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蝌蚪身材的祕密──水流因子下的可塑性

蝌蚪小歸小,其實也是有高矮胖瘦各種形態,造就精實與粗壯這種身材差異的原因是什麼呢?國內的一項新研究發現,盤古蟾蜍蝌蚪(Bufo bankorensis)會因為不同的水流狀況而有不一樣的體態、游泳耐力及生活史表現。這項發現也確認了兩棲類對於水流這個因子具有表型可塑性。

許多類群的生物能在基因不改變的情況下,隨著不同的外在環境條件來調整自身的表型特徵,以提高生存機會,這就是表型可塑性。過去嘉義大學許富雄助理教授的研究團隊在阿里山地區發現,生活在溪流中的盤古蟾蜍蝌蚪,比起生活在池塘中的蝌蚪體型較小且尾巴較長。台大生態演化所的研究生李貝珊說:「這樣的結果讓我直覺聯想到可能和跟水流狀態有關。」但是她找了文獻,發現包括天敵、溫度、鹽度、水位……等12項潛在影響兩棲類表現的環境因子當中,針對水流因子的研究卻相當稀少。

為了釐清盤古蟾蜍蝌蚪的體態是否真的受到水流狀態的影響,李貝珊在台北近郊的池塘與溪流各三個不同樣點中採集發育至27期(G27)的蝌蚪,帶回實驗室後各樣點的蝌蚪會再隨機分成兩群,分別飼養在人工模擬的靜止與流動的環境之中。李貝珊說:「因為過去研究蝌蚪水流可塑性的相關文獻很少,所以一開始作實驗的時候很辛苦,器材都得自己設計。」

▲ 自製提供循環水流的飼養環境。右圖為示意。

▲ 自製提供循環水流的飼養環境。右圖為示意。

▲李貝珊正在說明自製設備如何測試蝌蚪的游泳耐力。

▲李貝珊正在說明自製設備如何測試蝌蚪的游泳耐力。

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蝌蚪飼養到35期時,測量體長、體高、體寬、尾肌寬、尾長、游泳耐力以及尾巴紅肌層數。結果顯示,無論來自池塘或溪流的蝌蚪,飼養在流動水域後身體的寬、高都明顯變小,但紅肌層數變多,且游泳耐力較強。李貝珊推測,流線型的體態可降低蝌蚪面臨的水流阻力,較強的游泳能力則有利於覓食與避敵。此外,她還發現飼養在流動環境下的蝌蚪,變態幼蛙的體型較小,李貝珊說:「其實這對蛙類來說非常不利,體型小會限制蛙類能捕食的獵物大小,同時也比較容易被天敵捕食。」

有趣的是,來自池塘與溪流的蝌蚪,表型可塑性的範圍並不一樣。來自溪流的蝌蚪養在流水環境下,尾巴會變得較長;但是來自池塘的蝌蚪,即使養在流水環境,尾巴卻沒有這樣的可塑性。李貝珊說:「這可能暗示著不同棲地之間已有部分族群分化的現象,但可能得從卵開始飼養才能得到更有說服力的證據。」

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野外的盤古蟾蜍蝌蚪。

表型可塑性是很吸引生物學家研究的題目,它能讓我們更了解生物如何適應千變萬化的外在環境。李貝珊所屬由林雨德副教授主持的動物生態研究室過去也發現,生活在稻田裡的澤蛙(Fejervarya limnocharis),隨著二期稻作而有不同的繁殖策略 [1],這也是環境影響蛙類表型可塑性的例子。

未來的研究可以測試黑框蟾蜍(Duttaphrynus melanostictus)是否也像盤古蟾蜍一樣,蝌蚪具有表型可塑性能適應不同的水流環境。和廣泛分布於靜水與流水環境的盤古蟾蜍不同,黑框蟾蜍的蝌蚪只生活在靜水域,李貝珊補充說:「假如黑框蟾蜍的蝌蚪對水流沒有表型可塑性,那麼這或許是黑眶蟾蜍只限在靜水域繁殖的可能原因之一。」

註:

  1. 請參考《BBC  知識》國際中文版 2012年4月號-〈生命的出口:澤蛙的變態策略〉

 

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