鍬甲科(Lucanidae)是鞘翅目(Coleoptera)中一個(gè)比較古老而獨(dú)特,且在演化過程中具有重要節(jié)點(diǎn)意義的昆蟲類群。目前世界范圍內(nèi)已知超過100屬1800種。中國(guó)是鍬甲科物種分布數(shù)量極高的區(qū)域之一,記錄了近四百余種。
鍬(qiāo)甲科成蟲一般取食樹木汁液或腐爛水果,幼蟲以朽木和腐殖質(zhì)為食,能幫助分解朽木,在森林生態(tài)系統(tǒng)、養(yǎng)分循環(huán)和木材分解過程中發(fā)揮重要作用,已有多個(gè)物種被認(rèn)為是森林生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的重要指示生物。此外,由于大部分雄性鍬甲有發(fā)達(dá)多變的上顎且形似鹿角,因此也被稱為stag beetle(鹿角蟲),它們體色艷麗, 厚重的鞘翅宛如披掛的鎧甲英俊威武,這便是鎧甲勇士的由來。
鍬甲科這個(gè)類群在確定物種關(guān)系時(shí)是極其困難的。近些年來,得益于分子系統(tǒng)學(xué)的快速發(fā)展,世界范圍內(nèi)對(duì)鍬甲的形態(tài)、分類研究已經(jīng)較為清晰,形態(tài)學(xué)和分子學(xué)交叉驗(yàn)證了鍬甲科昆蟲形態(tài)多樣復(fù)雜,種內(nèi)存在復(fù)雜的雌雄二型,尤其雄性多型及不同色斑型。
為了使更多的愛好者了解其特征,本文以長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)分布和拍到的褐黃前鍬甲(Prosopocoilus blanchardi )和斑股深山鍬甲指名亞種(Lucanus dybowski dybowski)為對(duì)象,對(duì)鍬甲科昆蟲中存在的雌雄二型、雄性多型和不同色斑型現(xiàn)象,以及關(guān)于雄性顎型差異原因的猜想跟大家作簡(jiǎn)單分享。
雌雄二型的秘密
雌雄二型現(xiàn)象在生物界非常普遍,它指的是同種生物中,雄性和雌性個(gè)體在外觀上存在顯著差異,這種現(xiàn)象在鍬甲中尤為明顯。
雄性鍬甲通常有著夸張的大顎,這些大顎看起來像巨大的鉗子,有些鍬甲的顎占據(jù)體長(zhǎng)一半,有的甚至超過頭胸腹長(zhǎng)度之和。相比之下,雌性鍬甲則沒有這么夸張的顎,它們的身體更為小巧、圓潤(rùn),上顎也沒有雄性那樣兇猛。如圖A-1,A-3; B-1,B-2所示:
圖A-1 褐黃前鍬甲(大顎型雄性)
圖A-2 褐黃前鍬甲(中小顎型雄性)
圖A-3 褐黃前鍬甲(雌性)
圖B-1 斑股深山鍬甲指名亞種(雄性)
圖B-2 斑股深山鍬甲指名亞種(雌性)
這種差異的原因主要來自性選擇。在鍬甲世界中,雄性需要爭(zhēng)奪交配機(jī)會(huì),而雌性通常對(duì)交配對(duì)象有較高的選擇性。雄性鍬甲的上顎不是擺設(shè),它們用來和其他雄性打斗,爭(zhēng)奪配偶和棲息地。這種“武器化”的進(jìn)化模式,使得雄性和雌性在體型、形態(tài)上呈現(xiàn)出了鮮明的差異。
雄性多型的智慧
除了雌雄二型,鍬甲中還存在一種更為復(fù)雜的現(xiàn)象——雄性多型。這意味著在同一物種雄性之間也可以有明顯不同的顎型和色斑型。
↑ 如圖,1-3斑股深山指名亞種(雄性)有三種顎形且體長(zhǎng)不一。顎形差異尤其體現(xiàn)在上顎基部的齒突上,大顎型明顯長(zhǎng)且粗于其他小齒,而小顎型齒突大小基本一致。4為斑股深山指名亞種雌性。
↑ 圖D來源:中華鍬甲3,2017。
1-5中,褐黃前鍬甲體色差異明顯,由褐色、深褐色至黑色不等;1的顎形在主內(nèi)齒下部有一個(gè)額外的突起;8中小顎型上顎表面光滑,幾乎沒有齒突。
鍬甲的上顎發(fā)揮著巨大作用。在交配季節(jié),雄性之間會(huì)為了爭(zhēng)奪雌性展開激烈的對(duì)抗,大顎型雄性在對(duì)抗中無疑更具優(yōu)勢(shì)。小顎型雄性的上顎則相對(duì)縮小,看起來并不威武。鍬甲的飛行能力弱,棲息地范圍較為寬廣,因而在食物的獲取上,體型鄂型差異不會(huì)引起相互之間的競(jìng)爭(zhēng)。那么在配偶選擇上,雌蟲釋放了信號(hào),吸引了眾多“追求者”,它如何選擇?而存在顎形差異的雄性們?cè)撊绾伪憩F(xiàn)自己呢?
有研究表明鍬甲在博弈論模型下存在三種生殖策略:大顎型雄性采用爭(zhēng)斗策略,中型雄性采用守衛(wèi)策略,小顎型雄性采擬雌策略。這是一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象,具體而言,當(dāng)3種表型的雄性同時(shí)共存競(jìng)爭(zhēng)時(shí),反倒是小顎型雄性表現(xiàn)出最大的相對(duì)優(yōu)勢(shì),即與雌性接近的時(shí)間最長(zhǎng)。究其原因,盡管其在外部形態(tài)上不占優(yōu)勢(shì),但考慮到小顎型雄性在外部形態(tài)上與雌性高度相似,大顎型、中顎型雄性視其為雌性,放棄與之爭(zhēng)斗,則使得小顎型雄性有更多時(shí)間接近雌性。
到底是什么原因?qū)е铝诵坌远嘈停?/p>
我想到了三種可能性:一是在資源豐富、營(yíng)養(yǎng)充足的環(huán)境中,幼蟲有可能發(fā)育成“大顎型雄性”,這樣它們成年后可以在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)上風(fēng);反之在資源匱乏的情況下,幼蟲可能發(fā)育成“小顎型雄性”。二是它們的顎形差異是由基因控制的,也就是大顎型的后代可能是大顎型,小顎型后代是小顎型。三是后代雄性顎型的隨機(jī)分配。真相究竟如何?這也是我們后續(xù)所要研究驗(yàn)證的方向。(文/周利陽 圖/袁明 周利陽 詹志宏 審核/郭明 編輯/師杜娟)
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