变异于欧亚大陆的蜂鸟却飞去美洲和食物抢食物？

澎湃新闻 2020-01-15 14:41 大字

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“亚洲无蜂鸟”是我们这些从小学课本里了解这种世界之最，进而对其产生兴趣的人群的一个打击。为了弥补这种遗憾，人们把外形、取食行为与蜂鸟极为相近，但是血缘上几乎不沾边的太阳鸟称为“亚洲蜂鸟”，甚至把一种蛾子错当成蜂鸟，最后取名为“蜂鸟鹰蛾”（Macroglossum stellatarum）。

蜂鸟鹰蛾

目前已知的338种蜂鸟几乎全部聚集于拉丁美洲，其中大多数种类分布在热带和亚热带的中美洲和南美洲，但也有一些种类生活于温带地区。鸟如其名，蜂鸟主要依靠花蜜为食，当然也会像其他鸟类一样捕食一些小昆虫。

然而2004年德国鸟类学家杰拉尔德·迈尔（Gerald Mayr）在德国的巴登符德堡州发现了3000万年前的蜂鸟化石，从而改变了一直以来被认为的蜂鸟是美洲土著的观念，也在蜂鸟进化的研究中迈出了重要一步。

这些蜂鸟化石保存于德国斯图加特的一个博物馆里。不同于其他较大体型的脊椎动物，蜂鸟并没有留下很多化石。在此之前，科学家们在巴西和巴哈马群岛的土层中发现了蜂鸟的化石。这些化石形成于地质时代的更新世时期，距今约260万到1万年。

迈尔新发现的蜂鸟化石并不是很完整，而且表现出的某些特征更像是雨燕，而不是现代蜂鸟。再加之蜂鸟一直以来被认为是美洲独有的鸟类，迈尔对其进行了更加仔细的观察与研究后，最终确认这是早期的蜂鸟化石，并将其命名为“欧洲蜂鸟”。

无论“亚洲蜂鸟”太阳鸟和蜂鸟鹰蛾与蜂鸟在外形及生活习性上如何地相似，我们都要承认它们之间并没有特殊亲缘关系的事实，反而似乎八竿子打不着的雨燕和蜂鸟却有着极深的渊源。

蜂鸟（左）可以悬空吸食花蜜，而太阳鸟（右）不可以

蜂鸟科、雨燕科及风头雨燕科同属于雨燕目，4200万年前它们的共同祖先生活在欧亚大陆上。为进一步探究蜂鸟的进化，加州大学伯克利分校的吉米·麦奎尔（Jimmy McGuire）和他的同事罗伯特·杜德利（Robert Dudley）用了长达十年的时间，收集了284个种类的蜂鸟种的451只个体的DNA数据，并绘制出了蜂鸟的系统发育树，将蜂鸟的进化过程较为完整地展现在公众面前。

蜂鸟的系统发育树

现有化石表明在大约4200万年前的欧亚大陆上，蜂鸟便开始从雨燕目种分化出来，随后踏上了前往美洲的道路。蜂鸟是不可能飞越海洋的，麦奎尔推测它们可能是通过当时的白令海峡的陆桥进入北美，然后向南来到南美洲。在更新世时期，白令陆桥对猛犸象等动物迁入美洲起到了重要的作用。

欧亚大陆与北美洲之间动物群的选择性交流

大约2200万年前，现代蜂鸟的祖先全部抵达了南美洲。南美洲为蜂鸟的爆发式进化提供了极佳的条件，尤其是安第斯山脉一带。比如在寒冷的高海拔地区，授粉昆虫相对较少，这就为蜂鸟的生存与发展腾出了空间。

蜂鸟善于利用生态位还体现在对孤立的山谷以及气候迅速变化的陡峭山坡的适应，另外安第斯山脉也为蜂鸟提供了栖息地，由此蜂鸟进化出了南美蜂鸟等九个不同的种。

随后一些种类的蜂鸟重新进入北美寻找栖息地。大约在500万年前，蜂鸟前后共六次进入加勒比海区域。其中一个起源于北美的蜂鸟类群——bee hummingbirds，也参与了加勒比海的入侵，然而之后又与现存的世系一起在南美洲定居。

蜂鸟的这一进化过程相当有趣，似乎也挺完美。但是随着基因技术的发展，科学家们对鸟类基因组进行测序后发现，鸟类普遍缺乏脊椎动物感知甜味所需的甜味受体的编码基因。

生物学上的味道主要有“酸、甜、苦、咸、鲜”五种，我们能够感知到这些味道得益于味觉受体细胞种相应的受体，脊椎动物的甜味和鲜味是由一种叫做T1Rs的G蛋白偶联受体介导的。脊椎动物一共有三种T1Rs，T1R1-T1R3二聚体负责感受鲜味，而T1R2-T1R3二聚体可以感知甜味。

当然这些受体不是脊椎动物必须的，比如猫等食肉为主的脊椎动物体内也不存在甜味受体，它们感觉不到甜味。而鸟类基因组中缺少编码T1R2的基因序列，按理说也不会感受到甜味，但是蜂鸟这种主要以花蜜为食的鸟类，在没有甜味受体的情况下该如何觅食呢？

