以角窺天:從兜蟲看生物多樣性(二)


雄長臂金龜(Cheirotonus jasoni)的誇張前足(攝於重慶)。

本文介紹兜蟲的物種、類群、形態和生態多樣性等這些表象背後的道理或機制 ( why 與 how 層面 ) 。

性擇:失控的選汰與誇飾之謎

不少雄性動物有誇張的第二性徵 ( secondary sexual characteristics ) 。相對於身體大小,它們所佔比例顯得誇張。這些構造有的是道地的武器,有些則明顯是在求偶時向異性展示的裝飾,如孔雀的尾巴。但這兩個功能並非互斥,若展示武器就能嚇退對手或受到異性青睞,就不需冒戰鬥的風險。科學家有時以誇飾 ( exaggerated ornament ) 稱呼這類構造。

雄長臂金龜(Cheirotonus jasoni)的誇張前足(攝於重慶)。
雄長臂金龜 ( Cheirotonus jasoni ) 的誇張前足 ( 攝於重慶 ) 。(圖 / 鄭明倫)
雄鍬形蟲(Odontolabis cuvera)的誇張大顎(攝於重慶)。
雄鍬形蟲 ( Odontolabis cuvera ) 的誇張大顎 ( 攝於重慶 ) 。(圖 / 鄭明倫)
雄鍬形金龜(Kibakoganea sp.)的誇張大顎(攝於海南島)。
雄鍬形金龜 ( Kibakoganea sp. ) 的誇張大顎 ( 攝於海南島 ) 。(圖 / 鄭明倫)
雄筍龜(Cyrtotrachelus sp.)的誇張前足(攝於緬甸)。
雄筍龜 ( Cyrtotrachelus sp. ) 的誇張前足 ( 攝於緬甸 ) 。(圖 / 鄭明倫)

誇飾的存在曾困擾達爾文,因為它們往往不利於生存,不論是笨重妨礙行動或是不易躲藏,甚至容易招惹天敵,與天擇 ( natural selection ) 的推論相牴觸。他乃提出性擇 ( sexual selection ) 理論,認為生存固然重要,但萬物終有一死,能傳宗接代多子多孫有時更重要。這類受到異性偏愛的個體會留下更多後代,因此大自然逐步篩選出對擇偶有利的特徵,而且越加誇大。這也被理論生物學家費雪 ( Ronald Fisher ) 稱為失控的選汰 ( runaway selection ) 。長久以來,性擇主導了這類特徵的研究,但隨著科技進展,近年的研究逐漸走出更寬廣的見解。

兜蟲之戰:犄角與戰鬥策略的巧妙演化

雖說犄角是武器,但運用上各有巧妙,就像電玩「甲蟲王者」裡的甲蟲各有大絕。最高明的鬥爭乃不戰而屈人之兵,也就是「秀肌肉」。例如當雄蟲爭奪地盤,會先打量對手,若彼此犄角相當,往往不免一場硬戰,甚至遭犄角刺穿受傷或斷腳;但若體型懸殊,較小的一方通常會退避,避免無謂的打鬥或受傷。因此比劃犄角的大小有時可化干戈於無形,這是所謂的儀式性鬥爭。

某些兜蟲種類個體間體型大小與犄角尺寸差異很大;圖為獨角仙(臺灣)。
某些兜蟲種類個體間體型大小與犄角尺寸差異很大;圖為獨角仙(臺灣)。(圖 / 鄭明倫)

若真得幹架,犄角沒有關節,跟鍬形蟲能活動、會夾人的大顎不同,因此兜蟲得協調頭和身體其他部位的動作來應戰。不同兜蟲犄角差異如此巨大,您是否好奇這會影響打鬥方式?確實如此。兜蟲的打鬥策略主要有兩大類,一類是用身體的力量以犄角衝撞推擠對手,較量力氣,讓對手知難而退;另一類則是以犄角翹起或夾住對手,拔離介面,讓退手落荒而逃甚至被摔出去。很顯然,至少要有發達的頭角與胸角才能”夾”。由此不難理解頭角與胸角的相對大小、方向、粗細都會影響打鬥方式。

例如著名的長戟大兜 ( Dynastes hercules ) ,頭和前胸都具有長而粗壯的前伸犄角,打鬥前會以強壯的腳爪抓緊樹幹,壓低頭角伸到對手身體底下,接著試圖舉頭將對手頂高,以頭角和胸角如同鉗子般將對手夾住,硬拔扔下樹去;獨角仙 ( Trypoxylus dichotomus ) 的頭角粗壯,但胸角極短,打鬥主要靠頭角。牠們會如相撲選手般壓低前足和頭,六足緊扣樹皮,靠頭角伸到對手身體下方試圖頂起,就像鐵橇一般。一但對方足爪抓不住東西就會被拋下樹去,甚至被甩飛。但對手也可能六足未完全離地,或反而抓住自己來調整姿勢,因此可能連戰好幾回合;長臂豎角兜 ( Golofa porteri ) 跟前兩種的棲息環境很不同,牠們喜愛的食物是細長的竹子,無法讓腳爪釘牢,加上頭角和胸角都很細長,而且胸角朝上而非朝前,不利硬拚。打鬥前牠們會用中足與後足抱緊竹枝,張開長長的前足互相比劃,若發展為戰鬥,也是試圖以頭角翹起對手,同時用前足”拔樁”:拉拔對手的中後足或身體,讓牠抓不住竹子而落敗。若未能分出勝負,接下來可能演變成犄角與足爪一起大亂鬥。其他有多支角、角往上或往前、頭角較長或胸角較長的物種會怎麼打架?您能否從網路上的甲蟲對戰影片歸納出來一個規則?

