【【狼的捕食适应(The Wolf’s Predatory Adaptations)】】
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本书第 5 章中 Mech 和 Peterson 所描述的猎物防御(prey defenses),以及无疑还有许多尚未被认识到的防御方式,共同构成了狼与其猎物之间持续张力的一部分。这种张力的另一部分,则存在于狼寻找、制服并杀死猎物的全部能力之中。经过漫长年代,狼与猎物的协同进化(coevolution)(Bakker 1983)造成了一种进化上的“军备竞赛”(evolutionary “arms race”)(Dawkins and Krebs 1979;但参见 Abrams 2000)。Darwin(1896, 110–111)曾这样表述:
让我们以狼为例。狼捕食多种动物,有些靠机巧捕获,有些靠力量捕获,有些靠速度捕获;假设在一年中狼最缺少食物的季节,跑得最快的猎物,例如鹿,数量增加了,或者其他猎物数量减少了。在这种情况下,最快、最瘦削的狼就会拥有最大的生存机会,并因此被保存下来,或者说被选择下来。
狼与猎物之间的这种张力,或者说基本均势,解释了为什么在狼种群依靠杀死猎物维持生存的情况下,猎物仍然能够持续存在。在通常的食物和天气条件下,一个猎物种群的生存能力,大体上等同于狼种群依靠这些猎物维持生计的能力。当异常条件有利于猎物时,即使有狼存在,猎物数量仍会增加;当条件不利于猎物时,狼则会促进其数量下降。
在详细讨论狼与猎物之间的相互作用之前(见本书第 5 章 Mech 和 Peterson),我们先考察狼克服足够多猎物、从而实现生存和繁殖的能力。无论是在身体、心智还是行为方面,狼都很好地适应了捕食性生活。它的消化系统、移动和感知能力、攻击性、速度、耐力与智力,都有利于其捕食性生存。
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【消化系统(Digestive System)】
虽然有人说,狼是靠它的脚来维持饱腹的(Mech 1970),但狼还拥有其他更直接参与捕获猎物并尽可能快速消耗猎物的结构。狼在世界各地适应多种猎物类型和环境条件,这一点可以从其并不过分特化的食肉动物齿列和消化过程看出。
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【牙齿与颅骨(Teeth and Skull)】
狼的捕猎技术反映在颅骨,尤其是牙齿的进化塑造之中。猫科动物(felids)常常通过对头部或颈部的一次穿透性咬击杀死猎物,而犬科动物(canids)通常以多次较浅的咬击来结束猎物生命,这些咬击更具有机会主义特征(Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)。独居猫科动物在锋利、可伸缩爪的辅助下,必须能够通过一次有力咬击杀死甚至大型猎物,而且常常咬在头部或颈部区域。犬科动物的爪因长距离移动而变钝,因此它们咬击的精确性较低,更多依赖单纯由牙齿造成的多次撕裂。
杀死和消耗猎物所需的不同牙齿功能,可以从狼的异型齿列(heterodont dentition)中看出来;这种齿列包含多种不同类型的牙齿。猎物的肌肉和皮肤可以通过锋利、刀片状牙齿的剪切和压缩作用被有效切割;但咬碎骨头则最好由粗壮的锥形牙齿完成(Lucas and Luke 1984;引自 Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)。
狼的口腔体现了一种广义食肉动物模式,并没有表现出极端特化。它既不像鬣狗那样,为适应碎骨而具有更粗壮的下颌骨、闭颌肌和前臼齿;也不像猫科动物那样,为适应全肉食性而失去了碎骨牙齿(Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)。狼颅骨中唯一可活动的关节,是颞下颌关节(temporomandibular joint, TMJ),即下颌骨与颅骨颞骨连接处。该关节后方由关节后突(postglenoid process)牢固支撑,有助于防止狼在捕获和消耗猎物、下颌承受严重应力时发生脱位。虽然狼的颞下颌关节比草食动物扁平开放的关节具有更明确的结构边界,但它缺少某些特化结构,例如鼬科动物延长的关节前突和关节后突;这些结构能使下颌在咬住大型且活跃的猎物时被锁定或高度稳定(图 4.2)。
狼通过几块巨大的肌肉闭合下颌,这些肌肉依次发挥作用,并且各自的附着方式都能在狼咬住猎物时提供最佳机械优势(图 4.3)。主要闭合肌,即颞肌(temporalis),在狼和其他食肉动物中比在草食动物中更大;但与猫科动物、鬣狗科动物和鼬科动物相比,狼的颞肌在相对质量和机械优势上较小(Radinsky 1981;Van Valkenburgh and Ruff 1987,引自 Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)。


图 4.2 鼬科动物,即狼獾,右侧,以及代表狼颅骨结构方案的犬科动物,左侧,颅骨侧面观及颞下颌关节细节。与大多数捕食性鼬科动物相比,灰狼具有较小的关节前突(1)和中等发达的关节后突(2);在大多数捕食性鼬科动物中,下颌髁被增大的关节前突和关节后突包围(3 和 4)。(据 Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)


