历史上最大的虎头鹰（古代新西兰的顶级猎食者）

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有证据表明，鹰是一波羽毛入侵者之一。

上图:由于缺乏其他大型食肉动物，现已灭绝的哈斯特德巨鹰在新西兰猎杀恐鸟。如今，科学家们正在研究岛屿鸟类的古代史，以更好地了解“大自然”的生物入侵是如何发生的。

新西兰一直以其鸟类栖息地而闻名。在700年前人类到来之前，这个群岛拥有独特的生态系统，几乎没有哺乳动物。200多种鸟类支撑着它们自己的食物网。它不是牛或羚羊，而是一种不会飞的鸟，叫做“恐鸟”。新西兰没有老虎这样的顶级掠食者。相反，它们是“哈斯特之鹰”。

自从一群农场工人在20世纪60年代末排干沼泽中的水并发现了它埋藏的骨头后，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)首次发表了关于这一物种的笔记，他将其描述为“巨大的猛禽”。今天，生物学家估计鹰的重量可达33磅(15公斤)，比任何已知的猛禽重约50%。但翼展只有2到3米(刚好超出秃鹫的活动范围)，这是一种奇怪的鸟类比例。

哈斯特德巨鹰的形状是科学家在研究这一灭绝物种时面临的众多问题之一。它只留下一些骨头和零散的碎片。近一个世纪以来，人们一直在争论这么大的鸟能不能飞。即使在这场争端尘埃落定之后，人们仍然对这只鸟能否杀死恐鸟心存疑虑。在某些情况下，恐鸟比鹰本身大15倍以上。现在，新的科学技术，加上对新西兰地质历史更清晰的了解，让哈斯特德巨鹰陷入了一场更大的生态学讨论:物种是如何“入侵”新领地的。

科学家们现在认为，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之一。但这不是唯一的入侵浪潮。奥塔哥大学研究鹰的生物学家迈克尔·纳普(Michael Knapp)表示，哈斯特德巨鹰(虽然它已经消失了几个世纪)揭示了我们生活在一个比我们曾经想象的更加紧密联系的世界。他说，如果这些看似孤立的岛屿反复吸引如此多的外来物种，那么“自然入侵”一定是世界各地生态系统的主要力量。

挖掘答案

在科学家对物种灭绝的认识中，新西兰一直占据着重要地位。当西方科学家第一次遇到对鸟类的恐惧时，这个物种可能灭绝的想法只出现了几十年。他们的骨头很快成为抢手货。“这使得我们的博物馆成为可能，”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·斯科菲尔德说。哈斯特德亲自创建了博物馆，并通过用恐龙化石交换各种其他考古和动物学珍宝来收集原始藏品。

上图:几维鸟，一种不会飞的鸟。

新西兰保存了一些不寻常的物种，包括著名的不会飞的几维鸟。结合这些奇形怪状的东西，恐龙化石有助于建立一种观点，即新西兰是一个失落的世界，在那里，古老的生物在远离世界其他地方的保护下成功地躲过了大灭绝。后来地质学家证实，这些岩石岛屿曾经是他们称为冈瓦纳大陆的一部分，但它们在大约8000万年前分离。1990年，一部电视剧将新西兰的岛屿描述为“恐鸟的方舟”，普及了这种历史悠久的模式的朗朗上口的名字，它描述了新西兰充满鸟类的生态系统是如何形成的。

然而，到20世纪90年代末，科学家们意识到，在大约2500万年前的渐新世期间，地质和气候变化可能淹没了整个新西兰。这样的洪水将会毁灭岛上的大部分物种，如果不是全部的话。这一理论后来被称为“渐新世溺水”，但遭到了一些科学家的反对，引发了人们对陆地覆盖率的激烈争论。

幸运的是，新技术的出现回答了这个问题。科学家开始从化石中提取DNA并测序。这意味着研究人员可以将古代DNA与现代基因组进行比较，并创建现有物种和灭绝物种之间进化关系的谱系。这样的“系统发育”可以大致确定两个物种从共同祖先分离的时间，这些数据有助于解决围绕新西兰地质历史的争议。

2005年，一组科学家发表了一篇论文，比较了从两个Hastert巨鹰化石中提取的DNA序列和16种现代鹰的基因组。科学家已经证实，正如所料，这种大型灭绝鸟类的最接近的幸存亲属包括澳大利亚物种。基因组数据显示，在过去的数百万年中，谱系发生了分裂。随后的分析表明，这种差异发生在大约220万年前。

所以渐新世溺水假说可以说:鹰似乎是在拟定的溺水时间之后到达的。但后来对新西兰其他几个物种的分析表明，它们的分化时间大约是几千万年。一些物种在渐新世仍然存在。

到了2014年，地质证据已经说服了大多数科学家:没错，新西兰大部分地区都被洪水淹没了，但仍有一小块土地(约20%)暴露在水中。虽然岛上的一些物种可以追溯到冈瓦纳岛，但包括哈斯特德巨鹰在内的许多其他物种都是新来的。

