问题

在没有人类干预的情况下,节肢动物捕杀脊椎动物的上限是什么?

回答
巨噬的边界:节肢动物捕食脊椎动物的极限展望

长久以来,我们习惯性地将食物链的顶端与大型的脊椎动物联系在一起,尤其是那些拥有强大咬合力、锋利爪牙或飞行能力的哺乳动物、鸟类和爬行动物。然而,如果将“人类干预”这个变量完全移除,纯粹从自然界的演化和生态平衡角度去审视,节肢动物,这个庞大而多样化的门类,在捕食脊椎动物的征途上,是否会触及某种“上限”?而这个上限,又会是怎样的景象?

要探讨这个问题,我们首先需要理解节肢动物和脊椎动物各自的优势与劣势。

节肢动物的潜能:微观世界的征服者

节肢动物的成功,在于它们高效的“外骨骼”结构、高度进化的附肢系统以及惊人的适应性。

外骨骼的保护与支持: 几丁质构成的外骨骼为它们提供了坚固的物理屏障,能够抵御来自外部的物理伤害,甚至一些化学攻击。这使得它们在面对体型远超自己的捕食者时,拥有一定的生存几率。
多样的附肢与特化功能: 节肢动物拥有成对分节的附肢,这些附肢可以高度特化,演化出如螯肢(用于抓握、切割)、触角(用于感知)、步足(用于移动)甚至特化的口器(用于吸食、咀嚼)等。这种精密的机械结构,为它们提供了多种捕食和操作猎物的手段。
高效的感官系统: 复眼能够提供广阔的视野,触角则能感知气味、触觉甚至是振动。许多节肢动物还演化出了对化学信号、声音甚至电信号的敏感感知能力。
惊人的数量和生命力: 许多节肢动物,如昆虫,拥有极高的繁殖率和短的生命周期,这使得它们能够快速适应环境变化,并在种群层面形成强大的数量优势。

脊椎动物的天然劣势(在特定情境下)

相对而言,脊椎动物虽然拥有更灵活的骨骼系统、更发达的大脑和更高效的循环呼吸系统,但在某些方面,它们也可能成为节肢动物捕食的目标,尤其是在它们处于弱势状态时。

幼体和弱小个体: 任何生命形式的幼体或因疾病、受伤而变得虚弱的个体,都更容易成为捕食者的目标。节肢动物的体型优势,在面对这些弱小脊椎动物时,变得不那么明显。
睡眠和麻痹状态: 睡眠中的脊椎动物,特别是小型爬行动物、两栖动物,甚至是某些小型哺乳动物,在失去警觉性后,会变得异常脆弱。
被动或固定状态: 某些脊椎动物,例如刚孵化不久的雏鸟、被困的幼鱼,或者在潮汐退去后被困在潮间带的脊椎动物,它们的活动能力受限,就成为了节肢动物的“送上门”的食物。

节肢动物捕食脊椎动物的“上限”在哪里?

要设定一个“上限”,我们必须考虑几个关键的限制因素:

1. 体型差异的物理限制: 这是最直观的因素。虽然有些节肢动物,如巨型蜘蛛(如哥利亚食鸟蛛)或某些大型甲虫,能够捕食小型脊椎动物(如蛙、蛇、蜥蜴、鼠类),但它们很难以压倒性的优势去捕食健康、成年且体型相当的脊椎动物。外骨骼的强度、附肢的力量和运动范围,都与脊椎动物的肌肉力量、骨骼强度存在根本性的差异。例如,一只成年家鼠,其力量和咬合力,足以对抗并可能逃脱大多数节肢动物的捕食。

2. 能量消耗与回报的经济学: 捕食需要消耗能量。如果一只节肢动物为了捕食一只比它大不了多少,但抵抗力极强的脊椎动物,付出了过高的能量代价,那么这种捕食行为在演化上是不可持续的。节肢动物更倾向于捕食那些能够以较低能量消耗换取较高能量回报的猎物。

3. 行动速度与反应能力: 尽管有些节肢动物(如某些猎蝽)拥有惊人的速度,但相比于许多脊椎动物,特别是体型较大的脊椎动物,它们的整体运动速度和爆发力仍然存在差距。脊椎动物的快速奔跑、跳跃、飞行或游泳能力,为它们提供了有效的逃避机制。

4. 捕食策略的局限性: 节肢动物的捕食策略,如伏击、毒液注射、缠绕等,虽然高效,但往往需要特定的条件。例如,毒液的有效性取决于脊椎动物的体型、生理以及是否存在抗毒机制。对于体型较大、生理复杂的脊椎动物,单一节肢动物的毒液可能不足以瞬间制服。

设想中的“上限”场景:

在没有人类干预的自然界,节肢动物捕食脊椎动物的“上限”,更可能不是指某个单一的节肢动物品种能够捕杀多大的脊椎动物,而是体现在以下几个层面:

群体协作与协同捕食: 如果我们将目光从个体转向群体,那么节肢动物的“上限”可能会被极大地拓展。想象一下,大量的蚂蚁、白蚁或黄蜂,它们能够通过群体协作,以压倒性的数量优势,围攻并最终制服体型远大于单一成员的脊椎动物。它们可以利用化学信号沟通,快速包围猎物,然后依靠坚硬的口器啃咬、毒刺攻击,最终将猎物肢解。例如,某些大型行军蚁群,在某些特定的生态环境下,能够驱赶和杀死小型哺乳动物或爬行动物。

寄生与慢性消耗: 另一种“上限”则体现在寄生行为上。某些寄生性的节肢动物,例如一些特定的螨虫或虱子,虽然它们本身不直接“捕杀”脊椎动物,但它们通过吸食血液、体液,或者侵入脊椎动物的体内组织,在长期的过程中,削弱宿主的生命力,最终导致宿主死亡。这是一种间接但同样致命的“捕食”。

极端环境下的机会主义: 在某些极端的自然环境下,脊椎动物的生存压力剧增。例如,在漫长的干旱季节,水源枯竭,小型脊椎动物因脱水而衰弱,此时,一些适应性极强的节肢动物(如某些甲虫或蝎子)就有机会捕食这些虚弱的脊椎动物。或者在寒冷地区,当小型爬行动物或两栖动物进入休眠状态,它们的生理机能降到最低,这为一些能够忍受低温或在洞穴中活动的节肢动物提供了捕食机会。

特殊器官与分泌物的力量: 某些节肢动物演化出了令人惊叹的特殊器官或分泌物。例如,一些蜘蛛能够分泌能够溶解猎物体内组织的消化酶,当它们将这些酶注入猎物体内后,即使猎物体型较大,也可以在消化液的作用下被液化,然后被吸食。某些甲虫幼虫也能够分泌具有腐蚀性的物质。

所以,上限究竟在哪?

纯粹从“一对一”的直接捕食来看,一个健康的、成年的、体型庞大(例如超过10公斤)的脊椎动物,基本不会成为任何节肢动物的直接捕食目标。 物理上的体型、力量和速度差距是难以逾越的。

但是,如果我们将“捕食”的定义扩展到群体协作、寄生、以及在极端条件下抓住机会,那么“上限”就变得模糊起来。

群体捕食方面: 理论上,如果拥有足够的数量和完美的协调,一个节肢动物群体(例如,庞大的蚂蚁群、白蚁群)有可能围剿并杀死一只幼年的、或体弱的、甚至是在特定环境中(如被围困)的较大型脊椎动物。但这并非像狮子捕食斑马那样,是常规的、高效的捕食模式。
寄生和消耗方面: 寄生虫的“捕食”上限,则取决于寄生虫的种类、宿主脊椎动物的健康状况以及环境条件。一些能够引起严重疾病的寄生虫,可以导致大型脊椎动物的死亡,但这已经超出了“直接捕食”的范畴。

最终,在没有人类干预的纯粹自然演化视角下,节肢动物捕食脊椎动物的“上限”,不是在于它们能够直接将多么巨大的脊椎动物纳入腹中,而在于它们能否通过精妙的策略、群体协作、特殊分泌物,或者抓住脊椎动物的致命弱点,来“征服”比它们自身体型大得多的生命体。 这种“征服”可能不是瞬间的搏杀,而是漫长的消耗、围困、肢解,抑或是通过寄生瓦解其生命力。

人类的存在,通过选择性地支持某些物种、清除某些“害虫”,或引入外来物种,无形中改变了节肢动物与脊椎动物之间的力量平衡,也模糊了自然界本来的“捕食上限”。但一旦移除人类的介入,我们看到的将是自然选择最纯粹的法则,而节肢动物,这个在微观世界里称霸的族群,依然会在演化的舞台上,寻找它们能够触及的,最令人惊叹的“捕食边界”。

网友意见

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题主想问节肢动物能捕杀脊椎动物的上限,但没有说明以下细节:

  1. 是绝对上限(只考虑被捕杀的脊椎动物有多大,不考虑捕杀它的节肢动物有多大)还是相对上限(要求“被捕杀的脊椎动物体型/捕杀它的节肢动物体型”这个比值尽量大?)?
  2. “更大的猎物”是以身体的几何尺寸(比如体长)为准,还是以体重为准?
  3. 是一对一(比如蜘蛛螳螂蜈蚣)还是多对一(比如胡蜂蚂蚁)?多对一的话是按单个个体算还是全部个体之和算?
  4. 通过寄生缓慢地杀死被寄生对象,是否算作“捕杀”?
  5. 严重过敏致死(比如被蜂蜇一下,绝大多数人没事,但极个别过敏严重者就可能有生命危险)等成功率极低的特例是否包括在内?

