猫头鹰

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TUhjnbcbe - 2023/4/2 9:15:00

百种鸟百样嘴。

有的鸟嘴比脑袋还大,有的鸟嘴比身体还长。有的嘴壳弯曲如新月,有的嘴壳笔直如长矛。

鸟儿的饮食、体型、生活环境不同,嘴壳的形状大小也各不相同。千变万化的鸟嘴,万变不离其宗,鸟嘴大小、长短、弯直都符合一定的变化规律。依照规律,只要告诉你鸟儿的捕食方式,或者是让你听段鸟儿的歌声,你能八九不离十地猜出这只从未见过的鸟儿的嘴壳形状。反过来也成立,你看到一只鸟的嘴壳,可以猜出它的主要食物是什么,鸣啼音调是高还是低。

形态各异的鸟嘴,殊途同归,用途有3种:一是捕食,二是歌唱,三是散热。另外对于没有前肢的鸟儿来说,鸟嘴还是筑巢、梳毛、战斗的工具,不过这些庞杂的因素不影响大体规律,按下不提。

接下来根据气候、饮食和鸟鸣分类,我们来看看鸟嘴的形状变化规律。

气候

鸟嘴的大小与走兽四肢的长短一样,遵守艾伦法则(AllensRule)。艾伦是美国第一任鸟类学家联盟主席,年提出这项以他名字命名的生物规律总结。

艾伦法则:温血动物身体的延伸部分,比如四肢、尾巴、耳朵、嘴巴,因气温不同而有变化。生活在寒冷地区的动物比较短,生活在温暖地区的动物比较长。简单地说,冷的时候,身体团在一起,减小表面积有利于保温。热的时候,身体舒展扩开,增加表面积有利于散热。

虽然艾伦法则是生物界公认的既定原则,但是定量证据并不多。听起来很有道理,简单粗暴的艾伦法则到底对不对?澳大利亚墨尔本大学团队,用本地鹦鹉的实测数据证实了法则的正确:鹦鹉嘴随着气温有改变,越热,鸟嘴越大。

跟我们相比,鸟儿的体温更高,气温对它们的影响也更大。鸟嘴,裸露在空气中,没有羽毛遮盖的嘴壳上布满血管,是鸟儿与外界交换热量的重要器官。你看鸟儿睡觉时会把嘴巴塞到翅膀下,这是保温。鸟儿在水里时经常是单腿独立,单腿比双腿能减少一半的腿部散热。生活在澳大利亚的鸟儿,倒是不用担心保温问题,相反,散热才是它们考虑的重点。过去的一个多世纪,全球温度升高,澳大利亚的鹦鹉也随着气温变化,改变了它们的嘴巴大小。

团队测量了博物馆里只鹦鹉的标本,获得从年到年的对比数据,证实了鸟嘴大小符合艾伦法则。

一共5种鹦鹉,其中4种鹦鹉的鸟嘴有显著增大。穆拉加鹦鹉(Psephotellusvarius),红冠凤头鹦鹉(Callocephalonfimbriatum),红腰鹦鹉(Psephotushaematonotus),深红玫瑰鹦鹉(Platycercuselegans),从年到年,鹦鹉嘴的表面积增加了4%到10%。

短短的多年,鹦鹉嘴的尺寸发生了明显变化。鸟嘴尺寸与散热能力并不是单纯的线性关系,增加10%的嘴壳表面积,增加的降温能力要超过10%。尤其在极端炎热的环境下,大鸟嘴更具优势。

同样是澳大利亚的鸟儿,日本冲绳科学技术研究所(OIST)和捷克生物实验室的联合团队,测量了澳大利亚本土种吸蜜鸟的嘴壳形状,发现吸蜜鸟嘴壳与鹦鹉嘴的尺寸变化规律一致。在最冷的冬天,鸟嘴最小。而温暖的冬天,鸟嘴尺寸有所增加。

上图是澳大利亚夏天和冬天的气温地图,对应着3种鸟类的嘴壳尺寸。吸蜜鸟科(Meliphagidae),刺嘴莺科(Acanthizidae)和细尾鹩莺科(Maluridae)。

