记忆大师:神奇的星鸦以惊人的能力帮助树木繁殖

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本文摘自《创造》杂志中文版第43卷第3期

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我们经常从单个物种的角度来看待动物, 但许多动物与其他动物,甚至与植物之间都存在互利互惠的共生关系。

Agefotostock / Alamy Stock Photoclarks-nutcracker
克拉克星鸦: 拍摄于俄勒冈州的 火山口湖国家公园

克拉克星鸦(Nucifraga columbiana) 和白皮松树(Pinus albicaulis)就有这种共生关系。它们两者都可以在美国西部和加拿大的亚高山地带的森林中找到,它们都是当地环境中的关键物种,如果缺少了这两个物种,当地的自然环境就会受到破坏。

克拉克星鸦是一种灰色的飞鸟, 它身上有黑白的斑纹,属于鸦科 (这个科包含了乌鸦、白嘴鸦、松鸦和喜鹊等鸟类)。克拉克星鸦是以著名的探险家威廉·克拉克船长(Captain William Clark)来命名的, 他在1804-1806年带领路易斯和克拉克探险队。

 

鉴别能力高强的吃货

星鸦的尖尖嘴巴的大小和形状 能完美地剥开白皮松树和其他松树的松果来取出种子。这是因为白皮松的松果在种子成熟时不会自然张开,这意味着它们不能像许多其他树木的种子那样依靠风来进行传播,所以克拉克星鸦成了白皮松传播种子的使者。1作为回报,星鸦能吃到高热量的白皮松松籽,这是星鸦的主要食物。于是这两个物种便成功地结成了互惠互利的关系。

虽然克拉克星鸦在十多种树木的种子传播中扮演着重要的角色, 但并不是任何种子都能满足这种鉴别能力高强的飞鸟的需要,它们能区分不同的种子,还会叼起每颗种子来测试它们的“质量”,方法是用嘴上下摇动种子,同时快速地张开和闭上嘴巴,这个动作被称为 “鸟嘴敲击(bill clicking)”。

 

设计精良

克拉克星鸦不仅嘴巴设计精良, 能剥离种子,而且它的舌头下面还有一个特殊的袋子,可用来携带种子。它的近亲欧亚松鸦(Eurasian jay)也有这种设计特征,而其他一些被认为与它们相关的鸟类,如小冠松鸦(pinyon jay),也有一条可膨胀的食道,能用于运输种子。 2、3星鸦舌下的袋子一次可以装下 150 颗种子,由于这个袋子可以膨胀,当袋子装满种子时,它能膨胀到核桃般的大小。4

生物界常常表现出许多人类难以模仿的精良设计,人类设计师也难以模仿出星鸦袋子的膨胀特性, 他们若能设计出如此灵活的材料必定会兴奋不已,因为这些材料可以用于水瓶、油罐车等多个领域。

 

白皮松面临着危险

因为星鸦和白皮松这两者关联紧密,其中一方的健康状况会影响另一方。白皮松的生存正面临着两种威胁:水疱锈病(blister rust disease)和山松甲虫(mountain pine beetle)5 。水泡锈病起源于亚洲,是白皮松等五针松类植物最致命的疾病,截至2017年,大黄石地区受监测的树木中有28%感染了这种疾病。6

Aerial photo of Yellowstone National Park by Jane Pargiter, EcoFlightmountain-pine-beetle-destruction-yellowstone-national-park
水疱锈病和山松甲虫这两大威胁对白皮松是毁灭性的, 图中枯萎的白皮松的红色针叶已经覆盖了大片区域, 甚至蔓延到荒野的地区。

山松甲虫作为一种本地的昆虫, 多年来一直破坏着森林,过去几年更加严重。山松甲虫的雌虫在树皮下钻洞产卵后会留下一个明显的 “J”形标志,表明这棵树已经有虫卵,一旦幼虫孵化出来,它们就会从内部啃食这棵树。非常寒冷的冬天虽然能够杀死幼虫,但甲虫只需要一个夏天就能令一棵树死亡。这种甲虫造成的感染区域覆盖了落基山国家公园95%的偏远地区。7这些病害和虫害叠加在一起,导致了大黄石生态系统中超过一半的白皮松被贴上“濒临死亡”的标签。1

 

连锁反应

健康的白皮松在许多方面都能够改善自然环境,它向上翘起的树枝和树荫能够延缓积雪的融化, 这有助于避免半干旱地区发生洪水。 白皮松还可以防止土地被侵蚀,其根系能够防止水土流失。白皮松还能承受大风,以及在陡峭的斜坡上生长,这些是其他树木难以做到的。

此外,白皮松还能发挥“护理” 的功能,因为它是山火熄灭之后首先重新生长的树,能为其他树木的幼苗遮阳和挡风(如恩格尔曼云杉和亚高山冷杉)。1最后,它还能为包括熊和松鼠等其他动物提供高质量的食物。若白皮松消失了,就会对当地的自然环境造成毁灭性的破坏。

