台日两岛之间迁徙的青斑蝶是一家人吗?

2015年09月02日   文章来源:蝌蚪五线谱   
    候鸟或大型动物是大多数人印象中能够一次移动上千公里的动物,而体型大小与其相差千百倍的昆虫,似乎不具备这种长距离的移动能力。但昆虫种类何其多,在众多 的昆虫中,至少就有几类昆虫具有长距离移动的能力,有些种类甚至与中国历朝历代的兴亡习习相关,东亚飞蝗即是此类昆虫的代表。

  但在能够距离移动的昆虫中,有一类昆虫被称为"斑蝶",这类蝴蝶可粗分为青斑蝶类及紫斑蝶类。青斑蝶类的飞行路线是国际航线,在东亚地区如中国、日本、韩国之间互相移动,而紫斑蝶类则是国内航线,只在台湾岛内南北迁徙。当这些斑蝶迁徙时所聚集的地点,如果是在山谷之内,就容易形成人称的"蝴蝶谷",而如果是聚集在山头,就是各地方政府或是国家公园举办"蝴蝶季"的好地点。

 

53673704201006011542003625092273478_000

 

  青斑蝶类属于翅目蛱蝶科斑蝶亚科,此族群里有青斑蝶、姬小纹青斑蝶、小青斑蝶、琉球青斑蝶、小纹青斑蝶、淡纹青斑蝶等兄弟姐妹。青斑蝶主要生活在山头,如台湾省阳明山西侧就有一个青斑蝶群集的"蝴蝶谷"。由于山顶生长了许多岛田氏泽兰,故在六、七月的高峰期时,青斑蝶的数量可达十几万只,由于岛田氏泽兰花蜜中含有一群统称为pyrrolizidine alkaloids(PAs)的植物碱,所以吸食泽兰花蜜的青斑蝶主要都是雄虫,因为雄虫吸食花蜜除了能获得能量外,同时也会吸取这些和能量无关的植物次级代谢物质,这些植物碱正是合成雄性信息素的重要成分,而雄性信息素正是雄虫用以吸引雌虫的"男人香",所以当阳明山国家公园的岛田氏泽兰开花时,千百只的雄青斑蝶"抢食"花蜜,而此时也正是观赏青斑蝶的绝佳时机。但过了六、七月的青斑蝶高峰期之后,山头就只剩下寥寥数只青斑蝶了。族群数量如此庞大的青斑蝶怎么会一下子就不见了,这些蝴蝶到底飞去哪里了呢?

  原来,它们正进行着一次长达万里的大迁徙。对于不会飞翔或移动能力较差的动物,大海是一道永远无法翻越的鸿沟,但对于候鸟或其他移动能力强的动物,则从来不是限制它们移动的原因。青斑蝶就属于后者。关于青斑蝶迁徙的研究自1980年 起,日本各地开始以标识再补法,追踪境内的青斑蝶在各岛屿间的迁徙路线。日本境内的青斑蝶,夏季时在各平地与山区活动(北海道除外);九月时,青斑蝶由山 区逐渐飞至平地,并藉着北季风(东北季风)向南方飞行,一直到九州地区,以及其下的东亚岛弧带,如琉球群岛,并在这些地区产卵,会以幼虫方式过冬,而隔年 的四至六月,成蝶再往北方飞行。

  台 湾省与日本的青斑蝶在分类上属于同一个亚种。在日本境内的青斑蝶有随季节迁徙的现象,春、夏初时由南向北;秋季时由北往南,自山区向平地移动。南下的纪 录,最远可到达八重山群岛的与那国岛,仅距离宜兰百余公里;台湾省的青斑蝶族群是否可能与日本的一样,具有这种长距离的飞行现象,在上个世纪八十年代,还是一个未经过验证的疑问。直到2000年,两笔在台湾省北部阳明山标放,而分别在日本鹿儿岛县、滋贺县被日方研究者再捕获的青斑蝶纪录,算是首次证实台湾省青斑蝶族群具有长距离迁徙飞行的能力。

