賴以生存的尾巴:月光蛾對抗蝙蝠的秘密武器
在一對互補的研究中,研究人員通過鳥類和雌蛾的眼睛仔細觀察月光蛾(Actias luna)的尾巴,以測試尾巴在捕食和性選擇中的作用。科學家們在大約十年前就已經知道,月光蛾–以及其他相關的絲蛾–利用它們長長的、拖著的尾巴來誤導蝙蝠的攻擊。
佛羅里達州自然歷史博物館的博士生、兩項研究的主要作者朱麗葉-魯賓說:”它們的後翅背面有一些突起,末端是扭曲的、杯狀的槳葉。從與蝙蝠和飛蛾在飛行室的實驗工作中,我們發現這些結構似乎能以這樣一種方式反映蝙蝠的聲納,蝙蝠經常將它們的攻擊對準尾部而不是主體。”
為一種特定功能而進化的特徵往往可以被自然選擇用於另一種功能,魯賓想知道月光蛾扭曲的尾巴是否會帶來任何額外的好處或隱藏的成本。
月光蛾長長的拖尾似乎有一個單一的功能,幾乎沒有任何缺點。資料來源:蝙蝠插圖,出自阿爾西德-德-奧比尼的《美洲航行》(1846-1847)。飛蛾插圖來自《外來昆蟲學插圖》(1837年),作者Dru Drury。
絲蛾在三個大陸上多次獨立地進化出了尾巴,而且這些附屬物的長度可以有很大的不同。一些物種的後翅可以延伸到飛蛾翼展的兩倍以上,而且尾巴越長,飛蛾就越有可能成功地挫敗徘徊的蝙蝠。
但是,絲蛾的尾巴遠不是單調的誘餌,只為聲納感應的蝙蝠而設,它們往往在視覺上令人驚嘆,就像風箏後面拖著的裝飾性流蘇。在整個動物和植物王國中,許多最多彩和誘人的結構被用來吸引配偶或授粉者,科學家們懷疑絲蛾尾巴可能也是如此。
這種單一性狀的雙重功能並不是沒有先例。草莓毒鏢蛙(Oophaga pumilio)鮮豔的顏色既能阻止捕食者,又能幫助雄性吸引配偶;雄性鹿和其他有蹄類動物用它們的鹿角來擊退對手,並向雌性發出活力的信號;使用咔噠聲或鳴叫聲來破壞蝙蝠迴聲定位的蛾子,在求愛時可以用同樣的聲音譜寫二重唱。
月光蛾既沒有產生聲音的嘴,也沒有聽到聲音的耳朵,但它們有敏感的眼睛和強大的探測氣味的觸角。當雌性月光蛾準備交配時,它們會棲息在一個地方,並釋放出一種信息素,其中的一個分子就足以觸發雄性的觸角感知。密切相關的印度月光蛾(Actias selene)的雄性可以從六英里以外找到雌性,只要沿著信息素羽流找到它的源頭。
魯賓說:”我們不知道每天晚上有多少隻雄性飛向雌性,她完全有可能叫來多個追求者,並有可能讓她挑選。”
魯賓對這一想法進行了測試,設立了交配實驗,將一隻雌性月季蛾與兩隻雄性月季蛾圍在一個飛行箱中:一隻有正常的後翅,另一隻去掉了尾巴。
最初,數據似乎表明,雌性更喜歡翅膀保持完整的雄性,但額外的控制實驗表明,這更可能是去除尾巴的附帶影響。在試驗中,兩隻雄性都被剪掉了翅膀,其中一隻又粘上了尾巴,它們的交配成功率沒有區別。
尾巴是否使月光蛾對蝙蝠來說是隱形的,但對鳥類來說卻很顯眼?
在證明了尾翼可能不會帶來生存以外的任何額外好處之後,魯賓想看看它們是否有任何明顯的缺點。它們的長尾巴通過創造一個誘餌目標,有效地甩開了追捕的蝙蝠,但蝙蝠並不是月光蛾必須避免的唯一對手。它們的電綠色的尾巴上有明亮的粉紅色的邊框,這可能會使月光蛾被鳥類和其他在白天狩獵的視覺導向的捕食者註意到。
其他生物體也要面對類似的權衡問題。螢火蟲的生物發光顯示使雄性更容易找到潛在的配偶,但這也使它們在夜間的青蛙和壁虎面前脫穎而出。
月光蛾的生命非常短暫,在此期間,它們可以承受失去一兩條尾巴。一旦它們從繭中出來,蛾子在死亡前有大約一周的時間來尋找配偶和繁殖,這就創造了非常緊張的成年期,在這個時期,熬過夜晚是最重要的。
月光蛾在白天大多不活動,減少了它們在半空中被抓住的機會。然而,如果它們不能很好地隱藏自己,它們就有可能無法存活到入夜。
魯賓想知道,在這種高風險的捉迷藏遊戲中,它們視覺上精心設計的尾巴是否使月光蛾處於不利地位。為了找出答案,她和她的同事們用糕點麵團包裹黃粉蟲,麵團的形狀和大小與月光蛾的身體一樣,他們在上面附著真正的翅膀,其中一半有尾巴。他們把這些飛蛾的複製品部分地藏在鳥舍的樹枝和樹葉中,然後連續引入卡羅萊納州的鷦鷯(Thryothorus ludovicianus),記錄這些鳥找到並吃掉了多少零食。
結果表明,尾巴對鳥類找到假蛾子的能力沒有影響。魯賓說,這對我們來說可能很奇怪,因為我們是這種視覺導向的動物。但有證據表明,當鳥類試圖從背景圖案中區分食物時,可能會依賴圖像。
人類也會這樣做。當試圖完成”Where’s Waldo”的謎題時,人們經常在掃描頁面時尋找Waldo襯衫上特有的紅色水平線。有可能是月光蛾的尾巴與鳥類在覓食時期望看到的典型飛蛾和蝴蝶的模樣不一致,這相當於Waldo穿著一件純紅色的襯衫,而不是他標誌性的條紋。
雖然不能說明所有的絲蛾,但這些研究表明,這些令人驚嘆的複雜結構在月光蛾中是為了一個單一的功能而進化的。
魯賓說:”當我們在動物身上看到這些非常明顯的身體特徵時,我們往往會被我們聽到的關於它們的故事所吸引。一個是顯眼的特徵是為了吸引配偶或與對手競爭,另一個是這些非常顯眼的特徵必須要有代價。這兩項研究表明,測試這些假設真的很重要。作為視覺生物,對我們來說很明顯的特質,對於獵殺牠們的捕食者來說可能並不突出,而我們認為有活力和誘人的特質,對潛在的伴侶來說可能並不那麼明顯。”