图 4.3 狼的颞肌(T1–T3)和咬肌(masseter, M1–M3)肌纤维方向,显示其附着方式如何向下颌传递强大的机械优势。
狼颅骨内部可能承受严重的不对称机械负荷,例如当一次锁定性咬击中只有一枚犬齿突然咬到骨头时。这种扭转应变可能导致螺旋状骨折,但颅骨中沿对角线方向跨越颅骨的骨性支撑能够抵抗这种应力;颅骨长度受到限制也有助于抵抗扭转。Covey 和 Greaves(1994)分析了食肉动物颅骨中的扭转应变,并得出结论:在既定颅骨宽度下,狼和其他犬科动物的颅骨已经尽可能长,以便获得最大的张口幅度或下颌张开尺寸。相比之下,猫科动物、熊科动物和鼬科动物的颅骨相对更短、更粗壮。
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【犬齿与门齿(Canines and Incisors)】
最前方的牙齿,即门齿和犬齿,是狼制服猎物的主要工具。犬齿用于刺入和固定猎物,而门齿则辅助固定。在随后的搏斗中,这些牙齿无疑会承受巨大应力。狼的整个体重,加上捕食者和猎物运动所产生的力量,都必须由这些前部牙齿以及它们在下颌骨和颅骨中的骨性锚定结构承受。
观察狼用牙齿锁住驼鹿鼻部,然后被猎物左右甩动并抬离地面,可以让人对这些力量的巨大程度有所体会(Mech 1966b)。Peterson 曾观察到,狼咬住奔跑中驼鹿的一条后腿后,被拖行数十米。在密林中,驼鹿能够把紧咬不放的狼全力甩向附近树木,有时会把咬合不牢的狼甩脱。(这可能解释了为什么老年狼身上常见肋骨骨折。)
狼用犬齿撕划猎物的皮肤和肌肉,造成裂伤和大量出血。这与猫科动物使用犬齿的方式不同;猫科动物用犬齿刺入并固定挣扎的猎物。这两类食肉动物犬齿结构上的差异,反映了这种使用方式的不同。例如,猫科动物牙齿近似圆形的横截面,反映了牙齿深深嵌入猎物身体时所承受应力方向的不可预测性。相比之下,狼犬齿的椭圆形横截面表明,它适应了主要沿椭圆长轴方向、即从前向后施加的负荷,例如当狼被奔跑中的猎物拖拽时所承受的负荷(图 4.4)。尽管如此,在 9 种现生大型食肉动物所观察到的全部断裂牙齿中,50% 是犬齿(Van Valkenburgh 1988)。Vilà、Urios 和 Castroviejo(1993)在来自前苏联的 500 个狼颅骨中没有发现断裂犬齿;但 Phillips(1984)和 Haugen(1987)发现,在取食驼鹿的阿拉斯加狼中,断裂犬齿很常见,而在以较小猎物为主的地区则不那么常见。
狼的门齿在抓住和固定猎物时发挥重要作用。门齿位于犬齿前方,呈抛物线形排列,这似乎是食肉动物的原始结构方案;但它也可能反映了犬科动物在杂食过程中对能够选择性取食的牙齿的需求。在有蹄类草食动物中,门齿抛物线形排列是选择性取食嫩枝叶的浏览者(browsers)的特征,而选择性较弱的食草者(grazers)则倾向于具有线性排列的门齿(Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)。无论如何,狼门齿的这种排列使它们能够独立于犬齿使用(Mech 1970):可以啃咬或拉扯活猎物,从死猎物身上剥离组织,或者摄入浆果、小型哺乳动物这类不会挣扎的小型食物项目(Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)。


图 4.4 犬齿横截面显示出犬科动物与猫科动物之间的设计差异。犬科动物犬齿横截面呈椭圆形,a/b 比值较大,这有助于牙齿抵抗狼紧咬奔跑猎物时产生的强烈前后方向拉力。相比之下,猫科动物犬齿横截面更接近圆形,a/b 比值更接近 1。(据 Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)
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【裂齿(Carnassials)】
门齿和犬齿构成狼杀死猎物的装置,而犬齿后方的牙齿主要用于消耗尸体。食肉动物具有诊断意义的一种牙齿适应,是裂齿对(carnassial pair),即上颌第四前臼齿和下颌第一臼齿,用于切开皮肤和肉。在犬科动物中,像狼这样持续取食大型猎物的物种,其裂齿相对增大(Van Valkenburgh and Koepfli 1993)。这对牙齿中的每一枚都具有两条剪切刃,每条切刃上由一个 V 形缺口分隔(图 4.5)。当下颌闭合时,上下切刃彼此错过并剪切,将食物夹在逐渐靠近的缺口之间并切断(Greaves 1974;Lucas and Luke 1984)。切缘通过剪切刃相互摩擦而保持自锐(self-sharpening)(Mellett 1981)。


图 4.5 狼裂齿及相邻臼齿的功能形态学。(A)左上第四前臼齿、第一臼齿和第二臼齿的咬合面观。(B)上下牙齿的咬合关系。(C)右下第一至第三臼齿的咬合面观。(D)左侧裂齿,即第四前臼齿和第一臼齿,接近正中咬合时的外侧面观。图中标注表示牙齿的功能表面。(据 Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)
狼的裂齿对具有多功能性,因为下颌第一臼齿的后部,即所谓跟座盆(talonid basin),适应为一个压碎或研磨表面,并与较小的上颌第一臼齿配对发挥作用(见图 4.5)。鼬科动物中相应的牙齿进一步特化,其增大的内叶增强了压碎功能。另一方面,鬣狗科动物失去了所有裂齿之后的臼齿,碎骨功能则由位于裂齿前方、增大的锥形前臼齿完成(Biknevicius and Van Valkenburgh 1996)。