
在地球的许多岛屿上都存在着动物巨化和矮化的现象。科摩多岛上有科摩多巨蜥,马达加斯加岛上有巨型蟑螂,大约1000年前,在新西兰岛上还栖居着身形庞大的恐鸟,这些都属于动物的巨化现象;矮化现象更是比比皆是:从加利福尼亚海峡岛到西伯利亚北极地区的弗兰格尔岛,都出现了比其大陆同胞兄弟更矮小的狐狸、野兔和蛇等动物。
为什么会出现这种现象?是什么因素促使动物在岛屿上改变了其形体大小?怎样判定一种动物在岛屿上会变大还是变小?科学家多年来围绕这些问题展开调查,试图从不同角度揭开这些未知的秘密。
"岛屿规则"
这张图表显示出一些有趣的现象。啮齿动物的进化趋势是变大,而食肉动物、兔类动物和偶蹄动物(鹿、河马和其他偶趾有蹄类动物)则出现了矮化现象。在移居岛屿的哺乳动物中,大型动物有变小的趋势,小型动物则有变大的趋势。生物学家将福斯特的这种概括性结论称为“岛屿规则”。
福斯特在他的论文中解释说,由于岛屿上的生物种类比大陆上要少很多,因此新到岛屿的“居民”所面临的食肉动物和竞争者也比其原来栖息环境里的少很多。在这种情况下,啮齿动物的形体变大将会使它们拥有更大的生存优势。那如何解释某些种类动物的形体变小这一现象呢?福斯特的解释是:啮齿动物可以在缺乏食肉动物的环境中牢牢控制其出生率,因此它们始终拥有较充足的食物资源,而河马、鹿以及其他一些大型动物却做不到这点。结果,当食物资源短缺时,偶蹄类动物就会出现营养不良,从而妨碍其子女的生长,这种情况通过基因一代代传递下去,为满足最大出生率,小型化就成为它们的最佳选择,最终进化选择会将它们引向矮化之路。
1978年,青年科学家特德·凯斯在著名科学杂志《生态学》上发表了一篇论文。在这篇论文中,凯斯首先称赞了福斯特的开拓作用,然后指出了这位前辈的分析资料中存在的诸多缺陷,比如在福斯特的论文中竟然没有提到大象在岛屿上的矮化趋势。更重要的是,凯斯指出了明显有别于“岛屿规则”的例外:一些蜥蜴或啮齿动物在一座岛屿上出现了巨化现象,而在另一座岛屿上却出现了矮化现象。这又怎么解释呢?凯斯以栖息在安赫尔德拉瓜达岛上的两种响尾蛇为例,对这一现象进行了解释。栖息在墨西哥大陆附近的C.ruber响尾蛇差不多是C.mitchelli响尾蛇的两倍大,但在安赫尔德拉瓜达岛上情况刚好相反:后者的体型几乎是前者的两倍。凯斯通过密切观察这两种响尾蛇后得出结论:C.mitchelli响尾蛇与其大陆祖先的分化时间显然比C.ruber响尾蛇要早得多,这就意味着C.mitchelli是最早来到安赫尔德拉瓜达岛的响尾蛇种类。为了能最大限度地利用各种可利用的猎物,C.mitchelli响尾蛇走上了大型化发展道路;而当C.ruber响尾蛇最终也来到这座岛屿时,发现适合大型化发展的生存空间已被别人占据了,因此不得不转向小型化发展,最终进化出了更小的形体结构。
凯斯认为任何一种试图解释岛屿动物形体进化趋势的理论都必须包括这些例外情况,为此他提出了这样一个理论:一只动物在一定时间内获得的净能量,是导致动物发生形体变化的主要因素,是决定动物朝巨化或矮化方向发展的关键。
新一代生物地理学家继承并进一步完善了福斯特和凯斯的理论,他们提出,形体大显然具有许多选择优势。大型动物能开拓更广泛的食物资源,比如大型食肉动物既能猎食大型猎物,也能猎食小型猎物。由于生存能力强,它们一窝能生育更多的后代。大个体在与同类争夺领土以及与其他动物争夺资源上能取得更多优势。由于它们能储存更多的能量和水,因此能顺利地度过饥荒期。
小个体也有自己的优势,比如矮脚鸡只需很少的资源就能生存下去并生育后代,这一点在岛屿上尤显重要,因为岛屿上的资源与大陆相比更为有限。小个体能更有效地吸收营养和能量,躲避食肉动物的攻击,能更好地应付环境压力。
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编译 张守忠
完整的故事,请阅读《大自然探索》杂志2009年第8期


