鸟类眼睛的特征和它们的生活习性有很大关系

如果要你从鸟类的一项“特征”中猜出它的生活环境和饮食习惯,你会选择哪样特征呢?大部分人(包括我)可能都会讲翅膀。毕竟翅膀是鸟类最大的特征,过去也确实有研究显示可以通过鸟类翅膀的长度与形态来推测它们的习性。不过一项新的研究指出,比起翅膀,鸟类的“眼睛”更能体现它们的生活环境与习性。

鸟类眼睛的特征和它们的生活习性有很大关系

先聊聊什么是“生态形态学”

为了适应所处的生态环境,生物往往会有相对应的生理特征。例如生活在无光环境的生物,大多会降低视觉的重要性,改为发展更敏锐的嗅觉或触觉能力。除了生态环境,生物也会根据其饮食发展相对应的生理特征。例如生活在加拉帕戈斯群岛(科隆群岛)上的达尔文雀(启发达尔文演化想法的鸟儿),其鸟喙的尺寸与形状会高度适应食物来源。

这种研究生物形态适应生态环境的学科被称为生态形态学(Ecomorphology)。该学科认为,生物体所表现出的形态特征会受到其所处生态环境的直接或间接影响。因此生态形态学旨在透过测量与行为相关的性状以及生物体的适应性构造,来将生物形态与生态环境联系起来。

达尔文雀的鸟喙尺寸和形状差异很大,而这反应了它们的食性。
达尔文雀的鸟喙尺寸和形状差异很大,而这反应了它们的食性。

而科学家们在对鸟类的许多形态特征如翅膀、尾巴和鸟喙等进行深入研究后,确实找出这些特征与生态间的关联,并且也能用这些特征来回推鸟类的生态环境与食性。不过,来自佛罗里达大学生态系统保护实验室的博士毕业生伊恩·奥斯普雷心中一直有个疑问,关于鸟类特征与生态环境的研究中,为什么没有与“眼睛”相关的研究?

鸟类眼睛与生态环境的关联

鸟类的味觉和嗅觉较不发达,因此大部分鸟类主要依靠视觉来导航、寻找食物和躲避掠食者,而这就让它们在陆生脊椎动物中,有着相当大的眼睛/身体比例。大眼睛不仅让鸟类拥有出色的距离和色彩辨识能力,同时它们也有着顶尖的空间识别与物体对焦能力。不过,拥有这些能力要有相对应的处理器。

大眼睛所带来大量的视觉信号,需要一定发展程度的神经系统才能处理,而这就会进一步增加大脑的体积。鸟类的另一大特征就是“飞行能力”,为此它们发展出轻量化与流线性的身形。如果鸟类今天选择强化自己的视觉能力,就会让头部体积变大,但当头部体积变得太大,就会影响到它们的飞行能力。

为了维持飞行能力,鸟类在头部体积增加的情况下,也必须改变自己的体型,以此避免出现头重脚轻的情况。因此鸟类的眼睛大小与其体型会达到一个平衡,这就让我们能藉由眼睛大小来推测该鸟类的体型。另外大眼睛虽然有着出色的光捕捉和动态对焦能力,但面对强光也容易产生 综合以上想法,奥斯普雷认为鸟类的眼睛应该是很好的生态形态学研究重点。

为了证明上述的想法,奥斯普雷在秘鲁的森林中花费五年的时间测量鸟类的眼睛尺寸。在他测到的十几种鸟类中,眼睛的尺寸确实能有效回推鸟类的生活环境和食性。不过他想知道这种模式是否能适用所有鸟类,而不仅仅只是秘鲁的鸟类,于是他开始搜寻有关鸟类眼睛尺寸的生态形态学相关研究,但他发现这方面的研究非常少。过往关于鸟类眼睛的研究,通常只包括几十个物种并只在特定区域进行研究。不过至今没有这种大规模的物种与全球性分析也很正常,在全球七大洲上有超过8000种的鸟类,若真要施行这种测量鸟类眼睛尺寸的实验,那所耗费的人力、物力、财力和时间想必非常可观!