在白皮松种子产量多的年份, 这些种子不会被全部吃掉,确保了白皮松下一代幼苗的数量。然而, 由于患病和濒死的白皮松数量不断增加,科学家担心白皮松的种子可能不够,令其难以持续繁殖,更不用说克拉克星鸦和100多种生物都吃白皮松的种子。一项研究表明, 白皮松种子的产量直接影响了星鸦的繁殖行为,例如在2011年,有79%的星鸦因2010年的松籽减产而消失了。1

在白皮松松籽减产的年份,克拉克星鸦会选择另一种食物——道格拉斯冷杉的种子。这些种子的营养不如白皮松籽,它每盎司的热量与黄油相近。相比之下,20颗道格拉斯冷杉的种子的热量才相当于 一颗白皮松松籽。1

 

免费劳工

如果通过人工来进行白皮松种子的传播,种植每公顷白皮松需要花费2500美元。1因为鸟类在传播种子方面比人类更高效,当然也更划算,所以科学家正在研究如何吸引更多的克拉克星鸦来传播那些对水疱锈病和山松甲虫更有抵抗力的树木种子。

欧亚松鸦是克拉克星鸦的“表亲”,它与欧洲橡树也有互利互惠的关系。欧亚松鸦被视为重要的种子传播者,因为它每年能种下一千多颗橡果,能够有效地重新种植因商业发展和森林破坏而减少的橡树。 这两种鸟类以及其他的近亲,很可能来自同一创造类,即大洪水后挪亚方舟上幸存下来的一对鸟类的后代。8

 

记忆大师

克拉克星鸦最重要的贡献是它们能够剥取种子,当星鸦选择了最好的种子,就会把种子埋在3厘米深的土层,这是种子发芽的最佳深度。在一个50平方公里的区域里, 最多找到了10个左右的种子贮藏点。星鸦不断重复这个过程来储存种子,使它们有足够的食物度过漫长的冬天。于是,每只星鸦可以为了过冬储存多达10万颗种子。某些星鸦把部分种子埋在公共的贮藏点,另外一些则会私自收藏。1

成千上万的种子被埋在地里, 又被超过1米厚的雪覆盖,但这显然不妨碍星鸦重新把种子挖出来。 在这种特殊的环境下,这些“飞鸟大脑”表现出令人羡慕的记忆力。 这些非凡的鸟类在长达9个月的时间内,可以记住3万多颗种子的贮藏位置!我们常常会把车钥匙放错了地方而找不到,或者从商场出来后就不记得刚才把车停在哪里了。我们多么希望能够像这种特殊的鸟类那样记住细节和位置。想象一下, 能够记住6 ~9个月前种子埋藏的确切位置!这就是克拉克星鸦非凡的空间记忆力。

有时星鸦会用石头或者附近树的根部等标记来帮助它们找出种子存储之处。有趣的是,在冬天它们需要记住大量的位置,大脑就会膨胀来回忆准确的位置。在种子被挖出后,大脑便会缩小,回到“夏天的尺寸”。10许多要考试的同学都能理解这种现象!

星鸦靠着强大的记忆力和找 到所有储存食物的能力来度过落基山脉的严冬。与此同时,它们也为世界上现存最大的自然生态系统作出了无法估量的贡献。这些飞鸟怎么可能进化出如此高超的智力和能力呢?正如诗篇 147:9 说:“他赐食给走兽和啼叫的小乌鸦。” 

 

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 奇妙的投弹甲虫


参考文献和注释

1. Axelson, G., Soul Mates, Living Bird, allaboutbirds.org, 7 Oct 2015. 

2. Bock, W. and 2 others, Morphology of the sublingual pouch and tongue musculature in the Clark’s nutcracker, The Auk 90:491–519, Jul 1973.

3. Balda, R. and Kamil, A., Linking Life Zones, Life History Traits, Ecology, and Spatial Cognition in Four Allopatric Southwestern Seed Caching Corvids; pigeon.psy.tufts.edu, 2006.

4. Clark’s Nutcracker Overview, All About Birds, Cornell Lab of Ornithology, accessed 30 Oct 2020.

5. Lanner, R.M. and AskNature Team, Pouch Stores Seed: Meat Bird, asknature.org, 29 Aug 1996.

6. Maloy, O.C., White pine blister rust, Plant Health Instructor, 2003; last updated 2018.

7. Forest Health: Mountain Pine Beetle, National Park Service, nps.gov, accessed 5 Nov 2020.

8. Eurasian Jay, wikipedia.org, accessed 17 Oct 2020.

9. Leonard, P. How Clark’s nutcrackers fi nd buried seeds under a blanket of snow, allaboutbirds.org, 14 Apr 2016.

10. Bumann, G., How good is your memory? youtube.com, 4 Dec 2018.

 本文原英文链接见:https://creation.com/clarks-woodpecker.    

 

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