东西问·解码兔年 | 李茜:兔年说兔,谁是地球上兔子的“老祖先”?****** 编者按: “万物迎春送残腊,一年结局在今宵”。中国传统的兔年春节将至,历经疫情考验的人们心怀希冀。自2023年1月18日起,中新社“东西问”专栏特推出“解码兔年”系列稿,探究春节文化、“双立春”等的意涵与影响。
中新社北京1月21日电 题:兔年说兔,谁是地球上兔子的“老祖先”?
——专访中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员李茜
中新社记者 孙自法
2023年是中国传统的癸卯兔年。兔子以其活泼好动的特点,颇受人们的追捧与喜爱。
可爱的兔子如何起源演化而来?这个问题一直备受古生物学界关注,也引发诸多争议,直到20世纪70年代,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)野外考察队在安徽潜山约6200万年前地层中发现并命名为“安徽模鼠兔”的化石,研究确认它是兔子的祖先类型,才平息了兔子起源争论。
安徽模鼠兔何以成为“兔祖先”?其后又经历了怎样的演化过程?研究上还有哪些未解之谜?兔年到来之际,中科院古脊椎所研究员李茜在北京接受中新社“东西问”专访,兔年说兔,科普揭秘兔子的“前世今生”。
现将访谈实录摘要如下:
视频:【东西问】李茜:中国发现的化石为解决“鼠兔同源”争议提供关键证据来源:中国新闻网
中新社记者:兔子起源研究在古生物学界曾有哪些争论?安徽模鼠兔化石的发现,为兔子起源和鼠兔同源研究提供了怎样的关键证据?
李茜:今天大家都喜欢的兔子这种小动物,它在世界上虽然分布广泛但分类上并不庞杂。在古生物研究历史上,关于兔的起源曾经有非常多的争论,包括兔可能跟踝节类有关系、兔可能起源于亚洲特有的一类生物等,鼠兔是否同源也是学界长期争议的话题,因为缺少关键的化石证据,所以很长时间没有达成共识。
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直到20世纪70年代,中科院古脊椎所在安徽潜山盆地发现约6200万年前的安徽模鼠兔化石,古生物学界对兔的起源才有了全新认识。
安徽模鼠兔化石发现时,虽然头骨材料并不完整,但它的门齿、颊齿这些很重要的结构都被保存下来,一些下颌材料也提供了非常重要的特征。科学家们通过仔细分析和深入研究发现,安徽模鼠兔的上门齿跟今天兔子相关的结构特征非常接近,包括上门齿都是两对、前一对从前面观察能够看到表面有纵沟等。根据这一系列结构特征分析,科学家认为安徽模鼠兔跟现生兔子是有关联的,代表了今天兔子的祖先类型。
在发现安徽模鼠兔同一盆地同时还发现另一类非常重要的、命名为“东方晓鼠”的化石。安徽模鼠兔具有现生兔类特征,跟今天的兔子有亲缘关系,因此是“兔祖先”;东方晓鼠则具有一些啮齿类也就是鼠类的特征,可以说是“鼠祖先”。
这两类化石不光一个像兔一个像鼠,同时又“你中有我、我中有你”存在很多相互交混的特征,这为解决鼠兔是否同源的争议,提供了非常好的化石证据,经过对比研究最终提出鼠兔同源的观点。
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中新社记者:安徽模鼠兔如何演化出今天的兔子?从约6200万年前至今,兔子演化进程中有哪些重要分支节点?整体上呈现怎样的演化趋势?
