蜂鸟演化简史-凯发k8一触即发

蜂鸟演化简史

2022/05/26

导读

一次开创性的基因变异，为蜂鸟打开了新世界的大门。

在鸟类演化的漫漫历史长河中，诞生了许多神奇的物种。在新大陆美洲，就生活着这样一类特殊的鸟类，它们放弃了翱翔天际的肆意狂舞，转而与蜜蜂蝴蝶为伍，终日混迹于花丛之中，悬停采蜜，传递花粉。

由于生活习性与飞行方式与蜜蜂如此相似，我们形象地称之为——蜂鸟。

蜂鸟是美洲特有的鸟类，旧大陆各个洲和澳洲均没有分布。

它们大多精致小巧，羽毛色彩斑斓，闪耀着金属光泽，它们主要以花蜜为食，采蜜的同时为植物授粉。

我们熟悉的很多原产美洲的植物都是通过蜂鸟传粉。

安氏蜂鸟与向日葵

绿隐蜂鸟与百香果的花

燕尾刀翅蜂鸟与菠萝的花

然而在两千万年前，故事并不是如此。

起源

2004年，鸟类学家在欧洲发现蜂鸟祖先的化石，推翻了此前人们的认知。也为解开蜂鸟身世的谜团提供了重要线索。

鸟类学家推测，蜂鸟起源于约4000万年前的欧亚大陆，和看上去八竿子打不着的雨燕居然是近亲。这多少有点匪夷所思。

欧洲蜂鸟想象图

雨燕羽色低调，以灰褐色为主，生活方式主要是在天空高速飞行，追逐飞虫。

而蜂鸟羽色华丽，多姿多彩，生活方式主要是悬停采花蜜。

二者无论外形还是生活习性看上去都相距甚远。

雨燕

鸟类学家推测，在4000多万前的欧亚大陆，蜂鸟先祖从雨燕分化，形成独立的新物种，随后一路向东，通过白令海峡到达美洲大陆。

2000万年前，蜂鸟的先祖到达南美洲，在这里蜂鸟的先祖迎来了重大的历史性机遇。南美洲板块与太平洋板块持续碰撞，从而使得南美洲板块西侧发生强烈的抬升隆起，这一过程大约始于中生代后期，一直持续至今，在蜂鸟到达南美的这2000万年里，安第斯山脉加速隆升，最终形成南北延伸近9000千米，东西宽度约为300千米，平均海拔超过3600米的巨大山脉。

安第斯造山运动创造了许多相互隔离不同海拔的地理单元，为物种的分化提供了丰富多样的地理条件。如今，40%的蜂鸟物种生活在安第斯山区。

变异

生物学上的味道主要有“酸甜苦咸鲜”五种，其中，甜味是非常重要的一种，它是糖的味道，而糖类是生命主要的能量来源。

然而自然界中很多生物并不能尝到甜味，因为它们缺少一种能够与糖结合的受体——t1r2，鸟类便是其中之一，鸟类的先祖很早就丢掉了编码t1r2的基因。

当然，基因可以遗传，也可以变异。

在美洲，蜂鸟意外地找到了另一把钥匙——t1r1。t1r1原本是感受鲜味物质氨基酸的受体，而蜂鸟编码这一受体的基因发生了变异，神奇的是，变异后的t1r1也能够识别糖。

蜂鸟这才发现花蜜原来可以当饭吃，然而花蜜对蜂鸟来说是鲜味，并不是甜的。吃虫和吃花蜜对它们来说味道都一样。

从此，蜂鸟逐渐转变了食性，从捕食昆虫变成了与昆虫抢食。

反正就是欺负虫子。

这次变异对于蜂鸟家族来说是开创性的。其重要意义不亚于人类开始直立行走。

采食花蜜这个鸟类生态位在当时的南美洲是一片蓝海，蜂鸟完全没有竞争对手，以霸鹟为代表的南美土著鸟类至今没有解锁花蜜的打开方式，依然以昆虫为主食。

从此，蜂鸟打开了新世界的大门，广袤的亚马逊雨林，高耸的安第斯山脉，广阔天地大有可为。

协同演化

虽然找到了花蜜的正确打开方式，蜂鸟的先祖很快又面临一个新的问题：腿太短！

雨燕为了适应高速滑翔的空中生活，双腿极度退化，短得几乎站不稳。

后果是，它们落地后无法行走，也难以起飞；不能在树枝上停歇，只能挂在崖壁上休息。

既然和雨燕是一家的，蜂鸟也是小短腿，这对于采取花蜜来说是个巨大的劣势。

南美的大部分植物并没有为它们准备好理想的停歇位置。

和蜂鸟相比，太阳鸟简直是大长腿

既然先天不足，那就只能后天开挂了。

最终，蜂鸟成功破圈，向蜜蜂的方向演化，开发出悬停飞行这种只有昆虫才掌握的“黑科技”。

为了支持悬停吸蜜，蜂鸟对自己的身体进行了一系列“魔改”，全面都突破了鸟类的生理极限。

高频振翅，半空悬停

首先是翅膀结构的精简化，砍掉了很多不那么重要的部分，整个翅膀看起来如同坚硬的螺旋桨叶片，显得短小精悍。

肩关节灵活度大幅提升，翅膀活动的范围达到极端的位置，使得翅膀能够以“8”字形轨迹高速扇动。

驱动翅膀的胸肌异常发达，犹如一台动力强劲的超级发动机。

经过科学家估算，这个胸肌重量超过体重的30%，最高能达40%。

为适应翅膀的高速扇动，蜂鸟的新陈代谢在所有动物中是最快的，它们的血流循环迅速，氧的需要量相当大。在这一切背后是一颗强大的心脏，它们的心脏每秒钟跳动20次，超过人类10倍，堪称鸟界战斗机。

