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圣诞驯鹿鲁道夫,鼻子为什么这样红?

时间:2015-12-23 10:32来源:果壳网 作者:Ent 阅读:

虽说圣诞节是外来节日,但种种因素之下,国内接触到的圣诞元素越来越多了。除了最典型的圣诞树和圣诞老人之外,还有一个出场率越来越高的角色:红鼻子驯鹿鲁道夫(Rudolph the Red-Nosed Reindeer)。

鲁道夫是一只小鹿,诞生于1939年罗伯特·梅(Robert L. May)的童话故事里[1]。故事说,小鲁道夫因为长了一只发光的红色鼻子而遭到其他驯鹿的嘲笑,也没鹿和他一起玩。但有一年圣诞前夜,起了大雾,圣诞老人看到了鲁道夫的红鼻子,于是请他作为驯鹿领队照亮道路,从此得到了其他驯鹿的爱戴。

当然这个故事今天看起来可能政治上会有点奇怪——这里暂不去讨论。我们关心的,是这个奇怪的发光红鼻子。

光学:红鼻子在平安夜有多好用?

达特茅斯大学人类学教授纳撒尼尔·多米尼(Nathaniel J. Dominy)在一篇新发表的论文中讨论了红鼻子的光学效果[2]。

按照传统,圣诞老人的鹿是驯鹿,最典型的特征是有看起来奇怪的珊瑚状角,也不是树枝状但也没有连成一大片。北极驯鹿(Rangifer tarandus tarandus)的视力比人类在短波段更好,能看到紫外线[3],这对生活在高纬度地区非常好用——因为这里太阳常年高度很低,阳光要走更远的距离才能抵达地面,因此遭受了严重散射,带来大量蓝光和紫外光[4]。而且,驯鹿眼睛里用来反光的“照膜”,到了冬天也会从金黄色变成深蓝色——可能是为了进一步增强视力[5]。

圣诞驯鹿鲁道夫,鼻子为什么这样红?真正的驯鹿,英国叫Reindeer,美国叫Caribou,但圣诞老人的驯鹿一般都还是用Reindeer。注意是驯鹿,不是麋鹿也不是别的什么鹿。图片来源:www.mnh.si.edu

圣诞驯鹿鲁道夫,鼻子为什么这样红?左边是冬天,右边是夏天。光泽来自于反光的照膜(tapetum lucidum)。图片来源:Glen Jeffery

但这都是正常的冬天。要是起雾了,蓝光反而最容易被雾气挡住。此时圣诞老人的驯鹿靠自然光就会很难看见东西,跑都难跑,别提飞了。

这时候鲁道夫就派上用场了:红光是最容易穿透雾气的光,这是交通灯用红色作为停止信号的一个重要原因。虽然我们无法直接测量它鼻子的波长,但故事里描述了一个良好的近似物:同为圣诞节装饰的冬青(Ilex aquifolium)所结的红果子。它的红光差不多正好是哺乳动物能看到的红色的上限——因此,鲁道夫鼻子作为照明灯,正好。

圣诞驯鹿鲁道夫,鼻子为什么这样红?Richard M. Scarry的插图表明,鲁道夫的鼻子和冬青果子的红色一致。图片来源:Nathaniel J. Dominy

圣诞驯鹿鲁道夫,鼻子为什么这样红?这张拍摄于德国魏玛的延时叠加照片,不严格但有趣地展现了不同色光在雾中的穿透力差异。摄影:Lucas Zimmermann

生理:红鼻子是怎么显红的?

其实罗伯特·梅提交他的草稿时,出版商一开始是拒绝的,说大红鼻子容易让人联想到酒糟鼻。当然红色只是因为面部毛细血管扩张,血流量增加所致,未必都是来自酗酒。如果鲁道夫出于某种原因而鼻部血管发生改变,很容易变得非常红。(不过发光的话可能就没办法了……除非是某种附生的红色荧光生物,此事稍后再提。)

但这样会导致一个额外问题:散热。驯鹿的鼻子本来已经血管发达了,再增大血流量的话,热量损失会更加严重,令鲁道夫面临体温过低的危险,从而难以愉快地和其他小伙伴在冰天雪地里玩耍[6]。但照明又是平安夜导航必需的,所以他得有额外的卡路里来源——咦,所以这就是为什么平安夜要摆一盘饼干在桌上吗?看来这不是给圣诞老人吃的,而是给鲁道夫补充热量的啊。

圣诞驯鹿鲁道夫,鼻子为什么这样红?今天的红鼻子还是小丑的标志之一,因此BBC有一个喜剧项目叫“红鼻子日”,憨豆先生也为之代言。图片来源:rednoseday.org

演化:为什么会有红色的鼻子?

好了,这才是真正难以解决、需要大开脑洞的问题。

虽说有照明需求,但圣诞老人显然是偶然发现的鲁道夫,并未进行过任何人为选育。简单的鼻子偏红可以是偶发变异,可是一个闪闪发光能够照明的大红鼻子,还伴随着高昂的代价,这怎么看都不太像是纯粹的意外啊。自然选择可以创立出各种奇迹,但它需要时间和渐变,不可能孤零零蹦出一个鲁道夫来的。

一个显而易见的回答是返祖现象。驯鹿在历史上可能经历过一个需要红鼻子的时期,后来这个需求消失了,别的驯鹿的红鼻子也因高昂代价而消失,只有鲁道夫因为一个突变而重新“启动”了被关掉的红色鼻子机制。但这也只是把问题推到了过去:历史上的红鼻子是在怎样的环境压力下诞生的呢?