为简短起见,这里姑且将2、3、4、5分别限定为“体重”、“一对一”、“不考虑寄生”、“必须有较高成功率”(否则要考虑的情况就太多太复杂了)。而对于1,则只讨论相对上限(讨论绝对上限的话很可能就要涉及海里的大型蟹类了,而我对那些玩意儿不太了解,只记得看到过椰子蟹抓老鼠吃的报道)。这样的话,答案就很可能出现在我最熟悉的蜘蛛目当中了。

例如,在美国蛛形学会的学报Journal of Arachnology2018年第46卷第3期第541-548页,就刊发了一篇名为《黑寡妇和其他捕食哺乳动物的蜘蛛》的论文,总结了大量蜘蛛捕食哺乳动物的案例,其中附带了一张摄于佛罗里达的寇蛛(也就是俗称的黑寡妇蜘蛛)吃鼠图片,猎手和猎物的体型比例极具视觉冲击力:

寇蛛之所以能捕杀体型远远大于自己的老鼠,主要是因为:

一、有结网习性且蛛丝坚韧粘性强。要想以小搏大,就得有点克制对方体型和力量的绝活,不能傻乎乎地冲上去跟体型远大于自己的对手硬拼。而寇蛛的蛛丝粘性很强,也很坚韧,能够有效地限制触碰蛛网的猎物行动,令其在体型和力量方面的优势无从发挥。

二、网的位置好。寇蛛是球蛛科下的一个属,习惯于在靠近地面的低处结网,且拉出许多蛛丝与地面连接作为网的支点,这样就更容易捕到主要在地面活动的老鼠等小型哺乳类。反之,大腹园蛛和络新妇这样的大型结网蛛大多在远离地面的高处结网,即使它们的蛛网同样坚韧且粘性强,也基本不可能捕到老鼠、小蛇等通常只在地面附近活动的脊椎动物(鸟类和蝙蝠倒是可以捕到,但它们飞行速度快冲击力大,往往会把网撞破)。

三、毒性极强。如前所述,寇蛛属的蜘蛛俗名黑寡妇,是蜘蛛目下少有的剧毒种类,其毒液对老鼠的半致死量低达0.0009毫克/克体重(Maroli et al. 1973),因而在对付老鼠时可以“咬上一口,然后退到安全距离等着毒性发作”,进一步增加了捕猎成功率。

当然,可能还有其他蜘蛛能在体型更悬殊的情况下捕杀脊椎动物,但都缺乏像寇蛛这样有大量确凿的观察记录以至于可以总结起来当论文发表。这是因为:

  1. 寇蛛所属的球蛛科是最适应在人类居所中和周边生存繁衍的蜘蛛之一,其行为更容易被观察并记录。
  2. 很多小型啮齿类也喜欢在人类居所中和周边生存繁衍,因此大大增加了与寇蛛相遇相杀的几率。
  3. 寇蛛因为其剧毒而闻名,吸引了很多蜘蛛爱好者和研究人员对其进行观察,从而积累了大量寇蛛捕鼠的记录。

考虑到以下因素,我觉得即便还有其他蜘蛛能够捕杀脊椎动物,或是寇蛛还能捕杀老鼠之外的其他脊椎动物,都很难达到寇蛛对老鼠这样悬殊的体型差距:

第一、绝大多数蜘蛛的毒液是专一地针对昆虫等节肢动物的,对脊椎动物效力大大下降甚至完全无效。例如我国湖南师范大学的刘凯等人(2016)对大腹园蛛的毒液进行了试验,发现其浓度在50微克/毫升时就能阻断美洲大蠊(也就是南方大蟑螂)的神经信号传递,但在500微克/毫升时仍对老鼠毫无影响。

第二、即便是寇蛛自己,其毒液对不同脊椎动物的效果也有很大差异:根据前面提到的Maroli等人的实验结果,寇蛛毒液对老鼠的半致死量低达0.0009毫克/克体重,几乎与对苍蝇的半致死量(0.0006毫克/克体重)相当,但对鸡的半致死量就只有0.002毫克/克体重了,对青蛙更是只有0.145毫克/克体重。换言之,寇蛛毒液对老鼠的极强毒性,很可能是因为和老鼠一样都喜欢在人类居所内生活,频繁相遇,常年相杀而演化出来的。换成其他动物,“效果”就没那么好,相应地捕杀能力也就下降了。

综上所述,我提名“寇蛛捕鼠”为“节肢动物在一对一、非寄生且要求有一定成功率的前提下,以尽量小体重捕杀尽量大体重脊椎动物”的上限。

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