   一个生物现象的发现就是一个研究的开始,两岛之间的青斑蝶长距离飞行现象引发了昆虫学者的思考:除了台湾省、日本之间的青斑蝶有互相来往之外,中国大 陆、韩国乃至东南亚国家的青斑蝶是否也有往来?台湾省、日本之间的青斑蝶长距离飞行,对于青斑蝶本身而言,是迁徙还是扩散?要研究这两个问题,可用两种方 式进行研究,其中一种是直接证据,利用标记再补法,即在青斑蝶上标上记号,并寄望有人发现,这样就可以直接知道青斑蝶的飞行路线了,飞行的起点、终点等问 题。而另一种方式则是利用分子生物学的方式,研究细胞内的粒腺体DNA的组成,间接推测青斑蝶的移动方式。

  由于目前利用标记在补法研究青斑蝶的主要研究人员多集中在台湾省及日本,所以青斑蝶再补获记录也都是台湾省与日本之间的青斑蝶资料而已,从2000年至今,台日之间的青斑蝶标记再补纪录已有十二笔。

   由资料来看,台湾省及日本之间的青斑蝶迁徙并没有一个很明确的起点及终点,而且青斑蝶的飞行距离相差极大,学者目前认为,台湾省、日本间青斑蝶的长距离 飞行现象并不符合生物学上对于迁徙定义,生物学上所定义的迁徙要有明确的起点、终点及固定的迁徙路线,所以由标记再补法所获得的资料只能确定台湾省、日本 之间的青斑蝶并非迁徙。那既然不是迁徙,那是什么呢?在分子生物学上所获得的资料又要如何解释青斑蝶的长距离移动呢?

  探讨不同地区的同种昆虫彼此在基因层次上的亲疏远近,其实就相当于两个初次见面的中国人在首次见面时,询问彼此的出身,以了解两人之间是否有亲戚关系。而研究能在台湾省及日本之间长距离移动的青斑蝶,最常用的方式便是利用分子生物学技术,抽取身体细胞中的一个胞器"粒线体",将粒线体中的DNA抽取出来,然后利用特珠的方式将其复制多份之后,再利用其他方式去判别粒线体DNA的组成,进而利用这些资料分析台湾省、日本的青斑蝶之间的亲戚关系。

  粒线体到底是什么?为何能用其DNA来 做昆虫彼此之间亲戚关系程度的研究?且让我们对这个细胞中的小胞器先有个基本认识。粒线体在细胞生物学中是存在于大多数真核生物(包括植物、动物、真菌和 原生生物)细胞中的细胞器。一些细胞,如原生生物锥体虫中只有一个大的粒线体,但通常一个细胞中有成百上千个。细胞中粒线体的具体数目取决于细胞的代谢水 准,代谢活动愈旺盛,粒线体愈多。线粒体可占到细胞质体积的25%,可被看作是"细胞能量工厂",因其主要功能是将有机物氧化产生的能量转化为ATP。

  由于某些生物的卵细胞会破坏与之受精的精子内的粒线体,所以个体的粒线体DNA只来自于母亲。但个体其他的基因和DNA则是来自于父母双方,所以此种情况称为母系传承,遗传学家和演化生物学家就可以利用从粒线体DNA中所得的数据去了解族群之间的关系和演化的情况。从粒线体DNA的角度来看青斑蝶的亲戚关系,结果又是如何呢?根据最新的研究结果,台湾省及日本这两地的青斑蝶在粒线体DNA的组成上极为相似,意思就是说台湾省与日本之间的青斑蝶是关系很深的堂表兄弟姊妹。但是这样仍然没有回答到为何台湾省与日本之间的青斑蝶会有长距离迁徙的现象。

   其实,答案距离这个问题差不多只有一步之遥而已。而对于飞行能力强的生物,海洋并不是影响其移动的屏障。这个说法同样可以用在青斑蝶身上,台湾省与日本 之间的青斑蝶并非是两个不同族群的青斑蝶,而是可以视为同一个族群的青斑蝶。用比较口语的说法就是,台湾省与日本之间的青斑蝶就是一家人,而这两岛之间的 青斑蝶的移动,其实只是它们在家里到处走来走去一样,只是这个青斑蝶家族的移动范围比一般人的认知大上许多。

  另外要说明的是,虽然这两岛之间的青斑蝶的关系极深,但相较中国大陆及泰国的青斑蝶,其亲戚关系就没有那么深刻,造成这种现象的原因除了季风之外,还有其他因素吗?这仍然是需要进一步讨论的问题。

分享到

推荐

more >
<
权利声明-免责声明-联系我们
主办单位:中国科学技术协会 承办单位:科学普及出版社 版权所有:科学传播网 京ICP备16005954号 京公网安备11010802014557号