在没有足够数据的情况下,奥斯普雷却在一个让人想不到的地方找到大量鸟类眼睛尺寸的完整数据。

鸟类的多样性非常高,种类超过8000 种。
鸟类的多样性非常高,种类超过8000 种。

尘封的论文,记载了全球4000 多种鸟眼数据

奥斯普雷在查阅资料的过程中,意外发现一个在芝加哥大学攻读博士的学生斯坦利·里特兰在1980年代所撰写的文章。在该文章中,里特兰记录了4000多种鸟类眼睛尺寸的详细数据(其实不只有鸟类,哺乳类和爬虫类动物他都一并纪录)!这些数据是怎么来的呢?是里特兰跑遍全美各地的博物馆,从馆藏的酒精标本中测量而得。

那么为什么如此大量宝贵的数据,没有太多学术界的人知道呢?因为里特兰在获得博士学位后就离开学术界,也没有将他收集的数据发表在任何学术期刊上,因此这些数据就这样静静地躺在芝加哥大学的图书馆中,直到奥斯普雷这个伯乐相中这些数据并开发其中的价值。

奥斯普雷从文章中选取了2777种鸟类的数据,并将各鸟类物种的眼睛尺寸数据依体重进行标准化。在这个过程中,奥斯普雷排除那些因生活在极端光照环境下而有格外大眼睛的鸟类,如老鹰和猫头鹰,而把注意力放在白天捕食的陆栖鸟类身上。

鸟眼的大小,与环境及食性密切相关

分析结果显示,鸟类的眼睛大小确实与生活环境高度相关。无论鸟类所处的纬度为何,只要是在接近森林底层等阴暗处狩猎与觅食的鸟类都长着大眼睛,因为大眼睛能让它们在阴暗的环境中捕捉到更多的光信号。相反,那些在天空翱翔时间较长的鸟类则长着较小的眼睛,因为这样能减少眩光的影响。

鸟类眼睛的特征和它们的生活习性有很大关系

除了与生活环境有关,鸟类眼睛的大小也与食性密切相关。大眼睛不仅能吸收更多光线,还能增加焦距和解析度,这就相当于给相机加装一个长焦镜头。不论是生活森林底层还是开阔环境的鸟类,只要是以昆虫和其他小型动物为食,往往具有更大的眼睛,因大眼睛能远距离发现猎物,并在追捕的过程中持续锁定猎物。而吃花蜜和果实的鸟类,眼睛相对最小,这可能是因为它们在寻找食物时,更多是依赖颜色而非形状。

虽然这个研究并没有将里特兰的数据全部分析完,但目前的结果已经显示鸟类的眼睛大小这单一特征,比起翅膀、尾巴和鸟喙等其他特征,更能有效预测鸟类的体型、食性、生活环境和运动方式。

那么这个研究能给我们怎样的启示呢?

首先是鸟类保护。近来随着农地的开发与森林的砍伐,造成越来越多的森林破碎化问题。根据现有的研究指出,有着大眼睛的鸟类确实会避开光照强烈的农地和森林边缘,躲进日益减小的森林栖地之中。而当这些鸟类躲在狭小又破碎的森林之中,很容易就会灭绝。因此根据这个研究的结果,未来我们可以从鸟类的眼睛大小来判断它们在农地开发区会受到怎样的影响,这样就能事先进行开发区的调整与鸟类相关的保护措施。

鸟类的眼睛具有瞬膜,在保护眼睛的同时还能保有部分视觉。
鸟类的眼睛具有瞬膜,在保护眼睛的同时还能保有部分视觉。

第二是动物标本作为研究动物形态的价值。过往科学界对于动物形态的资讯,大多仰赖田野调查的实际测量。但很多时候,动物处在难以抵达的环境,这就让测量的难度大增。而这个研究的结果显示,保存良好的动物标本也能很好地还原动物的真实形态。这就告诉生态学家,面对野外难以取得的动物形态资讯,或许可以在博物馆的标本中找到。

最后,我觉得这篇研究很好的呼应了“动物保护”的概念。如果里特兰的文章与博物馆中的动物标本都没有保存,那就不会有这篇研究了。回到现实世界也是,很多时候人们都觉得生物动物保护没有价值,但你怎么知道呢?或许某些物种在未来的某一天能被人们发现其中的价值,但如果我们没有做好动物保护,就只能让这种价值随着物种灭绝而消逝。

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