長戟大兜(美洲)頭上和前胸具有巨大的前伸犄角,可以”夾擊”對手。
長戟大兜 ( 美洲 ) 頭上和前胸具有巨大的前伸犄角,可以”夾擊”對手。(圖 / 鄭明倫)
獨角仙大型個體,強壯的頭角可以如”鐵橇”將對手頂起。
獨角仙大型個體,強壯的頭角可以如”鐵橇”將對手頂起。(圖 / 鄭明倫)
波特豎角兜(美洲)細長的頭角和前足都會用於戰鬥。
波特豎角兜 ( 美洲 ) 細長的頭角和前足都會用於戰鬥。(圖 / 鄭明倫)

還有更多形態犄角的打鬥方式頗費疑猜。例如龍兜屬 ( Strategus ) ,前胸有三支前伸犄角,但無頭角,無法頂高也無法夾住對手,推測只能拼刺刀般地”前進突刺”,或六角交錯互相推擠。其實這樣的犄角和牠們的習性有關。其所屬的蛀兜蟲族有很多種類會在地面用腳挖隧道,做為求偶或棲息的場所。還有一些是在莖幹裡鑿隧道,用頭前方的小突起刮蝕組織,同時運動身體將隧道撐大。若有對手入侵,可能會引發戰鬥。蛀兜蟲類的圓筒狀身形、擴大的前胸、粗壯的頭角和較短的腳很適合這種隧道戰。例如用頭胸來堵住洞口,儀式性比劃犄角大小,或靠推擠比較力氣就可決定勝負,不像開放空間的戰鬥,雖然利於肢體施展但頗耗費力氣。

龍兜屬的雄蟲前胸有三支前伸犄角,但無頭角。圖為Strategous syphax (美洲)。
龍兜屬的雄蟲前胸有三支前伸犄角,但無頭角。圖為 Strategous syphax ( 美洲 ) 。(圖 / 鄭明倫)

犄角相逢:昆蟲世界的激烈打鬥與繁殖競爭

昆蟲學家艾博哈德 ( William Eberhard ) 在 1970 年代末到 80 年代初期做了許多兜蟲打鬥的觀察紀錄,例如阿傑諾小兜 ( Podischnus agenor ) 在甘蔗莖幹隧道的戰鬥過程。挖洞者 ( 稱為居民 ) 頭朝內挖掘或取食,在隧道內無法轉頭。當入侵者侵入隧道,會用頭角和胸角持續推擠居民的翅鞘和腹部末端,初步較量力氣。如果兩者相當,接下來的互動頗有趣:入侵者與居民會慢慢倒退,一到洞口附近,居民便會掉過頭來,用犄角對決入侵者。兩者競相尋找對手的側面空隙,試圖取得夾擊的先機。一旦對手失去立足點就輸了,有時還會被扔下地面。贏者佔有隧道,除了有食物,還能吸引雌蟲前來取食而獲得交配機會。另如長毛扁角兜 ( Heterogomphus schoenherri ) 確實的寄主未知,但在人為的隧道也有類似的鬥爭行為。牠的體型和犄角更大,打鬥有時會嚴重受傷。

阿傑諾小兜(美洲)是蛀莖性的兜蟲。
阿傑諾小兜 ( 美洲 ) 是蛀莖性的兜蟲。(圖 / 鄭明倫)
長毛扁角兜(美洲)打鬥方式與阿傑諾小兜類似。
長毛扁角兜 ( 美洲 ) 打鬥方式與阿傑諾小兜類似。(圖 / 鄭明倫)

原始的兜蟲可能是隧道性的,如蛀兜蟲族和禾兜蟲族。科學家在研究同樣普遍具有犄角的糞金龜亞科時,發現住在糞便裡或是滾糞球的類群,通常不具犄角,反倒是在糞便底下挖掘隧道當作棲息和求偶地盤的類群,大多數都有犄角。故推測糞金龜犄角的最初天擇因子是守護隧道。這在兜蟲裡似乎也說得通,但尚無相關研究。而從前述幾種鬥爭策略來看,展示武器的儀式性比劃無疑是上策,堵在洞口較量乃中策,短兵相接力分高下則是下策。但並非所有種類都有這些選項,端視其生態習性/犄角形態而定,再再說明不同的多樣性之間彼此關聯,互為因果。

糞金龜種類有無犄角跟是否挖掘隧道有明顯關聯性。圖為以象糞為食的大王糞金龜(Heliocopris dominus)(泰國)。
糞金龜種類有無犄角跟是否挖掘隧道有明顯關聯性。圖為以象糞為食的大王糞金龜 ( Heliocopris dominus ) ( 泰國 ) 。(圖 / 鄭明倫)
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