李茜:分别作为兔、鼠祖先类型的安徽模鼠兔和东方晓鼠在约6200万年前同地同时被发现,约5800万年前的古新世和始新世之交,兔形目和啮齿目就已经分开,开始各自独立的演化。
整体上,兔子在地球上的分布及演化是一个较为连续的过程,但它们在不同大陆上出现的时间并不一致:亚洲最早的兔形目化石记录是大约5300万年前,北美最早的记录是约4300万年前,欧洲要相对晚一些,大约2500万年前才有可靠的化石记录,非洲最晚,1900万前才有化石兔形类的出现。
中国不仅发现安徽模鼠兔化石,还在内蒙古约5300万年前的早始新世地层中发现目前已知最早的兔形目化石,将其命名为“远古道森兔”,在河南中始新世地层中(距今约4600万-4300万年)发现目前所知较早的兔科化石——“洛河卢氏兔”。
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此外,中科院古脊椎所在内蒙古约3000万年前的地层中,还采集到保存非常完整的兔子骨架化石,经鉴定为鄂尔多斯兔。距今约3400万年前,地球上曾发生过一次全球性的大降温事件,哺乳动物也受到此次大降温事件的影响,在东亚出现一次非常明显的哺乳动物替代事件,也就是降温事件后兔形类和啮齿类替代奇蹄类成为整个哺乳动物群中的优势类群。因此,对这一时期发现的兔形类化石的后续相关研究,将对理解这些类群如何适应气候突变、生物与环境的协同演化都有非常重要的意义。
可以说,从安徽模鼠兔起步,到远古道森兔、再到洛河卢氏兔,以及其他非常丰富的兔形类化石,这些材料使得中国拥有相对完整的兔演化的化石证据链,从而为兔子的起源演化研究作出不可替代的重要贡献。
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中新社记者:安徽模鼠兔化石发现及深入研究,为兔子起源、鼠兔同源等关键之争划上句号后,兔子起源研究领域是否还存在未解之谜?
李茜:目前,在兔子的起源演化研究领域,其实还有较多未解之谜。
首先,安徽模鼠兔是兔类“老祖先”虽然已毫无疑问成为中外学界共识,但再往前追溯安徽模鼠兔的演化源头,这个问题现在还没有一个好的化石证据来回答,也是科学家们希望探索和解决的谜题。
其次,虽然我们找到了6200万年前的“兔祖先”安徽模鼠兔,也有众多被归入兔科中的早期属种在欧亚大陆广泛分布,但是现代兔类的祖先在很长一段时间内在欧亚大陆的记录是缺失的,在距今约800万年左右它们突然在亚洲和欧洲辐射开来,目前对这一被科学家们称为“兔事件”的过程尚无清晰的认识。这一问题还与现生兔类起源有很重要关系,因此也成为古生物学家一直探索的兔子演化的关键问题之一。
第三,兔子包含有兔科和鼠兔科,目前所发现的早期鼠兔科化石材料都非常破碎和零散,鼠兔科起源依然成谜。虽然中国已发现一类称为链兔的化石材料,但它是否为真正鼠兔科最早化石及起源还有争议,后续希望能发现更完整的化石材料来进行研究确定。
现生鼠兔科动物在中国青藏高原大量分布,它对环境特别敏感,堪称环境变化的“晴雨表”,尤其是对今天生物多样性、青藏高原环境保护等均有重要研究意义。例如新疆的伊犁鼠兔,现已列入国家二级保护动物。
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中新社记者:在兔子起源演化研究过程中,中国科学家与国际同行开展了哪些合作研究?有什么代表性合作成果?未来国际合作研究有何计划安排?
李茜:兔子起源演化研究中,中科院古脊椎所在20世纪70年代发现安徽模鼠兔化石之后,很快进行研究工作并将研究成果带到国际学术会议、国际合作交流当中。20世纪80年代,中国科学家在国际上提出“鼠兔同源”概念,并在国际学术会议上进行展示介绍,随即引起国际学术界尤其是研究兔形类和啮齿类专家学者的广泛关注。
