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來匆匆、去匆匆!虎鯨橫跨大海的「換膚旅行」

Lea Tang
・2020/05/14 ・1283字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

鯨的季節性遷移除了育兒外,可能還有「換膚」一途。

鯨類的季節性遷徒

鬚鯨及齒鯨季節性遷移的原因,向來是科學家們想要解開的謎團之一。牠們每年往返於極地水域的攝食場(feeding ground)及赤道地區的育幼場(breeding ground),距離極遠。以鬚鯨亞目底下的座頭鯨為例,來回的移動距離可達 18,840 公里。

座頭鯨的遷徒路線,粉色區域為育幼場,藍色區域為攝食場,橘色線條為移動路線。圖/offthemap.travel

過去,學者認為鯨類遷徒的主因是育幼——新生幼鯨的皮膚尚不能抵禦極區的嚴寒環境,牠們會在溫暖的熱帶海域生產,待小鯨魚發育完全,再返回食物量充足的極地。然而在極地虎鯨的長途遷移中,部分鯨魚並未出現生產或育幼的行為,往返時間更是僅花費了短短 42 天(通常為數個月)。

這顯然與學界長久以來「冷冷食有飽,熱熱較好生」(feed-in-the cold, breed-in-the-warmth) 的假說相悖。

對此,海洋生態學者羅伯特.皮特曼(Robert Pitman)提供了新的看法。

來去溫暖海水「去角質」?

研究團隊在南極水域的四種虎鯨身上放了 62 個衛星標籤、持續追蹤八個夏季後,注意到在這 9,400 公里的長距離遷徒(由南極到南大西洋西部)中,虎鯨的「膚質」有了頗大的變化。虎鯨在南極時身上通常覆有黃色的矽藻薄膜,而在其它地點的鯨身卻很乾淨。

在南極時,虎鯨身上常覆有黃色矽藻薄膜。圖/sciencemag.org

人類去角質,鯨魚當然也要換膚。事實上,鯨魚和人類一樣會持續性地代謝表皮細胞,但寒冷的極圈環境不利於鯨類蛻皮。皮特曼認為,這可能和虎鯨為了在極冷環境下生存所發展出來的特殊機制——透過減少流向外層皮膚的血液量來維持體溫——有關。若虎鯨流向皮膚的血液變少,牠的體溫便會降低,造成皮膚細胞減少或停止增值、防止脫落。

無法正常生長與代謝的皮膚促成矽藻堆積,然後變得越來越厚。

蛻蛻皮,抗抗菌!

就像我們角質堆積會讓膚色黯沉,厚厚的微矽藻堆積在鯨魚皮膚表面,不僅會讓皮膚變黃,還會孳生有害細菌,對健康產生危害。於是乎,定期的「去角質」對鯨魚來說可就非常重要了。要想恢復原本光滑透亮的皮膚,虎鯨們只好動身前往溫暖的中低緯度海域,來場舒舒服服的換膚之旅。

在南極拍攝到的虎鯨寶寶,照片中的皮膚狀況可能與牠們在冰冷環境中無法正常蛻皮有關。圖/R. Pitman

2012 年曾有學者提出,為了在南極寒冷的海水中保存熱量,虎鯨會將血液從皮膚中轉移出來,降低皮膚細胞的再生率;而當回到溫暖水域,提升的新陳代謝就能促成蛻皮。

皮特曼的研究結果似乎和此不謀而合,但要進一步擴大解釋為「所有鯨魚的遷徙都是為了蛻皮」,又為時過早。目前只能證實蛻皮對鯨魚的重要性,而非蛻皮與遷徙的絕對關連——畢竟不同種類的鯨魚可都有著不同的生物習性呢。

參考資料

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Lea Tang
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徜徉在極北之海的浪漫主義者。 喜歡鯨豚、地科、文學和貓。


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鳥界噁男出沒!雌鳥該如何自保?——白頸雅各賓蜂鳥的毛色演化策略

