编者按:以下文章经许可转载自对话,这是一个报道最新研究的在线出版物。
如果你今年夏天遇到一只幼年杜鹃,你将目睹自然界最奇异的景象之一。杜鹃幼鸟是其他物种巢穴的入侵者,可以看到它们被不知情的养父母疯狂地喂食,尽管它们通常明显比寄主大许多倍。这不禁让人想知道:这种鸟究竟为什么要花费如此多的精力来抚养如此明显无关的后代?线索来自于从成本和收益的角度来思考这个难题。
抚养杜鹃幼鸟通常是以牺牲寄主幼鸟为代价的。例如,普通杜鹃幼鸟以在孵化后几天内将所有寄主卵或幼鸟从巢中移除而闻名。然而,少数其他杜鹃物种的幼鸟会与寄主自己的后代一起长大。然而,它们仍然会消除竞争——喜鹊寄主幼鸟经常死于饥饿,例如,因为 大斑杜鹃 幼鸟乞求更强烈的喂食。
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但寄生性可能并非总是代价高昂的。大斑杜鹃也寄生在秃鼻乌鸦身上,但由于乌鸦幼鸟比杜鹃大得多,它们永远不会被超越竞争,乌鸦父母总是设法抚养一些自己的幼鸟。对于喜鹊来说,杜鹃的寄生是代价高昂的,而对于乌鸦来说则不然。
因此,当喜鹊将杜鹃赶出巢穴,或识别出外来卵并将其移除时,乌鸦却不会这样做。但可以肯定的是,即使成本很低,避免抚养别人的幼鸟也存在进化优势。
18世纪后期,德国鸟类学家约翰·贝希斯坦提出了一个不同的观点。他认为,寄主并没有被利用,而是“欣喜若狂”地有机会抚养杜鹃幼鸟。照顾杜鹃幼鸟是“一种荣誉”。现代生物学家对这种观点嗤之以鼻,因为自私自利,而不是慷慨大方,才是自然选择进化的准则。然而,发表在《科学》杂志上的一项为期16年的研究结果 表明,他可能有些道理。
通过以不同的方式看待这些物种之间的关系,由丹妮拉·卡内斯特拉里领导的这项研究揭示,乌鸦不进行防御是因为它们实际上从巢穴中有杜鹃中获益。该研究结合了16年收集的数据和仔细的田野实验,表明含有杜鹃的巢穴比没有杜鹃的巢穴产生更多的乌鸦幼鸟。更好的是,作者展示了如何得出这个完全违反直觉的结论。
当受到干扰时,大斑杜鹃幼鸟会分泌大量粘稠、有臭味的物质。作者测试了一个新颖的假设,即这种臭味物质可以阻止捕食者靠近巢穴。如果给猫和鹰喂食美味的鸡肉,但在鸡肉上涂上杜鹃的排泄物,这些典型的巢穴捕食者会被击退。这表明杜鹃的排泄物是一种非常强大的防御机制,如果捕食者来袭,很可能同时拯救杜鹃和乌鸦幼鸟。
因此,尽管乌鸦似乎对杜鹃表现得很慷慨,但实际上它们仍然是自私的——它们容忍杜鹃是因为杜鹃为它们的幼鸟提供了好处。
但是,乌鸦是否像贝希斯坦所说的那样“欢迎”杜鹃呢?这可能比这更复杂一点。乌鸦群居筑巢——它们茂密的巢穴通常在树木光秃秃的树枝上成群可见——同一田野地点的先前研究表明,较大群体的乌鸦巢穴不太可能被杜鹃寄生。如果抚养杜鹃对乌鸦幼鸟的生存如此有利,我们就会期望情况恰恰相反。也许有其他乌鸦帮助抚养幼鸟也有助于阻止捕食者——杜鹃排泄物的好处不再超过它们的成本。
在那些不驱逐同巢幼鸟的杜鹃物种中,许多物种也会散发出类似的臭味液体。因此,这项研究表明,现在可能是重新审视我们关于为什么寄主也没有进化出防御机制的结论的时候了。在捕食者众多的地区,即使杜鹃幼鸟带来的最小优势也可能足以阻碍寄主物种防御机制的自然进化。
过去,当我们发现对寄生性没有明显防御机制的巢寄生寄主时,我们得出了不同的结论。也许这些寄主会进化出防御机制,但还没有足够的进化时间来这样做——寄主落后了。虽然听起来似乎合理,但这样的解释很少令人满意,因为它们几乎不可能被检验或证伪。然而,丹妮拉·卡内斯特拉里和她的同事们现在已经做到了这一点。虽然有臭味,但他们的解释更令人满意。
罗斯·索罗古德接受英国自然环境研究委员会 (NERC) 和科学协会 - 布兰科·韦斯奖学金的资助。