在随后的进一步研究里,中国不仅对兔子起源演化开展形态学研究,也参与到通过古生物学的形态学和现代分子生物学相结合的综合研究当中。时至今日,无论是古生物的形态学研究,还是综合现代分子生物学的研究,国际学术界都已认可“鼠兔同源”概念,安徽模鼠兔是兔子的“老祖先”或者说祖先类型,也成为国际学界共识。
同时,因为在中国发现“兔祖先”化石,以及较为完整的有关兔演化的化石证据,这也吸引非常多的国际同行到中国来进行相关国际合作研究。前面提到,兔子起源演化研究领域还有很多未解之谜,在破解这些谜题的时候,中国所拥有丰富的、重要的兔化石材料将更富吸引力,相信未来在这些领域会有更多国际合作的推进,产生更多的研究成果。
值此兔年到来之际,中科院古脊椎所科研团队根据安徽模鼠兔化石研究成果,对“兔祖先”形象进行科学复原并完成生态复原图,展示出6200万年前潜山盆地的生态环境面貌,并成为央视兔年春晚吉祥物“兔圆圆”的灵感来源和设计基础,我们也借此祝大家兔年新春快乐,在新的一年里“兔”飞猛进、大展宏“兔”。(完)
专家简介:
李茜,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)研究员,博士。主要从事古近纪哺乳动物及陆相地层学方面的研究。重点研究小型哺乳动物(啮齿类、兔形类等)的分类和系统学,物种的起源和演化,及哺乳动物与古环境之间的协同演化。她迄今已在国际及国内核心期刊杂志发表研究论文70余篇,取得的主要研究成果如下:
一是在中国诸多地点和层位上首次报道有关啮齿类和兔形类化石,对其中不同门类的起源和演化提出新的认识、进一步证实啮齿类的亚洲起源。二是首次建立起东亚早始新世至早渐新世啮齿类化石的连续演替序列,该序列明显反映出啮齿类对同期全球气候、环境变化的响应;该序列也成为中国及东亚不同地区地层划分和对比的重要参照。三是推进并解决亚洲哺乳动物分期与北美及国际分期之间对比的问题,建立有年龄标定的古近纪地层框架,为中国陆相地层建阶提供有力支持。
如何打赢外来入侵物种阻击战?科研提供新依据新方法****** 如何打赢外来入侵物种阻击战? 外来物种是一把双刃剑。在一些情况下,引进外来物种确实有助于特定地域的经济发展和生态保育。但是在另一些情况下,外来物种又可能构成生物入侵。 【深瞳工作室出品】 采 写:实习记者 孙明源 本报记者 马爱平 策 划:刘 莉 今年1月1日,农业农村部会同自然资源部、生态环境部、住房和城乡建设部、海关总署和国家林草局组织制定的《重点管理外来入侵物种名录》开始施行。 “外来物种真不少啊”“这份‘黑名单’来得及时”……一经发布,这份目录就引来众网友热议,网上话题量达到298万多条。 基于2022年全国范围外来物种调查及科研人员多年来监测研究,这份最新名录内容从原有的52种更新为59种。 鳄雀鳝、加拿大一枝黄花、美国白蛾……对于这些外来入侵物种,人们或许只是偶有耳闻。事实上,外来物种入侵在我国也非新问题。大多数时候这些外来入侵物种并不显眼,它们静悄悄地给某些地区带去生态灾难,导致受灾地区以外的人们很难关注到它们。直到去年8月,鳄雀鳝以一种异样的形式进入公众视野,让更多人知道了“外来入侵物种”到底是什么。 抽干湖水只为两条外来“怪鱼” “鱼抓到了吗?” 2022年8月26日,在某直播平台的上百条弹幕里,这个问题“刷屏”了。评论和弹幕背后有至少3700万网友看过直播。 直播现场在河南小城汝州,在那里,工作人员抽干了公园里近30万吨的湖水,只为抓住两条名为鳄雀鳝的“怪鱼”。 次日,汝州通报称,一公一母两条鳄雀鳝已被捕获,并接受了无害化处理。至此,持续一个月的“抽湖捕鱼大战”落下帷幕。 其间,网上甚至出现过此次行动是“劳民伤财”的质疑。 但这个事件,可以说给全民上了一节外来物种入侵的科普课。 早在2002年,在创始人胡隐昌研究员的带领下,中国水产科学研究院外来物种与生态安全创新团队已经开始关注外来入侵水生生物。