科学家们用蔗糖水溶液和纯净水对蜂鸟做了一个选择偏好的实验，结果证明蜂鸟更倾向于蔗糖溶液。这表明蜂鸟是能够感觉到“甜味”。随后他们在几个相同的蔗糖溶液中混入相同体积的阿斯巴甜等人工甜味剂溶液，形成新的混合溶液，同时另取一组蔗糖溶液混入蔗糖溶液作为对照组。实验表明蜂鸟对人工甜味剂有一定的排斥性。

实验中正在取食的蜂鸟

蜂鸟对蔗糖、果糖及葡萄糖这类富含于花蜜中的糖类表现出的敏感性，表明它们可以特异地识别花蜜。进一步的研究发现蜂鸟识别“甜味”的受体可能与其鲜味受体T1R1-T1R3二聚体有关。早期蜂鸟和雨燕的共同祖先的一个分支的鲜味受体发生了变异，使其能够感受到花蜜的味道，于是转而以竞争更少、更容易获取的花蜜为食，渐渐发展成为现在的蜂鸟。

所以蜂鸟眼中的花蜜是甜味、鲜味还是其他的味道我们也无法判断，只有它自己知道。然而不得不说这种突变为蜂鸟的进化打开了新世界的大门。

蜂鸟的食源单一，均为花蜜，然而却具有极高的多样性，可以进化出上百个种类。另外值得一提的是，在有些地方最多可以共存25种蜂鸟，这样的竞争难道不会很激烈吗？

仔细观察各种蜂鸟，你会发现蜂鸟喙的形状与它们取食花朵的花冠形状形成了完美的对应。蜂鸟需要花蜜为食，维持生存，而花也可以借蜂鸟达到传粉授粉的目的，二者在长期的进化过程中互相适应，共同进化。

这种特异性进化在长喙蜂鸟中体现地更加明显。比如以美洲的攀缘植物西番莲的花蜜为主要食源的刀嘴蜂鸟，为了适应西番莲11.4厘米长的花冠结构，从身体比例来看，刀嘴蜂鸟的喙是所有鸟类中最长的。这就导致了它们在资源选择上专一而特化，相对来说短喙和直喙的物种在取食上则更加随机。

刀嘴蜂鸟

许多由蜂鸟授粉的植物会开红色、橙色和亮粉色的花朵，因为蜂鸟对这些颜色比较敏感，而昆虫则并非如此，如此便避免了蜂鸟与昆虫的竞争。在加利福尼亚南部海岸的圣克鲁斯岛，开黄花的灌木猴面花只靠蜜蜂授粉，而红岛猴面花能够吸引蜂鸟。

此外以蜂鸟授粉为主的花其花蜜中含糖量偏低，同时蔗糖含量多于果糖与葡萄糖；因为鸟类嗅觉不发达，蜂鸟授粉的花通常是无味的。而以昆虫授粉为主的花的花蜜较浓，而且通常以葡萄糖和果糖为主。

在不同种类的蜂鸟之间，也会因为取食花的形状以及喙形的不同以减少竞争，世界上最小的蜂鸟（bee hummingbirds）的侏儒化就是一个极好的例子。若以西番莲作为食源，相比于刀嘴蜂鸟，它显然是没有优势的。而体型缩小化之后，与昆虫竞争花蜜则更为有利。

可见蜂鸟会利用与自己匹配的资源来达到取食效率的最大化，同时也善于利用不同的资源。所以不难理解为什么这些都以花蜜为食的鸟类可以做到如此的多样化。

蜂鸟的行为活动似乎都很极端：最小的体型、相对于身体最长的喙，以及在飞行时翅膀每秒可以拍动十几次甚至几十次；因为极高的新陈代谢需要消耗大量的食物，蜂鸟中有些种类是有领地意识的，会保护食物来源不受其他蜂鸟的掠夺，以确保自己未来的食物供应。此外，蜂鸟有一个扩大的海马体，使其对取食过的花的空间位置有一定记忆力，便于下一次取食。

2200万年来，随着环境的变化，蜂鸟一直在以极快的速度重塑、发展着自己，并且在同一生态位进化出能够适应不同环境的种类。这也难怪爬虫学家麦奎尔会对专长之外的蜂鸟产生如此之大的兴趣。

目前蜂鸟仍然处于一个动态多样化的过程中，迁移到美洲的蜂鸟填补了北美、南美和加勒比地区的生态位和空间位，并且深刻地影响着大陆植物群。在有些地方蜂鸟的数量达到了饱和，而有些适应于新环境的蜂鸟也在不断地出现。

双峰驼和单峰驼

蜂鸟起源于欧亚大陆，然而却在欧亚大陆灭绝，这种在一个大陆上进化，迁移到另一个大陆之后在原家园灭绝的现象也并非个例，我们更为熟知的骆驼也是一个这样的例子。4500万年前，骆驼生活在北美洲，约300到700万年前，其中一个分支向南迁徙到达南美洲，演化成美洲驼或者羊驼；而另一个分支通过白令陆桥到达亚洲和非洲，演化成双峰驼和单峰驼。而在约258万年前，北美洲的骆驼彻底灭绝。

可见生物的演化并不总是被局限于一个封闭的空间，生物进化还有很多种可能性值得我们去探索。

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