上图:澳大利亚现存最大的猛禽，楔尾鹰。

然而，基因分析揭示了一个新的秘密——一个科学家们想都没想过的秘密。科学家经常将这种灭绝的鸟与澳大利亚现存最大的猛禽楔尾鹰相比较。显然，它是鹰的近亲。相反，这些基因与猎鹰和鹰的关系更密切，它们的体重都在2磅左右。小鹰，顾名思义，是现存最小的鹰类之一。)

这一发现表明，赫斯特巨鹰与其最近的亲戚相比，体型有了巨大的飞跃:在200万年间增加了15倍。生物学家迈克尔·纳普(Michael knapp)在最近的一篇论文中指出，这是一种“惊人”的变化速度。我们观察到狗的体型变化很快，但这是一个由人类选择驱动的过程。纳普说，据他所知，没有其他例子表明自然选择在如此短的时间内导致如此显著的增加。有可能三种鹰都有一个未知的祖先物种，其大小位于中间某处，其后代可能向不同方向进化。但纳普认为这不太可能发生。第一批任性的鹰从澳大利亚出发，一两天就被吹过塔斯曼海，降落条件对越来越大的鸟有利。

生物学家迈克尔·纳普(Michael knapp)指出，其他猛禽，也许是猫头鹰或猎鹰，可能以岛上最小的鸟类为食。但是有很多可怕的鸟在跑来跑去，从火鸡到鸵鸟都有，它们太大了，不会被大多数迅猛龙杀死。“很多肉没有被吃掉，”纳普说。对于最大的鹰来说，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。

Nap现在转向这个谜团的最小尺度:通过比较不同种类鹰的基因组，他想确定到底是哪些基因发生了变化，从而促进了哈斯特德巨鹰的快速成长。他说:“真正的下一步是找出它在分子水平上是如何工作的。”

另一种鸟

然而，鹰的基因帮助我们加深了对新西兰生态历史的了解。第二种灭绝的新西兰鸟类叫做艾尔斯鹞，是历史上已知的最大的鹞。但让这种鸟想起哈斯特德巨鹰的不仅仅是它巨大的体型:大鹞似乎是由一种更小的鸟进化而来的。2019年，纳普和他的同事报告说，与艾尔斯最接近的猎鹰的亲属年轻近5倍。这两种鹞似乎在大约240万年前从一个共同的祖先中分离出来——相对接近哈斯泰特巨鹰的分化时间。

当knapp准备在一次会议上就这项工作发言时，他开始对分享时间感兴趣。因此，他寻找其他类似的发散时间的例子。“我发现很多这样的人，”他说。当他开始思考他所谓的“可疑聚集”时，他的同事保罗·斯科菲尔德(paul scofield)指出了另一个共同点:最近的候鸟都是栖息地开放的物种。

这两位科学家和其他同事提出了一个假设，该假设于2019年发表在《生态与进化前沿》杂志上:一波鸟类入侵者在相对较短的时间内抵达新西兰，因为地质和气候变化重塑了该岛的栖息地。

大约一千万年前，澳大利亚开始变得干燥。与此同时，新西兰仍然是茂密的森林——至少直到250万年前，冰河时期开始。随后，大量岛屿降温，导致新西兰山顶冰川开花，部分森林死亡。突然，这些岛屿上出现了广阔的草原:一个全新的栖息地。

在2021年发表在《生态学、进化和系统学年度评论》上的一篇论文中，纳普以哈斯特德巨鹰和艾尔斯猎鹰为案例研究。他认为这些都是“自然入侵”的例子。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。但是当寒冷的气温杀死了一些森林，这些新来者找到了一个熟悉的生态位-一个新西兰物种尚未进化到填补这个生态位。

这个过程完全是自然的，但是对保护有影响。众所周知，人类可以携带物种跨越全球——直接导致生物入侵。然而，哈斯特德巨鹰和艾尔斯猎鹰出现的方式表明，人类可以发挥更微妙的作用:我们也可以改变我们的栖息地。我们打开和关闭利基市场。通过这样做，我们可以间接地吸引物种进入新的领域。

自从第一批人类到达后，新西兰的大部分森林都被烧毁了，形成了更多开放的栖息地。人类到达新西兰后(包括哈斯特巨鹰和艾尔斯猎鹰)，岛上大约一半的鸟类被消灭。现在，历史正在重演。在过去的几个世纪里，新西兰已经成为澳大利亚白鹭、白脸鹭和燕子的家园。

上图:哈斯特德巨鹰、艾尔斯猎鹰和另一种猛禽与人类的对比。

生物学家迈克尔·纳普说:“250万年前我们看到的同样的事情现在又发生了。”

关于哈斯特巨鹰有一点从来都不神秘，那就是什么物种杀死了它。也许这些鹰是被猎杀的。当然，对鸟类的恐惧就是这样，这将足以让捕食者灭绝。“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时，你将很难生存，”纳普说。无论如何，人类都要承担责任。

因此，尽管你可以将最近的澳大利亚移民潮视为生态系统正在适应的提醒(随着新物种填补空白，生命仍在继续)，但这个故事也是一个警告。进化史充满了奇怪的曲折，但也有死胡同。

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