事实如此浪漫

为什么夏威夷进化出这么多这种无翅甲虫?

亚历山大·扎哈连科/埃耶姆/盖蒂图片

TMecyclothorax甲虫把它们的亲戚遗弃在森林的地面上,爬上一棵树。它们在苔藓的家里安顿下来,吃东西,交配,然后死去。大约几百年后,原始甲虫的一个后代走了回来。但它曾经在那里的所有近亲都已经不见了。除了陌生人,什么都没有。

这听起来像是一个哲学家关于甲虫多样化的起源故事,但这个假设的超速进化的例子实际上已经发生了。这就是所谓的快速物种形成,康奈尔大学昆虫学家吉姆·利勃海尔(Jim Liebherr)在过去二十年的职业生涯中一直在探索这一现象。在夏威夷的火山丛林中,他捕获了数百个Mecyclothorax甲虫。它们属于甲虫科(通常称为地甲虫),约有400种。

假设地球上大约有1亿种不同的物种(不包括大多数微生物),而且只有大约40亿年前的一个生命起源,这意味着每400年就会出现一个新物种,蒙特利尔大学的生物学家B. Jesse Shapiro和他的同事们说:“这个估计非常粗糙,不考虑物种灭绝事件或物种形成的爆发。”Mecyclothorax甲虫是这种“爆发”的一个主要例子。由于地理障碍,它们的异域物种形成由于其环境的不寻常性质而发生得极其迅速。

他们的巨大多样性体现在ZooKeys几个月前,它列出了74种新甲虫利勃海尔和他的同事们最近在哈雷阿卡拉潮湿、密林密布的山坡上反复行走后发现了这一现象。“澳大利亚大约有25种Mecyclothorax在美国,社会群岛有108个,夏威夷有239个。“所以一个像马萨诸塞州那么大的州——不是针对马萨诸塞州——拥有的[甲虫]种类是整个大陆的10倍。”比它们巨大的多样性更令人惊讶的是它们进化成不同物种的速度。利勃海尔说,在过去的190万年或更短的时间里,它们的多样化发展速度是大陆同类的10到20倍。这一发现可以帮助科学家更好地理解物种形成的模糊过程。

甲虫坑:Haleakala陨石坑和M.montivagus被认为是夏威夷Mecyclothorax最普遍的物种。利勃海尔说,“它与澳大利亚的M.punctipennis极为相似。”。 照片由Jim Liebherr提供

在甲壳虫生活的哈雷阿卡拉山坡上,熔岩周期性地从山坡上流下,把这个地区分割成一个个小块,就像一块馅饼,把甲虫们分开了。火山山现在被各种不同的栖息地所覆盖,有些是干燥的,有些是非常潮湿的。如果甲虫在火山爆发中幸存下来,它们就必须适应新的环境,并留在那里。利勃海尔说:“我认为这是因为很多昆虫都是居家动物。”“他们无翼bug。我认为正是这种内在的传播损失推动了变革。”

如今,各种各样的甲虫栖息地相互重叠,但过去它们被迫适应的岛上各种“微环境”已经将它们转变为不同的物种。关键因素梅克洛斯人类的快速进化是生活方式的一种特殊化。例如,一平方公里范围内的一些甲虫可以微调到地面上的湿水坑或树上的苔藓上觅食。利勃海尔职业生涯中最令人惊讶和难忘的时刻之一是发现了一种生活在陆地上的甲虫水下的利勃海尔说:“生态极限在微观层面上被打破。”。

在他发现这种水下陆地甲虫后不久,他的同事安德鲁·肖特发现了与之相反的东西:一种生活在树上的水甲虫。为了好玩,他们交换了虫子。利布赫尔说,这两种甲虫的生态交叉能力是由于较小的夏威夷群岛的极端气候。他们“提供了你在大陆上看不到的新机会”。


洛林·博伊索诺写的是科学、自然、历史和冒险。她的第一本书《最后的旅行者》将于四月份出版。在推特上关注她@boissolm


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