壁虎

纳米变色龙(Brookesianana)是迄今为止我们发现的最小的脊椎动物之一。根据"岛屿规则",当新物种迁移到岛屿时,它们可能会缩小或增长,以填补新的生态位。那么岛屿规则是否可以解释纳米变色龙和其他物种在自然界中的极端进化呢?

纳米变色龙是世界上最小的爬行动物和羊膜脊椎动物之一。它们发现于马达加斯加北部的山区,雄性个体体长约为1.5毫米,可以在手指末端舒适的站着。

与之相差不大的是Jaragua侏儒壁虎(Sphaerodactylusariasae)。这些壁虎大小仅有一枚硬币那么大,长度从鼻子到尾巴为16毫米。它们于年被发现于多米尼加共和国南部的贝阿塔岛,这个小岛被森林覆盖。

然而,由于两性大小二态性的存在,很难确定世界上最小的物种。正如爬虫学家和进化生物学家MarkScherz博士在他的博客中指出的那样,雌性纳米变色龙比雄性纳米变色龙或雌性Jaragua侏儒壁虎要大得多。

因此,是否将新物种视为世界上最小的羊膜脊椎动物取决于我们是以雄性还是雌性体型,或者二者的中点来定义它。事实证明,这在其他存在大小二态性的物种中也是一个相当普遍的问题,例如青蛙,Scherz在博客中写道。

除了体型微小之外,这些小型物种与其他岛屿物种还有一个共同点:它们生活在一个孤立的岛屿上。这个或许可以解释为什么会在充满激烈竞争的环境中推动它们进化得更小。由于地理上的孤立,岛屿对居住在其中的物种的进化产生了巨大的影响。

孤岛规则:颠覆想象的生物演化

一提到"岛屿",许多人首先想到的是热带天堂、椰林树影和清澈的海水。与广阔陆地上的生物相比,岛屿动物因其特殊的体型而闻名。然而,如果我们以"上帝视角"来观察岛屿上的动物,必然会对它们感到惊奇。

那些从大陆迁移到岛屿上的动物中,大型动物往往有变小的趋势,而小型动物则有变大的趋势。从矮化的象、迷你变色龙到"霍比特人",再到斤的巨鼠,细长如线能穿过稻草的巴巴多斯蠕蛇,这些现象颠覆了我们的想象。

其中,移居岛屿后体型变大的现象被称为岛屿巨人化。例如,西印度洋群岛的一种已灭绝的胡提亚巨鼠是已知的最大啮齿类动物,体重可达惊人的公斤,相当于一头美洲黑熊的重量。另一个例子是毛里求斯岛的渡渡鸟,由于岛上缺乏掠食者,它们演化成了体型庞大但失去的飞行能力。

与岛屿巨人化相反,移居岛屿后体型变小的情况被称为岛屿侏儒化。其中一个典型例子是世界各地的岛屿上发现的矮化大象。

大象一向以巨大而闻名,但有些岛屿上的矮化大象只有猪的大小。还有其他物种也发生了岛屿侏儒化,如矮化的猛犸、小型河马和礁岛鹿,它们都比陆地上的同类要小一号。

然而,这种侏儒现象不仅出现在普通动物身上,就连人类自己也无法幸免于岛屿法则的影响。小说中的小矮人并非空穴来风,"霍比特人"或许是存在的。

印度尼西亚的弗洛勒斯岛面积不过1.4万平方公里,与北京市相当。在这个小岛上曾经居住着一群弗洛勒斯人。它们同样受到岛屿侏儒法则的影响,身材非常矮小。根据已知的化石,它们的身高只有1米至1.1米,体重约为25公斤。

值得注意的是,现代人的六岁小孩平均身高已经超过1.1米。这不禁让人想起《指环王》中的霍比特人,所以弗洛勒斯人又被称为"霍比特人"。从分类学的角度来看,弗洛勒斯人和我们属于同一属,也是已知体型最小的人类。

弗洛勒斯人的祖先是直立人,大约在20万年前或更早迁徙到弗洛勒斯岛上。与大陆相比,岛上的资源非常有限,直立人经常面临食物短缺的困境。久而久之,那些个子矮小的直立人因为吃得较少而有更多的生存机会。因此,矮小的基因一代一代传承下来,最终演化成了弗洛勒斯人。生物进化多次显示,在岛屿上会发生一些奇怪的事情。

从弗洛勒斯岛上其他动物的体型变化,我们也能感受到岛屿规则的强大。当时岛上还存在着一种弗洛勒斯剑齿象,身高仅有1.5米,体重不过公斤。而弗洛勒斯剑齿象在陆地上的同类——剑齿黄河象则高达.8米,重达12吨。

根据岛上的化石,科学家可以还原出这样一个有趣的场景:个子矮小的弗洛勒斯人用适合他们尺寸的石器猎杀体型迷你的弗洛勒斯剑齿象。

然而,并非弗洛勒斯岛上的所有生物都会自动变小以适应矮小的弗洛勒斯人。除了岛屿侏儒化,弗洛勒斯岛上的生物也会发生岛屿巨人化。

因此,当时的弗洛勒斯人还会遭遇体型是普通褐家鼠两倍大的弗洛勒斯巨鼠。由于缺乏天敌,这些巨鼠甚至不会对人类构成威胁。不过,看似可怕的弗洛勒斯巨鼠并不会威胁到弗洛勒斯人的生存,它们的主要食物除了特定类型的昆虫外,主要是素食。

为什么物种在孤立环境下会发生巨变?

