為何蝙蝠的翅膀不像鳥類那樣多樣化?
蝙蝠和鳥類的翅膀雖然都能助其翱翔天空,但其演化過程卻大不相同。最新研究發現,蝙蝠翅膀與腿部的演化是緊密相關的,這可能限制了牠們像鳥類一樣廣泛適應各種生態環境的能力。
蝙蝠是一群多樣性極高的動物,無論是爬上其他動物吸血、從樹葉間捕捉昆蟲,還是像蜂鳥一樣盤旋於熱帶花朵間吸食花蜜,蝙蝠都能依賴不同形態的翅膀來完成這些行為。然而,為何我們從未見過像鴕鳥那樣無法飛行、而在地面奔跑的蝙蝠,或像信天翁般長期生活於海洋上的蝙蝠呢?
康奈爾大學的研究團隊或許找到了答案。他們發現,與鳥類不同,蝙蝠翅膀與腿部的演化是相互聯繫的,這使它們難以像鳥類那樣適應多樣的生態角色。
研究人員原本預期蝙蝠的演化過程會與鳥類相似,即翅膀與腿部會獨立演化,從而更靈活地適應各自的功能需求。但結果大相逕庭,這一發現令研究團隊感到相當驚訝。該研究由康奈爾大學生物醫學科學系助理教授Brandon Hedrick和博士後研究員Andrew Orkney共同完成,並於11月1日發表於《自然生態與演化》期刊上。
研究團隊測量了來自世界各地111種蝙蝠和149種鳥類的翅膀與腿骨的長度,數據來源包括博物館的標本X光影像,部分標本來自康奈爾大學脊椎動物博物館。研究顯示,無論是蝙蝠還是鳥類,同一物種中,翅膀內的骨骼(如指骨、橈骨、肱骨)或腿部內的骨骼(如股骨、脛骨)形狀之間都有著高度相關性。然而,當比較翅膀與腿部之間的相關性時,鳥類幾乎沒有關聯,而蝙蝠的關聯性卻非常強。
受限與腿部結構的關聯
這意味著,蝙蝠的前肢(翅膀)與後肢(腿部)並未像鳥類那樣獨立演化,而是聯動變化的。例如,當蝙蝠的翅膀形狀發生改變時,其腿部也會相應地改變,這限制了它們適應新環境的能力。相比之下,鳥類翅膀和腿部的獨立演化,可能正是它們能夠在各種生態中大放異彩的原因。
這項研究結果也讓人不禁想起翼龍這類已滅絕的飛行爬行動物。翼龍擁有類似蝙蝠的膜質翅膀,並且其形態上更加多樣,從捕食昆蟲的小型物種到與恐龍體型相當的巨型物種應有盡有。研究人員提出疑問:「翼龍演化的成功秘訣究竟是什麼?」
隨著這項新發現,研究團隊開始重新深入研究鳥類骨骼的演化過程。雖然他們證明了鳥類翅膀與腿部的演化是相互獨立的,並且這可能是鳥類演化成功的重要原因之一,但究竟鳥類為何能達到這種獨立性,以及這種獨立演化是在何時發生的,仍有待進一步探索。
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首圖來源:Nature Ecology & Evolution (CC BY 4.0)
圖片來源:Nature Ecology & Evolution、Jason Koski/Cornell University (CC BY 4.0)
參考論文:
Evolutionary integration of forelimb and hindlimb proportions within the bat wing membrane inhibits ecological adaptationNature Ecology & Evolution
延伸閱讀:
1、「日本山雀」會透過翅膀手勢表達「您先請!」