顾党恩是中国水产科学研究院外来物种与生态安全创新团队首席科学家、国家大宗淡水鱼产业技术体系外来物种入侵防控岗位专家。2009年起,该团队对包括鳄雀鳝在内的多种外来水生生物进行了长期大规模的调查监测。 鳄雀鳝食量惊人,一旦泛滥成灾,不仅会影响渔业生产,威胁粮食安全,更会通过捕食作用导致本土鱼类等水生动物种群的急剧下降,从而影响水生生物多样性和水生生态系统,进而威胁生态安全。 调查数据显示,鳄雀鳝近几年来在我国扩散蔓延速度非常快,在从海南到北京、从上海到西南的大部分省区内都有野外捕获鳄雀鳝的记录。如果不及早干预,有可能扩散到大部分自然江河。 为了摸清鳄雀鳝等外来水生生物的分布和数量变化,顾党恩团队常年在南方的各个水域撒网、取水样、“摸鱼”。 此次鳄雀鳝进入新版名录,与该科研团队提供的大量第一手调查数据以及风险评估报告有着很大关系,可以说离不开这些科研工作者的多年努力。 外来入侵物种防控部际协调机制办公室负责人介绍说,《重点管理外来入侵物种名录》在物种遴选上有四个依据:危害程度重、扩散蔓延快、防控治理难、危害形式多样。“并不是所有外来入侵物种都能‘上榜’。”顾党恩告诉科技日报记者,鳄雀鳝能“上榜”,是因为它会造成很严重的危害,而且能快速扩散蔓延,一旦泛滥就很难得到有效控制。 每年造成的损失高达2000亿元 通过公开资料检索,记者发现我国较早的外来入侵物种,是一种来自非洲马达加斯加的蜗牛。 20世纪30年代,这种蜗牛翻山过海,随着英国、日本的全球贸易首先出现在我国厦门、台北。如今,它已经广泛分布于我国南方多省区。这种蜗牛学名褐云玛瑙螺,即人们常说的“非洲大蜗牛”。 它就是典型的外来入侵物种,不仅对蔬菜等农作物危害极大,还携带多种会对人体带来危害的病原体。 随着全球贸易往来日益频繁,外来入侵物种扩散蔓延的风险不断提高,外来入侵物种带来的危害也逐渐增大。 农业农村部外来入侵生物防控重点实验室主任、中国农业科学院植物保护研究所生物入侵研究创新中心主任刘万学说,我国近十年新增入侵物种55种,每年新增入侵物种达5—6种,是20世纪90年代前新增入侵物种频率的30倍。 中国林科院森林生态环境与保护研究所副所长、外来有害生物与植物检疫学科组首席专家赵文霞记得,2010年时,西藏自治区林芝市出现大面积高山栎枯死,许多山头出现成片成片的枯死木,高原仿佛患上了“毛发斑秃”。赵文霞及有关专家顶着高原反应走遍了这些山头,最终确认高山栎大面积枯死背后的“凶手”竟是一种夜蛾科昆虫。高山栎虽能在高原挺拔屹立,面对外来入侵物种却可能遭遇生存危机。 另一种让赵文霞印象深刻的入侵物种是加拿大一枝黄花。这种菊科植物在我国南方极易滋生。“荒废的上海造船厂长满了这种外来入侵物种,它们的种子像蒲公英一样随处飘洒,风一吹漫天遍野,扎根之处不给其他植物留下任何生长空间。”赵文霞说。 “所到之处寸草不生”,这是顾党恩对另一种外来物种——齐氏罗非鱼的评价。这种鱼吃水草能力极强,在实验环境条件下几条鱼一两周就可以吃光一水池的水草。广州四大生态调蓄湖之一的东山湖,因用于净化水质的水草往往被齐氏罗非鱼破坏殆尽,导致东山湖水质净化工作陷入停滞状态,水质一度沦为劣V类。 另一种对全球森林极具危险性和毁灭性的外来入侵物种则是松材线虫。中国林业科学研究院首席科学家、教授杨忠岐说,其引发的松材线虫病具有极强的传染性,被称为松树的“癌症”。一旦松材线虫侵入林区,会让以松树为主的针叶林染上松材线虫病,从而对整个林区带来毁灭性的破坏。 “能想象某一天黄山的主要景观资源黄山松都被毁灭殆尽,黄山再无迎客松吗?”杨忠岐告诉记者,1982年我国首次在南京中山陵发现松材线虫病,40年来松材线虫给我国林业造成了巨大损失和生态灾难。 