌木和草原，为动物们提供了丰富的食物。
一群南方古猿穿过一片沼泽寻找食物，在他们身后留下了深深的足迹。
这时，不远处的火山突然喷发，释放出大量的有毒气体，使得动植物迅速死亡。
大量的火山灰被喷射到空中，遮天蔽日，雷电交加。
随后火山灰降落到地表，覆盖在动植物的尸体之上，将当时发生的灾难深深地埋藏了起来。
结 语我国著名历史地理学家葛剑雄教授称，“东非大裂谷产生后，地理环境发生了剧烈变化，这推进了生物进化的进程，人类的出现也成为了可能。
尼罗河与地中海优越的地理环境，也使古人类从非洲走向世界各地成为可能”。
非洲古人类的起源和演化与东非大裂谷的地质活动密切相关。
东非大裂谷剧烈的构造运动，造成东非高原生态环境的多样性，气候的变化刺激了生物进化，最终导致古人类的出现。
而强烈的火山喷发，在短期内引起动植物的大量死亡，喷发的火山灰降落在地表，为古人类化石和遗迹的保存提供了重要条件。
第一次观察到白矮星的X射线爆炸现象
这种死亡的太阳有时会在一次超热的爆炸中恢复活力并产生一个X射线辐射的火球。
来自包括图宾根大学在内的几个德国机构的一个研究小组在弗里德里希-亚历山大-纽伦堡大学(FAU)的领导下第一次观察到了这样一个X射线光的爆炸。
“这在某种程度上是一个幸运的巧合，真的，”来自FAU天文学机构的Ole König指出“这些X射线闪光只持续几个小时，几乎不可能预测，但观测仪器必须在准确的时间直接对准爆炸。
”他跟Jörn Wilms博士教授和来自马克斯-普朗克地外物理研究所、图宾根大学、巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的研究团队一起在《自然》上发表了一篇关于这次观测的文章。
这种情况下的仪器是eROSITA X射线望远镜，它目前位于离地球一百五十万公里的地方，自2019年以来一直在调查天空中的软X射线。
2020年7月7日，它在天空中的一个区域测量到了强烈的X射线辐射，而这个区域在4小时前是完全不显眼的。
四小时后，当X射线望远镜测量天空中的同一位置时辐射已经消失了。
由此可见，之前完全过度暴露在探测器中心的X射线闪光一定持续了不到8小时。
像这样的X射线爆炸在30多年前就被理论研究所预测，但直到现在还没有被直接观察到。
这些X射线的火球发生在太阳的表面，这些太阳在用完大部分由氢和后来在其核心深处的氦组成的燃料之前其大小跟太阳相仿。
这些太阳的尸体不断缩小，直到剩下白矮星，它们的大小跟地球相似，但其质量可能跟我们的太阳相似。
“想象这些比例的一种方法是把太阳想象成跟苹果一样大小，这意味着地球将跟针头一样大小并以10米的距离围绕苹果运行，”Jörn Wilms解释道。
来自图宾根大学的Victor Doroshenko博士补充称：“这些所谓的新星确实一直在发生，但在大多数X射线发射产生的最初时刻探测它们真的很难。
不仅闪光的持续时间短是一个挑战，而且发射的X射线的光谱非常软。
软X射线的能量不大，容易被星际介质吸收，所以我们在这个波段不能看得很远，这就限制了可观察的物体的数量--无论是新星还是普通的太阳。
望远镜通常被设计成对较硬的X射线最有效，因为那里的吸收不那么主要，而这正是它们会错过这样一个事件的真相！”Victor Doroshenko总结道。
另一方面，如果要把一个苹果缩小到针头大小，那么这个微小的颗粒将保留苹果相对较大的重量。
Jörn Wilms继续称：“来自白矮星内部的一茶匙物质很容易就具有跟一辆大卡车相同的质量。
由于这些烧毁的太阳重要由氧和碳组成，我们可以把它们比作在宇宙中漂浮的与地球同样大小的很大钻石。
这些珍贵宝石形式的物体温度很高，会发出白色的光芒。
然而这种辐射非常微弱，从地球上很难探测到。
除非白矮星伴随着一颗仍在燃烧的太阳，也就是说，当白矮星很大的引力从伴随的太阳外壳中吸引氢气时。
FAU的天体物理学家Jörn Wilms说道：“随着时间的推移，这些氢气可以在白矮星的表面聚集成一个只有几米厚的层。
”在这层中，很大的引力产生了很大的压力，这种压力非常大，以至于大到导致太阳重新点燃。
在一个连锁反应中，它很快就会发生很大的爆炸，期间氢气层被炸掉。
像这样的爆炸的X射线辐射就是2020年7月7日击中eROSITA探测器的真相，产生了一个过度曝光的图像。
“对来自白矮星大气层的X射线辐射的物理来源的理解相对较好，我们可以从第一原理和精致的详情中建立它们的光谱模型。
将模型跟观测结果进行比较可以了解这些物体的基本属性，如重量、大小或化学成分，”来自图宾根大学的Valery Suleimanov博士说道，“然而，在这种特殊情况下的问题是，在30年没有光子的情况下，我们突然有了太多的光子，这扭曲了eROSITA的光谱反应，eROSITA的设计则是为了探测数以百万计的非常微弱的天体，而不是一个但非常璀璨的物体”，Victor Doroshenko补充道。
Jörn Wilms则表示：“利用我们最初在支持X射线仪器开发时拟定的模型计算，我们能在一个复杂的过程中更详细地分析曝光过度的图像，从而获得一个白矮星或新星爆炸的幕后观点。
”根据这些结果，，这颗白矮星的质量大约相当于我们的太阳，因此相对较大。
爆炸产生了一个温度约为327,000摄氏度的火球，这使其温度为太阳的60倍。
“这些参数是通过将X射线辐射模型跟Valery Suleimanov和Victor Doroshenko在图宾根创建的非常热的白矮星所发出的辐射模型相结合，以及在FAU和MPE进行的远远超出规格的制度下对仪器反应的非常深入的分析而获得的。
我认为这很好地说明了现代科学中合作的主要性--以及德国eROSITA联盟中广泛的专业知识，”来自图宾根大学的Klaus Werner教授博士补充道。
由于这些新星很快就耗尽了燃料，它们会迅速冷却，X射线辐射则会变得更弱并直到最后变成可见光，其在eROSITA探测到的半天后到达地球并被光学望远镜观测到。
Ole König指出，随后出现了一颗看似璀璨的太阳，这实际上是来自爆炸的可见光且非常璀璨，以至于在夜空中可以用肉眼看到它，“像这样看似‘新星’的现象在过去也曾被观测到过。
由于这些新星只有在X射线闪光后才干看到，因此很难预测这种爆发，当它们撞上X射线探测器时重要是靠运气。
”
