關(guān)于作者
蛙類鳴叫信號(hào)復(fù)雜性的進(jìn)化之迷
從水到陸
2014年12月13日作者：千與
鳴叫行為是動(dòng)物個(gè)體間通訊的重要手段，這一特征在無(wú)尾兩棲類中表現(xiàn)地尤為明顯。無(wú)尾兩棲類在地球上存活了3億多年，其鳴叫行為復(fù)雜多變，在種間識(shí)別、雌雄鑒別、防御和求偶以及物種鑒別等方面都具有重要的生物學(xué)意義。“稻花香里說(shuō)豐年，聽(tīng)取蛙聲一片”講的就是到了繁殖季節(jié)蛙通過(guò)鳴叫的方式進(jìn)行求偶的故事。那么，無(wú)尾兩棲類如此復(fù)雜的鳴叫行是如何進(jìn)化形成的？
查爾斯？達(dá)爾文最初在《物種起源》一書中闡述他的性選擇理論時(shí)，對(duì)于無(wú)尾兩棲類的性選擇討論很少。他猜測(cè)蛙的鳴叫跟鳥(niǎo)的歌唱類似，很可能是由性選擇決定的。確實(shí)，后來(lái)的研究證實(shí)性選擇是蛙類語(yǔ)音通訊進(jìn)化的主要驅(qū)動(dòng)力。雌性往往選擇擁有復(fù)雜鳴叫行為的雄性做配偶，自然的性選擇驅(qū)動(dòng)了雄性鳴叫信號(hào)復(fù)雜性的進(jìn)化。那么，性選擇具體的作用機(jī)理又是怎樣的呢？
關(guān)于性選擇的作用機(jī)制有許多研究，Ryan在2010年做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)十分巧妙地回答了這個(gè)問(wèn)題。他們用泡蟾進(jìn)行了信號(hào)的復(fù)雜度對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間的延遲后在簡(jiǎn)單和復(fù)雜的鳴叫間雌蛙記住了復(fù)雜的鳴叫。復(fù)雜的鳴叫信號(hào)增加了雌性的工作記憶，也就是說(shuō)雌性記憶能夠通過(guò)性選擇實(shí)現(xiàn)傾向于增加雄性鳴叫信號(hào)復(fù)雜度的進(jìn)化。文章發(fā)表在Current Biology上。既然雌性喜歡鳴叫信號(hào)更復(fù)雜的雄性，那么性選擇為什么沒(méi)有使雄性的鳴叫行為更進(jìn)一步夸張化呢？2011年Akre等人在science雜志上發(fā)表了一篇文章，針對(duì)性地解答了這個(gè)問(wèn)題。韋伯定律已經(jīng)被應(yīng)用于行為生態(tài)學(xué)的諸多方面，但是很少有研究證明它是否能解釋雌性在對(duì)性別間的性狀選擇問(wèn)題。Akre等人用泡蟾巧妙的驗(yàn)證了韋伯定律，盡管雌性和捕食者都喜歡復(fù)雜的鳴叫，但是因?yàn)槠珢?ài)取決于刺激比率，隨著鳴叫復(fù)雜度地增加其選擇率反而降低。從而得出結(jié)論雌性的識(shí)別能力限制了雄性特征的進(jìn)化。受韋伯定律的影響，雄蛙的鳴叫音節(jié)數(shù)不會(huì)無(wú)限增多。
然而疑問(wèn)并沒(méi)有結(jié)束，如果說(shuō)韋伯定律限制了雄性復(fù)雜鳴叫行為的進(jìn)化，那么直到今天為什么無(wú)尾兩棲類的鳴叫行為會(huì)如此豐富多樣呢？這種復(fù)雜性的進(jìn)化過(guò)程今天也不會(huì)就此終止。難道說(shuō)韋伯定律就意味著進(jìn)化的終結(jié),該如何解釋？無(wú)尾兩棲類鳴叫信號(hào)復(fù)雜性進(jìn)化的出路又在哪？如何揭開(kāi)無(wú)尾兩棲類鳴叫信號(hào)復(fù)雜性進(jìn)化之迷？
圖1 紅蹼樹(shù)蛙
？
圖2 海南琴蛙
？
圖3 海南擬髭蟾
（以上圖片均由作者本人拍攝）
中國(guó)科普博覽-從水到陸專欄 首發(fā)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：http://csar.blog.kepu.cn/
參考文獻(xiàn)
Akre, K. L., Farris, H. E., Lea, A. M., Page, R. A., Ryan, M. J. 2011. Signal Perception in Frogs and Bats and the Evolution of Mating Signals. Science 333, 751.Akre, K. L., Ryan, M. J. 2010. Complexity Increases Working Memory for Mating Signals. Current Biology 20, 502–505,
Darwin, C. The Descent of Man and Selection in Relation to Sex (Appleton, New York, 1871).
Narins P. M. Feng A. S., Fay R. R., Popper A. N. 2006. Hearing and Sound Communication in Amphibians. New York: Springer Science.
Ryan, M. J. 1980a. Female mate choice in a neotropical frog, Physalaemus pustulosus. Science 209: 523-525.