上图是*嘴吸蜜鸟(Meliphagaflavirictus)的嘴壳变化,低温比高温的影响更大。

另外,除了气温以外,湿度对鸟嘴尺寸也有影响。潮湿的夏天,湿度大散热更难,也意味着,鸟儿的嘴壳得长得更大才行。[百家号-法兰西is培根-未经授权请勿转载其他平台]

食物

气候影响鸟嘴的大小,而食物则影响嘴壳的形状。

进化论的火花正是被鸟嘴的形状而点燃。年,达尔文登陆太平洋上的加拉帕戈斯岛,看到岛上很多鸟儿长相差不多,但鸟嘴的形状有明显区别。达尔文观察鸟儿时发现,嘴壳形状不同的鸟儿,吃的食物各有不同。嘴壳短小的鸟儿吃小而软的果实,嘴壳粗大的鸟儿吃带硬壳的坚果。或许这些长相相似的鸟儿有同一祖先,后来因为选择食物的不同,才演化成不同形状的鸟嘴。鸟嘴演化的推测,打开了达尔文关于自然选择的思考之门。加拉帕戈斯岛上的小鸟也因此被命名为:达尔文雀。

我们熟悉的鸟儿,吃食不同,嘴形不同。比如:蜂鸟细长的嘴壳,能像吸管一样吸食花蜜。燕子短小宽阔的嘴壳,能在飞行中兜住昆虫。猫头鹰弯曲带钩的嘴壳,捕捉老鼠时能把鹰嘴扎进肉里。家鸭的扁平嘴壳,在大口吞进水草虾米时,能过滤掉其中的水分。不过,同是水禽的家鹅,嘴壳形状跟鸭子却有区别。

美国芝加哥大学奥尔森博士测量了42种,共计只游禽(雁形目)的嘴形,分析了摄取不同食物的游禽,嘴形变化的细节。

上图是鸟嘴形状。

研究发现,游禽的嘴形都适合滤食。当杂食的鸟儿吃越来越多的素食时,鸭状嘴在逐渐向鹅状嘴变化。

上图是鸭、鹅、天鹅的嘴形分类,此处,雁归于鹅类。图中从左到右的嘴形变化,对应的是鸟儿食谱中素食量增加,小鱼小虾量减少,另外,嘴壳的杠杆力量也有所增强。

上图是不同嘴形的鸟儿吃的食物分类,食物与嘴形的联系看得清清楚楚。不过食物不是鸟嘴嘴形唯一的影响因素,鸟儿的嘴壳长在脑袋上,鸟嘴的演变还受到颅骨形状的制约。

除了吃饭外,鸟儿还要鸣唱,嘴形的大小和形状都会影响鸟儿的发声。

鸣唱

日本冲绳科学技术研究所(OIST)和捷克生物实验室的联合团队,测量了种,共计只吸蜜鸟的鸟嘴形状,分析匹配的份鸟鸣录音,找出嘴壳形状对应的声音变化。

上图是团队对嘴形的分析,嘴形与叫声有明显对应。在吸蜜鸟中,嘴壳大的鸟儿,鸣叫节奏慢。嘴壳小的鸟儿,叫声更短促。嘴壳长且窄的鸟儿不仅嗓门更低,歌唱的声音也更绵长。而嘴形的其他细节,比如弯曲弧度,宽窄变化,对声音没有明显影响。另外,和你猜测的一样,个头越大的吸蜜鸟,声音越低沉。

团队收集的是澳大利亚本土吸蜜鸟的数据。澳洲吸蜜鸟起源于湿润的亚热带地区,来到澳洲之后,与其他地区的吸蜜鸟被华莱士线间隔分开,在澳洲大陆单独演化发展。在适应干旱内陆的过程中,吸蜜鸟演化出不同的形态和行为。

吸蜜鸟的鸟嘴形状,体现了多种功能综合在一起的成果。分析鸟嘴在调节体温、进食、鸣叫时的形状变化,我们能更清晰地理解演化规律。

演化过程中,鸟嘴的变化不能做到每个单变量都取最优选。于是,就有了现在千变万化的嘴形,加上五颜六色的色彩。正是演化之路,带给我们千姿百态的生物世界。

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