Fisher_96
・2021/10/21 ・2775字 ・閱讀時間約 5 分鐘

鹿的鹿角、大象的象牙、動物的體型大小、蝴蝶的特殊斑紋等,這些都是在自然界中動物為了繁衍後代、雄性動物們為了吸引雌性動物進行交配,而針對本身與其他雄性個體的「競爭特徵」進行強化或是展現外觀特色的演化結果。這就是達爾文早在 200 多年前提出的性選擇理論:同一性別的個體(通常是雄性)為了競爭有限的交配機會,會促進性狀的演化。

透過性選擇,動物在演化過程中也產生了新性狀,並造成了個體差異。而這些差異有時會產生全新的功能,對天擇演化作出貢獻。

為了避免騷擾,雌鳥演化出雄鳥的鮮艷羽毛

這樣的演化結果在鳥類中又特別明顯。大部分的鳥類,雄鳥幾乎都比雌鳥擁有更鮮豔的羽毛色彩,也就是鳥類透過鮮豔的羽毛色彩,以吸引雌鳥進行交配,保障自身的繁衍可能。但是,科學家們發現,有些鳥類的雌性也有部分會擁有與雄性外觀相似的鮮豔羽毛,他們還發現,這些雌鳥演化出鮮豔羽毛的原因,竟然是為了避免遭受雄鳥的騷擾。一種叫做白頸雅各賓(white-necked jacobin , Florisuga mellivora)的蜂鳥,就產生了這樣的現象。

白頸雅各賓是一種大型蜂鳥,分布於墨西哥到秘魯、玻利維亞和巴西南部等地區。因為頸背上有一條白色的帶子,也被稱作有領蜂鳥(collared hummingbird)。

白頸雅各賓頸背上有一條白色的帶子,也被稱作有領蜂鳥。 (圖/EOL

白頸雅各賓的雄性和雌性外觀差異相當大,雄性白頸雅各賓(上圖)有閃閃發光的藍色頭部、綠色背部、白色腹部和尾巴,脖子後面有一條白色帶子;雌性白頸雅各賓(下圖)的羽毛雖也是由綠色和黑色構成,但顏色明顯較為黯淡柔和,並有深色的尾巴。

雌白頸雅各賓。 (圖/EOL

一般來說,在鳥界中,鳥類的幼鳥外觀都會跟成年的雌鳥比較相似,也就是擁有顏色較黯淡不起眼的羽毛外觀。但白頸雅各賓卻不一樣,他們的幼鳥看起來卻和成年的雄鳥比較相似,都擁有顏色鮮豔的羽毛。

大部分的幼年雌鳥在成長的過程中與一般鳥類相同,羽毛的顏色會朝著異色外觀(成年雌鳥的一般毛色)進行轉變。但是,大約有 20% 的幼年雌鳥,在成年後的羽毛顏色依然會維持與幼年時期相同的鮮豔色彩,這樣的外觀使他們看起來就像一隻雄鳥。因為這樣的特徵,白頸雅各賓與一般成年後具有「兩性異態性」(同種生物雌雄之間的差異)的鳥類不同,雌性外觀具有多種型態的特徵,因而造成三種不同外觀樣貌的白頸雅各賓:(顏色鮮豔的)雄性色雄鳥、(顏色鮮豔的)雄性色雌鳥、(一般顏色的)異色雌鳥。

約有 20% 的幼年雌鳥成年後的羽毛顏色依然維持與幼年時期相同的鮮豔色彩,使他們看起來就像一隻雄鳥。圖/參考文獻 1

依據達爾文的性選擇理論,我們可以猜測,或許雄性色雌鳥的羽毛顏色,是為了要在成年後做為雄鳥的配偶選擇時,可以對雄鳥有較大的性吸引力,因此在成長過程中才會有這樣保留鮮豔色彩的情形?

