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台灣角金龜有2種武器?台師大有新發現

【2017.10.26/新聞大聯盟報導】台灣角金龜是全世界獨一無二、只在台灣才見得到的特有種甲蟲,牠的外觀在族群中更是獨領風騷,大型雄蟲頭上長著一對發達的鹿角狀分叉的觭角,同時具有細長的前腳和大型的腳爪,這些特殊造型吸引日本籍博士後研究員小島涉遠渡重洋,加入臺師大生科系林仲平研究團隊,一起探索臺灣角金龜的生態與行為,透過野外繁殖季時長期大量的錄影觀察,與實驗室中的操控雄蟲打鬥實驗發現,生物為了繁殖上的優勢,針對競爭雌性的特定打鬥階段,能演化出多種專門的雄性武器。

台灣角金龜 (Dicronocephalus wallichii bourgoini ),或稱鹿角金龜,是廣泛分布於台灣全島低海拔森林中獨一無二的特有種甲蟲。大型雄蟲頭上長著一對巨大且向前延伸、末端捲曲、形狀像鹿角的犄角。小型雄蟲的角則較短小且平直,雌蟲頭上沒有犄角。由於台灣角金龜特殊的造型,深受小朋友、一般大眾、與研究者的喜愛,牠也在早年被選為臺灣昆蟲學會會徵中的昆蟲。

和大多數長角的甲蟲一樣,台灣角金龜的犄角是雄蟲用來和對手較量、守衛雌蟲與領域的武器。但是除了長出巨大犄角之外,台灣角金龜最特別的是雄蟲同時具有細長的前腳和大型的腳爪。這些特別細長的前腳到底具有什麼功能一直是個昆蟲學家與業餘愛好者們好奇的謎題。

臺師大生科系林仲平老師實驗室裡的小島涉 (Wataru Kojima) 博士後研究員,長期研究甲蟲武器的構造與功能,對於台灣角金龜特長前腳的功能與演化抱有很大的好奇心。他為了解開這些有趣的謎題,在日本東京大學畢業取得博士學位後,取得日本學術振興會的海外研究獎學金,遠渡重洋特地到臺灣來探索臺灣角金龜的生態與行為。

計畫主持人林仲平老師實驗室的研究團隊在小島涉博士的帶領下,在新北市三芝地區找到適合研究、族群量穩定的臺灣角金龜棲地。在2016年4到6月間,透過野外繁殖季時長期大量的錄影觀察與實驗室中的操控雄蟲打鬥實驗發現,台灣角金龜雄蟲細長的前腳主要用於和對手打鬥的早期,雄蟲雙方會高高舉起前腳向對手舞動推擠,可能用於評估對手的體型與實力,許多雄蟲打鬥在這個階段便已分出勝負。而巨大誇張的犄角則用於打鬥激烈程度不斷升級的後期,此時雄蟲會試圖用牠們的犄角和對手纏鬥,將對手頂開其領域,或將對手拖離雌蟲。研究的結果證實生物為了繁殖上的優勢,針對競爭雌性的特定打鬥階段,能演化出多種專門的雄性武器。

該研究成果已經於2017年7月發表在世界上最早的生物學會期刊: 英國林奈氏生物學會期刊(Biological Journal of the Linnean Society )。此期刊為生物學大師達爾文和華萊士的演化學論文發表的期刊前身。

雖然林仲平實驗室的研究結果發現角金龜為了競爭配偶,針對特定打鬥階段演化出兩種武器,但是這些武器在生態與演化上的意義還有許多未解的謎團, 例如攜帶如此巨大的武器是否造成雄蟲行動與飛行上的劣勢,或是有較短的壽命與其他器官的障礙?雄蟲細長的前腳除了打鬥之外是否有其他的功能?體型較小的雄蟲如何獲得交配的機會?大型角金龜真的獲得較多的交配機會並且有較多的子代嗎?小島涉博士與林仲平實驗室的成員目前仍持續研究這些有趣的問題。

台灣角金龜除了有特殊的造型與武器,牠們還擁有一般花金龜沒有的護幼行為。交配後的雌蟲會先尋找合適的產卵地,鑽入地表用腳在土壤中挖出一個空洞,然後用腳和頭楯將地表上的落葉、有機質、土壤等拖進這個洞,填滿之後用腳紮成如粽子般的包裹,然後只產一顆卵於包裹中,之後角金龜雌蟲將整個卵包埋在離地表約2-3 cm深的土壤裡。

雖然目前我們知道台灣角金龜雌蟲有如此精密的產卵行為,但產卵包是否能增加角金龜卵和幼蟲的存活率與成長率? 或是孵化後的角金龜幼蟲是否食用雌蟲精心準備的「葉粽」? 是什麼樣的生態力量在趨動角金龜護幼行為的演化??這些問題仍有待進一步研究釐清。

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