草原响尾蛇蜕皮聚集行为的潜在成因

时间:2026年3月30日
来源:Ecology and Evolution

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为解决蜕皮(ecdysis)期间蛇类聚集(aggregation)行为成因不明的问题,研究人员以草原响尾蛇(Crotalus viridis)为研究对象,检验了“热景观(Thermal Landscape)”、“热效率(Thermal Efficiency)”、“捕食者规避(Predator Avoidance)”及“繁殖促进(Reproductive Facilitation)”四项假说。研究发现蜕皮行为显著提升了蛇的聚集概率,结果部分支持“热景观”与“繁殖促进”假说,不支持“热效率”假说。这项研究为理解动物如何权衡生理压力下的行为选择提供了新见解。

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在动物世界中,群聚通常意味着“人多力量大”——能带来协同育儿、集体防御、抱团取暖等显而易见的生存优势。然而,这种行为也有代价,比如更容易吸引捕食者、加剧内部竞争。那么,动物究竟如何在收益与成本之间做出权衡,又是什么信号触发了它们扎堆的行为?在爬行动物领域,一个看似平常却充满奥秘的现象——蛇在蜕皮期间的聚集行为,为我们探索这些问题打开了一扇窗。
想象一下,一条蛇在蜕掉旧皮肤、长出新的保护层时,是多么的脆弱。蜕皮(ecdysis)不仅消耗巨大能量(可占年能量预算的3%-11%),还会导致皮肤屏障功能减弱、水分流失加剧,更糟糕的是,视野模糊的“眼罩”和色彩失真的“旧衣”也让它们在捕食者面前近乎“裸奔”。在这种生理“脆弱期”,一些蛇类,包括多种响尾蛇,非但没有躲藏,反而聚在了一起。这种“蜕皮聚集”现象虽然时有报道,但由于观察难度大,且蜕皮常与其他生活史事件(如冬眠、繁殖)在时间上重合,其背后的真实驱动机制一直是个谜。这项发表在《Ecology and Evolution》上的研究,聚焦于美国怀俄明州高海拔地区的一群草原响尾蛇(Crotalus viridis),首次系统性地探究了它们为何会在蜕皮时“扎堆”。
为了揭示谜底,研究人员从2024年4月至2025年10月,对该种群进行了持续的野外监测。他们主要通过目击搜寻和无线电遥测(VHF telemetry)来定位和追踪响尾蛇。研究期间,他们捕获了81条不同性别、年龄和繁殖状态的个体,并对其中29条进行了VHF发射器植入手术,以便定期、非侵入性地获取其位置和行为数据。每当观察到蛇时,他们会详细记录其是否处于蜕皮状态(通过眼睛是否浑浊、皮肤是否开始剥离来判断)以及是否与其他个体形成聚集(定义为彼此视觉接触范围内,通常距离小于1米)。基于这些数据,研究人员构建了统计模型,检验“蜕皮状态是否是预测其发生聚集行为的强因子”,并进一步分析了聚集发生的时间、性别组成和年龄结构,用以验证四个竞争性假说提出的具体预测。
结果部分揭示了以下核心发现:
1. 蜕皮与聚集的时间关联
数据分析给出了强有力的证据:正在蜕皮的响尾蛇处于聚集状态的概率,是未蜕皮个体的23.72倍。这表明蜕皮与聚集行为在时空上存在高度关联。观察到的蜕皮事件集中在6月至8月,而24次聚集记录也全部发生在5月至8月之间,并未在春秋季(即冬眠入蛰和出蛰前后)出现集中性的聚集。这表明,聚集行为与蜕皮本身的关系,似乎比与季节性温度波动的关系更为紧密。
2. 聚集群体的性别组成
在24个被记录的聚集群体中,超过一半(54.2%)同时包含雄性和雌性个体。其余多为全雌性群体(41.7%),仅有一次观察到全雄性群体。然而,统计检验表明,聚集群体中的性别比例与随机捕获的单独个体中的性别比例并无显著差异。研究人员仅观察到一次交配行为,且当事双方均未处于蜕皮状态。
3. 年龄与繁殖状态
研究期间,仅在春季出蛰时观察到一条疑似幼体(因未能捕获确认)出现在聚集群体中,未发现新生幼蛇的聚集或母蛇与幼蛇共聚的现象。大多数聚集个体为成年蛇,且怀孕雌性在聚集群体中并未表现出明显的比例优势。
讨论与结论:权衡下的生存策略
综合以上结果,研究人员对四个初始假说进行了评估。首先,“热效率”假说认为聚集是为了增加热惯性、缓冲体温波动。但该假说预测聚集应在春秋季(热需求最高时)更常见,且幼蛇(体表面积/体积比更大,散热更快)和怀孕雌蛇(更需要稳定体温)应更倾向于聚集。实际数据并不支持这些预测,因此该假说未能得到支持。
其次,“捕食者规避”假说认为聚集是为了在视觉和防御能力下降时降低个体被捕食风险。该研究确实发现蜕皮是聚集行为的强预测因子,这与该假说的核心逻辑一致。然而,由于该假说对聚集群体的性别和年龄组成没有做出明确的方向性预测,因此研究结果对此假说既不能证实也不能完全排除。
研究结果为“热景观”和“繁殖促进”假说提供了一些支持。“热景观”假说认为蛇只是聚集在少数适合蜕皮期体温调节的优质微生境中,而非主动寻求社交。该研究未发现冬眠或产仔期的聚集现象,暗示研究地点的高质量热栖息地可能相对充足,削弱了此假说的解释力。其预测的怀孕雌蛇在聚集群体中占优、以及蜕皮地点跨年度重复利用的现象,在本研究中均未得到证实,但作者指出样本量限制和观测周期较短可能影响了判断。
繁殖促进”假说认为聚集是为了便于求偶或利用蜕皮后的短暂交配窗口。尽管研究观察到半数以上的聚集包含两性,但并未发现聚集与观测到的交配行为在时间上直接关联,且该假说预测幼体不应聚集,这与观察到的单一疑似幼体案例略有出入。不过,研究中确认的聚集个体几乎全是成年蛇,这与“繁殖促进”的预期相符。作者推测,观察到的“两性混合”与“全雌性”这两种聚集类型,可能暗示蜕皮聚集在该种群中服务于多种目的。
最终,这项研究得出结论:在怀俄明高海拔草原响尾蛇种群中,蜕皮行为显著增加了它们聚集在一起的可能性。研究部分支持“热景观”和“繁殖促进”假说,而不支持“热效率”假说。这揭示了动物在面对蜕皮这一高能耗、高风险的生理挑战时,可能采取一种复合的行为策略来平衡能量需求、繁殖机会与环境压力。该研究不仅首次在草原响尾蛇中系统记录了蜕皮聚集现象,更重要的是,它通过严谨的假设检验框架,深化了我们对动物行为可塑性及其背后驱动机制的理解。对于生态学家和保护生物学家而言,理解这类隐秘的社会行为模式,对于评估物种的生存策略、栖息地需求乃至种群存续风险(如阿利效应, Allee effects)都具有重要意义。未来,通过更精确的体温监测、更长期的站点重访记录以及对捕食风险的直接评估,可以进一步厘清这些假说的相对贡献,为我们描绘一幅更完整的动物行为决策图景。

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