海蟾蜍:冷血的同类杀手

作者:PSG

海蟾蜍(Cane toad,拉丁名Rhinella marinusBufo marinus),又被称为甘蔗蟾蜍或美洲巨蟾蜍,是一种大型的两栖动物,身体长度通常达到10厘米以上。海蟾蜍原产于拉丁美洲,后来被人为引入到了加勒比地区和澳洲大陆上。海蟾蜍在动物界由于两件事出名:一是在引入海蟾蜍的国家和地区,它们的种群数量经历了快速的扩张,再加上缺少真正意义的天敌,因此成为了对生态环境破坏严重的入侵生物;二是海蟾蜍作为一个著名的冷血同类杀手,受到了许多动物学家和爱好者的关注。

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1. 海蟾蜍及其分布范围(蓝色为原栖息地,红色如人为引入栖息地)

同类相食(cannibalism)是动物界中一个非常普遍的行为,有超过1500种以上的动物被发现有同类相食的现象。但与大多数动物只是偶然发生或间歇性发生比,海蟾蜍的同类相食行为发生在其蝌蚪阶段,并且是持续和强烈的,它们的目标是同类的卵。值得注意的是,海蟾蜍蝌蚪不会对与它们同域分布的其它蛙类的卵下手,表明它们的目标非常明确,就是自己的同类。

有两个理论可以解释海蟾蜍的同类相食行为,即补充营养和消灭潜在的竞争者。对照实验表明,以同类卵为食的海蟾蜍蝌蚪80%以上能够在一个月左右完成变态发育过程,而在这期间每一只蝌蚪大概要吃掉35-59个同类的卵。与此相反,没有吃同类卵的蝌蚪死亡率达到50%以上,即便没有死掉,也没有一只能够在近两个月之内完成变态过程。因此,以营养丰富的同类卵为食,对于海蟾蜍蝌蚪的生长和发育非常重要。此外,以卵为食不仅使自身的生长和发育加快,还能够减少未来捕食和繁殖竞争对手的数量,以减小生存压力。

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2. 以同类卵为食的海蟾蜍蝌蚪

作为一个“杰出”的同类杀手,仅仅通过对卵的捕食来压制后辈是远远不够的,因为海蟾蜍通常将卵产在泥泞且杂草丛生的水塘里,很多卵得以被很好地隐蔽而逃过一劫。因此,海蟾蜍蝌蚪还进化出了一种化学武器来对同类的卵进行面杀伤,通过向水中释放化学物质以压制对手的生长和发育。

为了深入了解海蟾蜍化学攻击的生物学效应,科学家设计了严格的控制实验来进行验证。它们首先将海蟾蜍蝌蚪和卵放在同一个容器中,并用网纱将它们隔开,因此蝌蚪不能直接接触卵,但它们释放的化学物质可以透过网纱影响到卵。同时,有来自同一窝卵但是没有放置蝌蚪的容器则作为实验的对照组。经过72小时的孵化,所有的卵都孵化成了蝌蚪,此时将新孵化的蝌蚪转移到更大的容器中进行生长和发育,5天之后开始检测其生长和发育的指标。结果表明受到蝌蚪影响的卵所孵化的个体与单独孵化的卵相比,平均体长降低了11%,体重降低了45%,而发育过程中的死亡率则上升了40%。这一结果表明,仅仅通过化学攻击的方式,海蟾蜍蝌蚪就对同类的卵造成了有效的杀伤。

由于海蟾蜍作为入侵物种在澳洲等地造成了严重的生态灾难,因此如何对它们进行有效控制成为了一个迫切需要解决的问题。有保护生物学家认为,利用它们自身的化学武器“以彼之道还施彼身”,可能会是一个控制它们种群数量的可行方案。Anyway,通过物理捕食和化学攻击的双重手段压制自己的同类,也算是一个不那么常见且值得关注的自然现象了。对于美妙的大自然,还需要我们更多的了解和关注。

 

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参考文献

1. Crossland et al. 2011. Why be a cannibal? The benefits to cane toad, Rhinella marina [=Bufo marinus], tadpoles of consuming conspecific eggs. Animal Behaviour 82: 775-782.

2. Crossland and Shine. 2012. Embryonic exposure to conspecific chemicals suppresses cane toad growth and survival. Biology Letter 8: 226-229.

3. Cane toad: http://en.wikipedia.org/wiki/Cane_toad

4. Cannibalism (zoology): http://en.wikipedia.org/wiki/Cannibalism_(zoology)

5. Williams. 2011. Cane Toad Carnage. ScienceShot.

 

图片来源:

图1:来自Wikipedia条目Cane toad (参考资料3)

图2:来自ScienceShot: Cane Toad Carnage (参考资料5)

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