是决定动物朝巨化或矮化方向发展的关键

2020-08-01 12:20 作者:小狐
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“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,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。

是决定动物朝巨化或矮化方向发展的关键(图1)

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。

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。

在寻找岛屿动物为什么会出现矮化和巨化现象的过程中,科学家还发现了其他一些重要现象。

是决定动物朝巨化或矮化方向发展的关键(图2)

现象一:形体变化常常以惊人的速度发生。在距离海岸24千米的地方有一座海峡岛,叫泽西岛,大约6000年前,红鹿来到这座岛屿。之后,该岛因海水上涨与大陆完全隔离,结果红鹿的形体在以后的进化过程中比它的大陆同胞缩小了1/6。生活在弗兰格尔岛上的猛犸象也是这种情形,在短短5000年的时间里,猛犸象的体重从6吨减少到了2吨。

现象二:存在岛屿动物形体尺寸定律。岛屿尺寸定律似乎与岛屿面积成反比,如果移居动物超过一定的比例尺寸,就会朝小型化发展;小于这个比例尺寸,就会朝大型化发展。

本文相关词条概念解析:

岛屿

岛屿或岛是指四面环水并在涨潮时高于水面的自然形成的陆地区域(根据《联合国海洋法公约》)。世界上面积最大的岛屿是格陵兰岛,而面积比这还大的澳大利亚大陆则不被视为岛屿。在狭小的地域集中2个以上的岛屿,即成“岛屿群”,大规模的岛屿群称作“群岛”或“诸岛”,列状排列的群岛即为“列岛”。而如果一个国家的整个国土都坐落在一个或数个岛之上,则此国家可以被称为岛屿国家,简称“岛国”。