对于外来入侵物种造成的灾害,刘万学提供了一组触目惊心的数字:草地贪夜蛾危害严重时可能导致玉米、小麦等作物50%以上的产量损失;番茄潜叶蛾危害严重时可导致番茄减产80%—100%;苹果蠹蛾对我国苹果和梨等水果产业构成的潜在经济损失高达140亿元/年;在1平方米的玉米地里,30—50株豚草苗就可以导致减产30%—40%;一只福寿螺中含有3000条以上寄生虫……而它们还只是外来入侵物种当中的一小部分。 外来入侵物种对我国生态环境和经济发展带来严重负面影响。据不完全统计,在我国,由外来入侵物种每年造成的直接和间接损失总计高达2000亿元,对外来入侵物种进行综合治理刻不容缓。 科研为治理提供新依据新方法 与外来物种入侵的历史相比,我国对外来入侵物种的研究却起步较晚。 赵文霞是国内较早研究外来入侵物种的学者之一,她从2002年开始研究外来入侵物种,但当时距非洲大蜗牛抵达我国已有70年。 赵文霞回忆说,当时其主要工作是翻译国外关于入侵生物学的经典图书、著作、论文。后来,随着外来入侵物种概念的引进以及一些应用实践的展开,国内学者出版了一系列有代表性的理论著作和论文。 赵文霞告诉记者,国外的入侵生物学研究始于20世纪30年代,兴盛于50年代。我国外来物种研究本世纪初起步,经过科学家们20多年的努力,目前我国相关技术水平已经与国外不相上下,但由于起步晚,我国对许多入侵物种的入侵历史、路径和时间依然不了解,原始数据相当匮乏,还需要长时间积累来补齐短板。 新世纪以来,我国入侵生物学学者最重要的心血结晶之一,就是上文提及的2013年出台、2023年1月1日更新的“名录” 。 2013年,原国家农业部发布了第一个国家层面的外来入侵物种管理名单——《国家重点管理外来入侵物种名录》(第一批)。这份名录包含52种入侵物种,既包括紫茎泽兰、少花蒺藜草、非洲大蜗牛、福寿螺等入侵植物、动物,也包括美国白蛾、桔小实蝇等有害昆虫,以及番茄细菌性溃疡病菌等有害病原物。 刘万学向记者介绍说,第一批目录的出台具有里程碑意义。自2013年以来,我国科学界对于外来入侵物种有了更为清晰的认识,对外来入侵物种的研究进入了快速发展期。 与此同时,法律也在不断地修订完善。 2022年12月30日,全国人大常委会通过新修订的野生动物保护法。该法明确规定:从境外引进野生动物物种的,应当采取安全可靠的防范措施,防止其进入野外环境,避免对生态系统造成危害。 在新修订的野生动物保护法颁布之前,我国为防范外来物种入侵,制定了生物安全法、进出境动植物检疫法、引进陆生野生动物外来物种种类及数量审批管理办法等法律法规和政策文件,还发布了4批《中国自然生态系统外来入侵物种名单》,制定了《国家重点管理外来入侵物种名录(第一批)》。 “可以说,目前我国已建成防范外来物种入侵的法律和政策体系。”北京林业大学生态法研究中心主任杨朝霞教授告诉记者。 杨朝霞曾多次参加全国人大常委会法工委组织或者委托组织的野生动物保护法修订草案研讨会,他的许多建议也被吸纳进本次修订的野生动物保护法中。本次修订的野生动物保护法还特别强调:不得违法放生、丢弃,确需将其放生至野外环境的,应当遵守有关法律法规的规定。 科学界也在行动,不断为治理和决策提供新的依据和方法。 我国对外来入侵物种名录实行动态调整和分类管理,每10年组织开展一次外来入侵物种全国普查。2022年,我国启动了包括实地考察、面上调查和重点调查等外来入侵物种普查工作。近年来发现的草地贪夜蛾、鳄雀鳝等入侵物种,都在普查范围内。 据赵文霞介绍,此次更新目录,最初各方提交上的外来物种名单有800多种,经过多轮筛选,名单从800多种减少到200多种,又从200多种减少到100多种,最终从100多种确定了59种。 科研也在各类外来物种的治理中发挥作用。例如,顾党恩团队和农业生态与资源保护总站合作开发了多重防控技术,应用于对广州东山湖齐氏罗非鱼的治理。结果显示,在控制试验前,齐氏罗非鱼为湖区的优势种,占渔获物重量的79.41%,防控试验20天后,工作人员在渔业抽样调查中未采集到齐氏罗非鱼。 