本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
捕食者与猎物之间的互动通常被视为进化上的军备竞赛;当捕食者提高其捕猎行为和偷偷靠近猎物的能力时,猎物也提高了其探测和逃脱捕食者的能力。 当然,问题在于,保持警惕(即持续意识到环境中其他生物所需的注意力,会消耗大量的体力和脑力)与动物必须做的所有其他事情(例如寻找自己的食物)之间存在权衡。由于这种权衡,许多社会性物种,尤其是哺乳动物和鸟类物种,已经进化出警报叫声。警报叫声是特定的发声,向附近的同种生物发出环境中存在危险的信号,有时还包含有关威胁或捕食者类型的额外信息。
在引入掠食性鸟类之后,巴拿马附近的巴罗科罗拉多岛上的吼猴迅速发展出一种专门针对这些鸟类的警报叫声,表明存在鸟类捕食者:听起来像“来自上方的危险!”。它们不仅仅是将现有的警报叫声适应新的捕食者,而是发展出一种全新的警报叫声。
在某些情况下,一些物种已经发展出偷听其他物种的警报叫声的额外能力,从而获得了与环境中危险存在相关的额外信息来源。这种能力可能是另一种物种的警报叫声与捕食者的存在之间学习关联的结果,也可能是由于两种物种的警报叫声共有的某些听觉特性造成的。还需要更多的研究来理清这些可能性。然而,直到最近,人们还认为,识别和响应其他物种的警报叫声的能力只存在于已经具有声音交流的物种中。然而,几年前,来自普林斯顿大学的研究人员在一个不太可能的物种——一种非发声爬行动物,即加拉帕戈斯海鬣蜥(Amblyrhynchus cristatus)身上观察到了这种行为。
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在此观察之前,人们认为,没有发声的物种,即自身没有警报叫声的物种,将无法将复杂的听觉刺激与捕食者的存在联系起来。加拉帕戈斯海鬣蜥没有任何发声。相反,它们通过视觉和嗅觉信号进行交流。然而,它们生活在加拉帕戈斯嘲鸫(Mimus parvulus)之中,这是一种确实具有听觉发声和特定警报叫声的物种。此外,由于鬣蜥主要生活在岩石海岸线上,它们通常无法看到鹰(它们的主要捕食者),直到为时已晚。如果它们能够偷听嘲鸫的警报叫声,它们可能会更早地进行反捕食者行为,并增加它们的生存机会。
研究人员记录了来自加拉帕戈斯嘲鸫的两种类型的发声:它们的鸣叫声和警报叫声,并将它们编辑成声音轨道,每个轨道包含两到三个鸣叫声或警报叫声的例子。研究人员会在圣塔菲岛海岸的三个不同地点找到一群幼年和雌性鬣蜥(鹰主要忽略成熟的雄性),并通过便携式扬声器系统播放各种嘲鸫叫声。
先前的研究表明,在探测到鹰时,聚集在一起的鬣蜥会像许多猎物动物一样向不同方向散开,这可能是为了迷惑捕食者。在播放时,研究人员记录了鬣蜥的行为。它们的行为被编码为“无反应”、“警觉”(抬起头,朝向声音方向)或“逃跑”(走开或跑开)。
在播放警报叫声期间,45%的鬣蜥表现出警惕行为,而在播放嘲鸫鸣叫声期间,只有28.1%的鬣蜥表现出警惕行为,这是一个具有统计学意义的差异。这表明加拉帕戈斯鬣蜥能够偷听嘲鸫的警报叫声并做出相应的反应。然而,除了播放类型外,一天中的时间和数据收集地点也是预测鬣蜥对播放做出反应的比例的重要因素。
在每个地点,鬣蜥都成功地区分了警报叫声和鸣叫声,在听到警报叫声后,更频繁地做出逃跑行为。这是第一个实验证据,表明一种非发声物种将不同物种的警报叫声与附近捕食者的存在联系起来。
是什么原因导致不同记录地点之间的反应差异?作者推测,环境噪声的差异可能有所贡献,导致音量或音质的变化。由于每个记录地点都在岛屿的岩石海岸上,因此音质会受到风和海洋声音的影响。然而,另一种解释是,地点之间存在真正的差异,这可能是由于捕食者行为或嘲鸫发声的细微变化造成的。圣塔菲岛上的鹰每天从岛屿北部开始捕猎,然后整天向南进行,这一事实可能确实导致了三号地点的捕食率更高。如果鹰在三号地点成功捕猎,它们可能没有理由继续前往一号或二号地点。
还注意到,鬣蜥在一天中较早的时候对播放的反应更灵敏。一种可能性是,这些冷血爬行动物在一天中较早的时候更敏感,那时它们的体温较低,因此由于它们的敏捷性降低,它们需要更多的时间来逃跑。随着时间的推移,太阳移到头顶,它们的体温升高,它们更快逃跑的能力可能会提高。
特别令人印象深刻的是,这些鬣蜥似乎能够利用另一种物种,即加拉帕戈斯嘲鸫的警报叫声。通过考虑这些鬣蜥在圣塔菲岛海岸特定位置所受到的环境限制,进化和自然选择的精妙之处变得显而易见。
在圣塔菲岛上,鹰通常从北部开始一天的捕猎,然后整天向南进行。因此,鬣蜥通常朝向北方,以便能够看到鹰的到来,这可能是合理的。然而,像这样的海鬣蜥必须将身体直接朝向太阳,或与太阳成180度角,才能生存。如果没有这种体温调节,它们会很快过热而死亡。它们的环境需求现实直接冲突:面朝北方以预测捕食并冒着过热的风险,或面朝太阳以避免过热并冒着被看不见的鹰吃掉的风险。因此,利用另一种物种(尤其是受体温需求限制较少的物种)的听觉警报发声的能力可能会提供显着的好处。这种能力的进化将使鬣蜥能够在保持体温的同时保持对潜在捕食威胁的意识。
为了证实这种进化解释,需要进行更多的研究来确定,从未暴露于捕食威胁或嘲鸫叫声的幼稚的加拉帕戈斯鬣蜥,是否会识别并响应警报叫声。另一种可能性是,这仅仅是复杂听觉信息的联想学习的结果。无论如何,这种非发声爬行动物物种的偷听能力都非常了不起。对于这些鬣蜥来说,杀死一只嘲鸫确实是一种罪过。
Vitousek MN, Adelman JS, Gregory NC, & Clair JJ (2007). 非发声爬行动物的异种警报叫声识别。生物学快报,3 (6), 632-634. PMID: 17911047
图片来源:加拉帕戈斯海鬣蜥,来自Flickr/Max xx,嘲鸫,来自Smugmug/Jerry Fiddler。