入侵物種提供了一個難得的研究機會,因為它們經常在與原棲息地非常不同的新環境中生存。其中一個物種是杰克遜的三角變色龍(Triocerus j. xantholophus),它在20世紀70年代被意外引入夏威夷群島。
我們今天發表在《科學進展》雜志上的研究表明,夏威夷變色龍的社會信號比它們在東非的原始棲息地的個體要亮得多——這可能是快速進化的一個例子。
1972年,大約36只杰克遜的變色龍從它們的故鄉肯尼亞來到夏威夷的瓦胡島,準備做寵物交易。
這些變色龍在抵達夏威夷時已經有點磨損了。在它們在內羅畢被送上飛機的幾天前,就已經開始了漫長而費力的旅程。
入侵的變色龍來到了夏威夷群島——世界上最與世隔絕的群島。維基共享
據說,瓦胡島的寵物店主羅賓·文圖拉(Robin Ventura)打開了花園里的板條箱,讓它們呼吸新鮮空氣,并有機會恢復。據推測,他低估了變色龍移動(和恢復)的速度——它們很快地分散到周圍地區。
這個最初的種群代表了一次偶然的入侵,隨后變成了進化過程中一個沒有計劃的實驗。當一個有豐富多彩的社交展示的動物——從一個有很多鳥類和蛇捕食者的種群——被引入一個幾乎沒有捕食者的島嶼時,會發生什么?
我們預測,由于夏威夷變色龍相對不被捕食,它們的表現將比肯尼亞變色龍更精致、更明亮。我們還預測,當它們被東非的捕食者,如鳥類和蛇看到時,它們會更顯眼。
在動物王國里,明亮或五顏六色的展示能吸引眼睛銳利的捕食者的注意。這降低了單個動物的生存可能性,進而降低了其繁殖適合度(或遺傳給后代的基因數量)。
當生存受到威脅時,自然選擇就像剎車一樣,停止了顏色的進一步修飾,或者將鮮艷的顏色轉移到捕食者不太容易看到的身體部位。
例如,許多種類的蜥蜴都有明亮的顏色隱藏在它們的下面或喉嚨。在南非,雄性奧格比扁蜥蜴會通過抬高下腹、露出喉嚨來向對手發出信號。
另一方面,引人注目的表現也可以提高健康。例如,更聰明或更鮮艷的雄性可能更容易接近雌性,要么通過贏得競爭對手的比賽,要么只是表現得對雌性更有吸引力。
這種生存與適應之間的拉鋸戰在具有固定或季節性色彩的物種中得到了充分的證明。例如,當危險的捕食者分享他們的溪流時,孔雀魚變得不那么鮮艷了。然而,對于像變色龍這樣的顏色動態變化的動物,人們卻知之甚少。
雖然我們很了解變色龍是如何改變顏色的,但我們不知道當環境中有更多捕食者時,它們是否會調整自己的表現。也可能是自然選擇阻止了它們產生顏色信號,這些顏色信號的色彩或亮度超過了一定的閾值。
為了驗證我們的預測,我們前往肯尼亞和夏威夷研究野生變色龍的顏色變化。
變色龍是很好的研究對象,因為它們有很強的刺激反應。你可以把它們放在樹枝上,遠離它們經常出沒的地方,給它們一個假的捕食者或另一只變色龍,它們會把所有的注意力都放在刺激上,而完全忽略你!
我們給每只雄性變色龍展示了一個競爭對手,一個雌性,一個捕食鳥類的模型和一個捕食蛇的模型——每一只都進行了一對一的互動。在展示期間,我們用光學光譜儀測量了它們的顏色。
這個儀器可以讓我們量化顏色的兩個指標:色度對比(本質上是它們有多鮮艷)和亮度對比(它們有多明亮)。然后,我們就可以估計出一個展示變色龍的觀察者有多容易被發現——無論是另一只變色龍,還是鳥或蛇的捕食者。
我們還測量了形成變色龍信號背景的多葉植被。通過這種方式,我們可以估計在特定的背景下,變色龍有多容易被發現。
結果特別令人興奮,超出了我們的預期。我們發現夏威夷變色龍在與雄性競爭和向雌性求愛時比肯尼亞變色龍表現得更亮。他們在夏威夷背景下比在肯尼亞背景下更引人注目。
這與科學家們所說的“地方適應”是一致的。這是一種想法,信號將被微調,以便在使用環境中更容易被檢測到。
對于夏威夷變色龍來說,更明亮的一個意想不到的結果是,它們也更容易被本土捕食者發現。
有趣的是,與蛇相比,這種效應在面對鳥類時更為明顯——可能是因為蛇的顏色辨別能力不如鳥類。最后,夏威夷變色龍比肯尼亞變色龍變色的能力更強——它們變色的范圍更廣。
我們不能完全確定夏威夷變色龍發出的更亮的信號代表著快速進化。這種程度的顏色變化也有可能是由于可塑性,也就是動物由于普遍的環境條件而改變到不同的狀態。
然而,可塑性本身是可以進化的——變色龍的顏色變化可能是進化變化和可塑性的結合。
馬丁·懷廷(Martin Whiting)就職于麥考瑞大學。他接受了澳大利亞研究委員會的資助。