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为何热带生物颜色更深

时间: 2016年09月26日 | 作者: 贾森 · G · 戈德曼 | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
科学家发现,靠近赤道的动植物颜色会更深,为什么纬度会影响生物的颜色?紫外线辐射或许可以解释这一现象。

撰文 贾森 · G · 戈德曼(Jason G. Goldman)  翻译 杨风丽

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1833年,德国科学家康斯坦丁·兰伯特·格洛格(Constantin Lambert Gloger)注意到,与生活在寒冷气候下的鸟类相比,生活在温暖栖息地的鸟类羽毛颜色会更深。这一发现很快在学界流传开来,并被称为“格洛格氏定律”(Gloger's rule),鸟类学者随后也证实,越靠近赤道地带,鸟类的羽毛颜色就越深。哺乳类动物似乎也符合这一规律。但是,为什么纬度会影响动物的颜色?直到180年后的今天,科学家通过分析一种名为鹤金梅的花,得出了一个可能的答案。

美国匹兹堡大学的生物学家马修·科斯基(Mathew Koski)和蒂亚特·林恩·阿什曼(Tiat Lynn Ashman)最近观察了34种不同种群的鹤金梅(silverweed Cinquefoil,一种广泛生长在赤道两边温带地区的植物),他们发现,越靠近热带的鹤金梅种群,花朵颜色更深。这里的“颜色更深”指的是花靶(bull’s-eyes,被浅色区域围绕的花瓣的深色部分)的面积更大,不过花靶的颜色肉眼看不见,只有在紫外线照射下才可见(左图)。

花靶就像灯塔一样,可以吸引那些能够感知紫外线的昆虫来授粉。不过,科斯基和阿什曼发现,花朵的深色花靶还有其他作用。通过试验他们发现,当存在有害的强紫外光时,与花靶面积小、颜色浅的花朵相比,花靶颜色较深的花朵形成的花粉生命力更强。一项在线发表于今年1月份《自然·植物》(Nature Plants)杂志上的研究表明,这些深色花靶对植物具有保护性:花靶越大,吸收的紫外线就越多,从而反射到花粉上的紫外线就越少。在紫外线照射强烈的低纬度地区,这种作用对植物来说更为重要。

除了可以防御紫外线的伤害,颜色较深对低纬度地区的生物还有其他好处。

例如,鸟类学家认为,赤道附近的鸟类羽毛颜色之所以较深,是因为含有一种化合物——而这种化合物可以抑制羽毛滋生细菌,使生活在温暖潮湿地区的鸟类更健康。研究人员认为,对于哺乳类动物来说,背部颜色深、腹部颜色浅的物种更适合在赤道附近的热带雨林生存,因为这样的体色能为它们提供伪装。

与化学或物理上的定律类似,生态学中也存在着能够解释某些现象的一般原理。科斯基的研究成果,让我们看到了紫外线与植物生殖潜能之间的联系。他认为,我们最终可以证明决定生物颜色的关键机制就是对紫外线的防护。“紫外线对动物和植物的DNA和蛋白质结构都会造成伤害,”科斯基说。无论我们的肉眼是否看得见,更深的体表颜色都是生物预防紫外线伤害的一个有效策略。