从调查统计、判定优势种和危害、甄别一个外来物种是否属于入侵物种,到提供治理方案,大批科研人员参与到外来物种的防治工作中来。 相关方面都在积极努力,与外来物种进行坚决斗争。 将外来物种挡在国门之外,是防治外来物种的第一步。2022年9月4日,上海海关发现了一批可疑的快件。工作人员打开检查,发现了300个大小一致的环氧树脂管,这些管里塞着潮湿的棉花,每个管放了一只活体蚂蚁。 经鉴别,这些蚂蚁是来自欧洲南部的野蛮收获蚁,国内收货人大概是想将其作为宠物饲养。但是,此类蚂蚁在我国并无自然分布,贸然引进有使其成为外来入侵物种的风险。 据了解,截至2022年11月,我国海关仅在上海口岸就设置了各类外来有害生物监测点471个。据海关总署通报,仅2022年上半年,全国海关就从旅客携带、邮寄等渠道截获检疫性有害生物173种3.1万次、活体动植物2925批。 外来入侵物种防控仍在路上 刘万学说,《重点管理外来入侵物种名录》所列物种是当前和今后一个时期外来入侵物种防控的重点,也是治理外来入侵物种的行动指南。 在防治外来入侵物种的道路上,我们需要做的工作还有很多。 首先,需进一步完善相关法律。杨朝霞举例说,新修订的野生动物保护法,加入了防治外来物种的有关内容。但目前鳄雀鳝、巴西龟等“异宠”的网上交易并未被遏止,主要原因在于现行立法对交易环节尤其是网上交易的规制不足。这些宠物如果不进入自然界,确实不构成外来物种入侵。但是,这些宠物具有逃逸或者被放生的可能性,交易、蓄养它们客观上增加了它们入侵自然界的风险。为此,应对相关法律进行进一步完善。 “以鳄雀鳝为例,我国法律并未对鳄雀鳝的销售作出明确规定。这在一定程度上导致无法严格对鳄雀鳝的销售渠道、途径等进行监管。放生行为极其隐蔽难以发现,鳄雀鳝很可能被混在其它鱼苗中放入自然环境,等鱼长大被发现后,也很难追踪放生者。”杨朝霞说。 其次,相关科学研究有待进一步深入。刘万学指出,防治外来物种入侵和危害,监测预警、扩散阻截、应急处置、综合治理方面的工作都需要加强。 “我们要进一步完善风险预判预警机制,如建立入侵物种风险预警的大数据库,掌握入侵物种实时动态。比如哪些物种有可能入侵,它们从哪些地方进来?通过什么样的方式进来?我们都要有研究、有预判。”刘万学说。 第三,防治外来物种入侵亟待公众参与。顾党恩提醒说,了解和防治外来物种并非只是管理者和学者的责任,要想做好防治工作,就得有全社会的共同参与。 “美洲牛蛙、红耳彩龟、鳄雀鳝这类重点管理入侵物种如果只是在可控的养殖水体或者水族缸中并不会直接带来危害和形成入侵,是具有一定经济价值、观赏价值的。但是因为种种原因导致的随意引种、放生和丢弃,反而使它们在野外变成了真正的外来入侵物种。此外,如果因为它们被列入重点管理入侵物种,导致把它们被当作‘有害动物’而被丢弃或弃养,更会造成严重的生态灾害。让公众认识到放生和丢弃外来物种的危害,对于外来入侵物种的防控具有重要的意义。当然,科学家也应该投入更大的精力来为公众提供必要的科普服务。”顾党恩说。 “外来物种是一把双刃剑。”赵文霞说,在一些情况下,引进外来物种确实有助于特定地域的经济发展和生态保育。但是在另一些情况下,外来物种又可能构成生物入侵。例如,加拿大一枝黄花作为外来入侵物种,在江苏、浙江一带扩张十分猖獗,占用了大量土地。但是,在北方,如河北石家庄地区,由于气候原因它很难大规模蔓延,却能够充当经济作物,作为鲜切花的配花为人们带来收入。 “科学认识外来物种之后,除了做到不随意丢弃或放生,普通公民还可以主动报告身边发现的外来物种,为外来物种治理提供线索。如果人人都能够从力所能及的小事做起,随手消灭身边的外来入侵物种,就能真正筑立起外来物种入侵防控的‘长城’,打赢这场外来物种入侵阻击战。”顾党恩说。 (本版图片除标注外由受访者提供) 财神彩票地图 |