從實驗中找到答案,雄蜂鳥的跋扈全曝光

為了搞清楚原因,研究人員設計了一個實驗,他們在一個餵食器的周圍擺放了三種組合的兩個不同標本進行實驗:(1)異色雌鳥與雄性色雄鳥(不同性別、不同羽毛顏色)(2)異色雌鳥與雄性色雌鳥(同性別、不同羽毛顏色)(3)雄性色雌鳥與雄鳥(不同性別、相同羽毛顏色),並觀察白頸雅各賓對標本的對待方式,觀察牠們會不會依據毛色而對不同個體而有不同。

結果,研究人員觀察到,與性選擇假說的預測相反,雄性在交配選擇上,仍然是對異色雌鳥(顏色比較黯淡的一般雌鳥),而不是雄性色雌鳥(長大過程中保留了鮮豔羽毛顏色的雌鳥),表現出更為明顯的偏好,只要實驗組中有異色雌鳥的標本,所有雄鳥第一次選擇發生交配行為的對象都是異色雌鳥。

另一方面,研究人員還觀察到,白頸雅各賓的個體交互行為中,雄鳥對異色雌鳥表現出攻擊性的狀況是 100%,卻不會對雄性色雌鳥表現出攻擊性,顯示出羽毛顏色才是雄鳥選擇性攻擊的原因,而不是性別本身。而在這個實驗的影像紀錄中,研究人員同時觀察了四周其他蜂鳥的互動,發現這些對標本的攻擊行為模式,與其他蜂鳥互相追逐的觀察結果一致:

雄性色蜂鳥(無論實際上是雄鳥或雌鳥)更常對其他各體進行攻擊,並且異色蜂鳥被追逐與攻擊的機率遠高於雄性色蜂鳥(無論實際上是雄鳥還是雌鳥)。

雄白頸雅各賓。 (圖/EOL

這樣的觀察結果讓研究人員更加確定,雄性色的羽毛可以幫助雌鳥免於雄鳥的攻擊,因此雌鳥將自己偽裝成雄性,可以降低自身受到雄鳥騷擾的機率,而這件事甚至比吸引雄鳥交配還要更重要。除此之外,雄鳥也會對有更多食物資源的餵食器展現出更高的控制性,因此雄鳥會傾向透過啄食或碰撞來攻擊雌鳥,以獲得對食物的支配地位。而雄性色雌鳥因為較不會受到雄鳥攻擊,而能取得更多的食物資源。

「這項研究的其中一個靈光一閃,是當我意識到所有幼年雌性都有艷麗的顏色的瞬間。」現任華盛頓大學(University of Washington)、前康乃爾大學鳥類學實驗室(Cornell Lab of Ornithology)和史密森尼熱帶研究所(Smithsonian Tropical Research Institute)的鳥類學家傑‧福爾克(Jay Falk)說,「在生物界中,一個幼體看起來像雄性的生物是很不尋常的事情,所以一定有些原因在對他們的演化進行作用。

大多數具有兩性異態的鳥類羽毛顏色往往更接近雌性,因為較不顯眼的顏色有助於保護脆弱的除鳥免受捕食者的侵害。雄鳥較不會對雄性色個體進行攻擊的這件事情,正好可以解釋蜂鳥幼鳥顏色的特殊性。

白頸雅各賓幼體為鮮豔顏色的事實同時也說明了,對他們來說,比起外在的捕食者,他們更需要想辦法免受自己的同類傷害。

物種演化——仍有等待挖掘的謎團

當然,性選擇理論在生物的演化中的確會發揮一定的作用。只是包括這個實驗,目前有越來越多的證據顯示,生物之間基於非性相關的社會互動也可能在外觀的演化中發揮作用,因而改變生物的性狀。研究團隊也希望在未來的研究中,利用他們的發現,來了解其他物種演化出性別異態的性狀的原因與方式。

「其實研究這件事,你不需要去找一隻你不認識的動物,來探詢有趣的事實或是啟發性的結果,蜂鳥是很多人都喜歡的動物,很多人都和蜂鳥很熟悉,但是他們仍有一些我們沒有注意到或研究過的謎團。」福爾克說「想挖掘有趣的生物事實,你可以從看看每個人都喜歡的動物開始。」

參考文獻

  1. 2021,《Male-like ornamentation in female hummingbirds results from social harassment rather than sexual selection
  2. EOL,《Oiseau Mouche A Collier

Fisher_96
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想藉由慢慢把知識收入囊中的方式來長大的一條魚,著迷於各種領域知識,想嘗試把困難的事情變簡單,並試著找方法讓自己跟別人都可以享受沒有目的性的吸收知識的快樂。
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