更加不利的是,很少有什么生物专门演化出一个光源用于照明。照明的耗能极大,而效果却很不好,需要在黑暗中活动的生物通常都会使用更好的夜视、嗅觉、回声、红外视力或者别的什么办法。生物发光通常不是为了环境照明,而是用来做其他任务,比如最典型的传递信号[7]。

圣诞驯鹿鲁道夫,鼻子为什么这样红?日本摄影师Tsuneaki Hiramatsu拍摄的萤火虫。但实际上这是照片效果,真的萤火虫远远没有这么亮,照明极其困难的。

可是这么一个只会发亮的大红鼻子,耗能大、成本高,却几乎不能传递复杂信息,无非是告诉别人“这儿有东西”。这信号会被同类、猎物和捕食者一起看到,但驯鹿本来就是密集群居无需相互寻找,又是吃草的没什么吸引猎物的必要,徒增被捕食者吃掉的概率而已……

等等,被捕食者吃掉?

是的,这红鼻子不一定是对驯鹿自己有好处的东西,而可能是驯鹿被别的什么生物操纵的结果,令其他生物受益。

生态:捕食与寄生的红色恶意

寄生是自然界中极为普遍的现象,研究者估计全部生物里有四分之一是寄生生活,就连极寒之地的驯鹿也不能免遭其扰。人们早就在驯鹿身上发现了各种寄生虫,仅消化道寄生的线虫就有25种。驯鹿鼻子当然也是有寄生虫的,最常见的物种为Linguatula arctica(鼻窦),Cephenemyia trompe(鼻腔和喉),以及Elaphostrongylus(肺部但常沿呼吸道蔓延)[8]。

寄生生物操纵宿主也是很常见的现象,比如感冒病毒令人打喷嚏就是一个例子:让病毒通过飞沫传播开来。有些寄生虫的生活史很复杂,必须让自己的宿主被别的东西吃掉,于是它就会想办法让宿主更容易被吃掉。比如某些蚂蚁会被寄生虫驱使而跑到叶片顶端,更容易被草食动物一口吞[9];而有些鱼类被寄生之后则会浮到水面肚皮上翻,更容易被水鸟发现并吃掉[10]。

而鲁道夫的红鼻子,也许就是这样一种寄生虫在发光,以刺穿浓雾的耀眼红色指引着捕食者——比如说,曾生活在北方地区,因气候变化和人类猎杀在一万年前刚刚灭绝的剑齿虎(Smilodon)。

圣诞驯鹿鲁道夫,鼻子为什么这样红?“剑齿虎”(Sabre-tooth cat)其实是一个很泛很不严格的措辞,包含好几个时间差异很大、亲缘关系也很远的类群,主要共同点是牙。本文这里特指Smilodon一属,图中是一只S. fatalis。图片来源:wikipedia

浪漫地假想一下,也许圣诞节其实是人类和红鼻子驯鹿结下的古老互助。数万年前的人类凭借火和矛击退剑齿虎,令驯鹿得以安全;而鹿群则在每年冬至时节为人类带来礼物作为报答,领头的鲁道夫以鼻子的红光象征古老的约定。所有其他的圣诞神话,没准都是这一契约的附生产物,源自一种操纵宿主的寄生虫……

而剑齿虎的遗产或许也没有彻底消失。想想你家的猫咪,下次用激光笔耍得它团团转的时候,你或许就能理解它为何痴迷于那一星红色的光芒了。

P.S. 虽然原理部分是科学的,所有引用文献也都是真实的,但红鼻子鲁道夫是不存在的生物,请不要忘记这一点_(:з」∠)_

P.P.Shttp://www.guokr.com/article/439876/,你懂的。

(编辑:窗敲雨)

参考文献

  1. May, R. L. 1939. Rudolph the Red-Nosed Reindeer. Chicago, IL: Montgomery Ward.
  2. Dominy, Nathaniel 2015. Reindeer Vision Explains the Benefits of a Glowing Nose. Front Young Minds. 3:18. doi: 10.3389/frym.2015.00018
  3. Hogg, C., Neveu, M., Stokkan, K.-A., Folkow, L., Cottrill, P., Douglas, R., et al. 2011. Arctic reindeer extend their visual range into the ultraviolet. J. Exp. Biol. 214:2014–9. doi: 10.1242/jeb.053553
  4. Tyler, N. J. C., Jeffery, G., Hogg, C. R., and Stokkan, K.-A. 2014. Ultraviolet vision may enhance the ability of reindeer to discriminate plants in snow. Arctic 67:159–66. doi: 10.14430/arctic4381
  5. Stokkan, K.-A., Folkow, L., Dukes, J., Neveu, M., Hogg, C., Siefken, S., et al. 2013. Shifting mirrors: adaptive changes in retinal reflections to winter darkness in Arctic reindeer. Proc. R. Soc. Lond. B 280:20132451. doi: 10.1098/rspb.2013.2451
  6. van der Hoven, B., Klijn, E., van Genderen, M., Schaftenaar, W., de Vogel, L. L., van Duijn, D., et al. 2012. Microcirculatory investigations of nasal mucosa in reindeer Rangifer tarandus (Mammalia, Artiodactyla, Cervidae): Rudolph’s nose was overheated. Deinsea 15:37–46.
  7. Haddock, Steven H.D.; Moline, Mark A.; Case, James F. 2010. "Bioluminescence in the Sea". Annual Review of Marine Science 2: 443–493.
  8. Halvorsen, Odd1986.Epidemiology of reindeer parasites.Parasitology today, 2:12.
  9. Marikovsky, PI 1962.On some features of behavior of the antsFormica rufa L. infected with fungous disease. Insectes Sociaux, 1962
  10. Kevin D. Lafferty and A. Kimo Morris 1996. Altered Behavior of Parasitized Killifish Increases Susceptibility to Predation by Bird Final Hosts. Ecology 77:1390–1397.
(责任编辑:泉水)
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