进化的孤立实验的一个假设是"岛屿规则"。该规则指出,当物种在岛屿上定居后,较小的物种往往会进化成为其陆地祖先的超大型版本,而较大的物种则往往会进化成为较小的变异体。

这些过程被称为岛状巨人症和岛状侏儒症。物种之间采取这样的进化路径是为了填补可用的生态位,这些生态位通常不同于它们在大陆上所填补的生态位。

该规则最初由进化生物学家LeighVanValen提出,并基于年哺乳动物学家J.BristolFoster的研究,因此也被称为"福斯特规则"。自那时以来,许多观察研究证实了岛屿规则,甚至有证据表明,引入岛屿的新物种将更快地进化以填补可用的生态位。

举个例子,一群候鸟可能发现岛上缺乏哺乳动物和爬行动物的捕食者,从而打开了曾经禁止它们进入的地面生活环境。这些鸟可以自由地生长,并在树冠下觅食,最终失去了飞翔的能力。

这个故事似乎解释了新西兰无飞鸟类的起源,其中包括身高达6英尺的巨型恐鸟,是已知最高的鸟类。这些巨型动物因为体型庞大和在环境中的主导地位而享有许多好处,如面对较少的捕食者、更广阔的活动范围、更丰富的食物资源以及在艰难时期更好的生存能力。

这些物种在大约年前只存在于岛屿上,当人类到达这些岛屿发现了它们并开始捕猎,皆最终灭绝了。

相反,大型物种可能会发现岛屿生活受到限制,因为与大陆相比,岛屿的空间和食物更加有限。因此,进化可能会选择更小的体型,因为小型体型需要更少的能量,因此更容易生存和繁殖。

这就是海峡群岛侏儒猛犸象小型化的理论。据说,一群哥伦比亚猛犸象为了寻找食物而前往圣劳伦斯岛。随着时间的推移,该岛与大陆隔绝,食物变得稀缺。体型较小的猛犸象更容易生存和繁殖,它们在种族间互相传递了这种缩小体型的基因。

由于该岛屿缺乏大型捕食者,这种进化策略被证明非常成功,不到20,年的时间里,巨大的哥伦比亚猛犸象进化成了一个新物种,一种相对较小的侏儒猛犸象。

需要明确的是,岛屿规则并未规定所有进入岛屿的物种都必须缩小或放大体型。它只是指出,如果生态位变得可用并且体型变化有助于生存和繁殖的成功率,那么这种变化是可能的。

这种有限的生长也可能解释了雅拉瓜矮壁虎和矮脚鸡的进化原因。壁虎以微小的昆虫为食,填补了北美大陆上许多食虫动物所没有的生态位。事实上,岛屿规则可以解释为什么岛屿上有如此丰富的特有物种,特别是在被认为是生物多样性热点的加勒比海地区。

当然,科学规则只是暂时的。如果出现新的证据,科学家们准备修改或完全放弃这些假设。在生物地理学这样一个新兴领域,岛屿规则是否真的起到解释作用仍然是一个开放且有争议的问题。

岛屿规则只是生物学的偶然性影响?

一项系统审查发现,对岛屿规则的实证支持很低,而另一项分析认为该规则只是针对"一些特定进化分支模式"的认可。后者的作者得出结论,"与其说是规则,不如说岛屿的大小演变可能受到不同岛屿的生物和非生物特征、所讨论物种的生物学和偶然性的共同影响"。

这让我们回到最近发现的纳米变色龙。马达加斯加大陆以其丰富的生物多样性而闻名,纳米变色龙在这里演化,虽然它似乎遵循着岛屿规则,但同一地区也存在着该物种的近亲,克氏变色龙(Brookesiakarchei),它的体型是纳米变色龙的两倍。

如果纳米变色龙的进化是为了填补生态位,那么为什么相同的环境压力没有导致克氏变色龙缩小体型呢?如果岛屿规则并不适用,那么是什么导致了纳米变色龙体型的缩小?

岛屿规则为我们提供了对进化过程中物种适应和变化的深入理解。通过观察岛屿上的生态位和环境压力,我们揭示了物种体型变化的潜在原因。然而,这仅仅是生物地理学中的一小部分谜题。正如科学中常见的情况一样,随着我们不断发现新的证据,我们将有更多证据来回答这些问题。

我是惜汐,

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