如此独特的身体构造，让蜂鸟获得了高超的飞行技巧，除了悬停，它们还能够在飞行中随意变向，甚至倒退着往后飞，在鸟界独树一帜。

倒退着飞

据科学家统计，蜂鸟悬飞的振翅频率平均可达惊人的每秒80次。这是一种非常耗能的飞行方式。

为了维持悬停，蜂鸟需要大量的花蜜作为能量。一只蜂鸟每天需要访问上千朵花才能维持基本生存，平均每10分钟就必须进食一次，如果吸不到花蜜，很快就会饿死。

它们每天消耗花蜜的总量相当于自身重量。如果我们人类也按这个比例进餐的话。四舍五入一下，每天得吃上千顿饭。

在蜂鸟的小到可以忽略不计的脑子里，保存着一幅巨大的地图。

在地图上标注了上千朵花的地理坐标，什么时候开花，什么时候提供花蜜，提供多少花蜜，它都记得住。

这就相当于我们人每天去上千家餐厅吃饭，还能清楚记得住每家餐厅的位置，什么时候营业，上的什么菜。

表面上看起来是蜂鸟从植物那里得到了食物，实际上是被植物俘获的“打工鸟”。小小的蜂鸟犹如高速运转的微型马达，不是在忙于采蜜，就是在飞往下一朵花的路上，终日奔波。完全成了一台不知疲倦的传粉机器。

植物为了提升传粉的精准性，会主动选择传粉者，它们巧妙地改造花朵的形状，筛选出喙形匹配度最高的蜂鸟。

目前，美洲共有7000多种植物依靠蜂鸟传粉。

九大家族

在“基因变异，地理隔离，协同进化”三大因素联合作用下，蜂鸟的演化速度仿佛按下了快进键。

物种多样性呈现爆炸式的增长。在2千万年的时间里，蜂鸟科的总数增长到惊人的360多种，分为九大演化分支。

绿茶家族：共18个属67种，该分支许多成员爱好装饰自己，有的羽冠很招摇。

棕冠蜂鸟

有爱装饰尾巴的紫长尾蜂鸟

宝石家族：7个属18种生活在中美洲山区，其代表为领地性非常强的紫喉宝石蜂鸟，积极捍卫领地里面的花蜜。

紫喉宝石

钻石家族：共14属53种，其代表为分布在高海拔的山蜂鸟，生活在3500到5200米的安第斯山脉高山之上。

紫巾山蜂鸟，栖息在菊科植物龙菊木之上

刀嘴蜂鸟，唯一喙长超过身长的鸟类，适配红花曼陀罗长长的花冠

翡翠家族：共36属111种，这个分支大部分成员像翡翠一样绿的发亮。

铜头丽蜂鸟

当然也有特立独行的，比如这个白头的，颜色最为特别。

白顶蜂鸟

芒果家族：共12个属29种。其中包括头上长犄角的角蜂鸟。它也会像蜂虎一样从停栖的位置飞出，在空中捕食昆虫。

角蜂鸟

尾巴是芒果色的金喉红顶蜂鸟，cosplay梦露

隐士家族：共12个属29种，该分支位于演化树的早期分支，羽毛颜色以灰褐色为主，保留了蜂鸟科最原始的特征；该族成员大多与蝎尾蕉科的植物关系密切，喙长而弯曲。

绿隐蜂鸟

蜜蜂家族：共16属37种，名称来自吸蜜蜂鸟，它的体长只有5cm，大约是麻雀的三分之一，是最小的鸟类，也是最小的恐龙。

吸蜜蜂鸟

该族成员有部分能够适应高纬度寒冷气候，最北可达阿拉斯加，长途迁徙的候鸟型蜂鸟大多出自这个分支，它们一般从北美洲飞往中美洲过冬，有的路线跨越大海。

擅长变脸的安氏蜂鸟也在这个家族。

巨蜂鸟：这个分支最小，就只有巨蜂鸟这一种鸟，体长23cm，是蜂鸟家族的巨无霸，已经接近八哥的长度。

体型巨大化并不是蜂鸟演化的主流方向，悬停的飞行模式耗能随着体重增加指数级增长。

悬飞的时候每秒振翅只有15次，远低于一般蜂鸟的80次，体型达到悬停的极限。巨蜂鸟基本上已经是蜂鸟类群演化的极限。有时候它们不得不采用祖传的滑翔模式，从它的身上可以清楚地看到蜂鸟先祖有着雨燕的影子。

最大与最小的蜂鸟

鸟类学家经过研究推测，蜂鸟的演化当前仍然在加速，在未来的几百万年时间内，物种的数量还将翻倍。

参考文献

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6. bock, walter j. (1994). history and nomenclature of avian family-group names. bulletin of the american museum of natural history. vol. number 222. new york: american museum of natural history.

制版｜小圭月

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