共同进化帮助圣诞老人的驯鹿在飞行后盛宴

当圣诞老人疲惫不堪的驯鹿终于在圣诞节清晨在北极的深雪中放下雪橇时，鲁道夫光芒四射的红鼻子并不能帮助他们在贫瘠的土地上找到食物。

相反，来自达特茅斯和苏格兰圣安德鲁斯大学的研究人员报告说，鲁道夫和他的驯鹿兄弟的眼睛可能已经进化，以便他们可以在黑暗和多雪的北极冬天发现他们最喜欢的食物，根据i-Perception杂志上的一项新研究。

这些发现有助于解释为什么驯鹿可以在紫外线光谱中看到光的长期科学谜团，并为1926届罗伯特·L·梅（Robert L. May）的经典故事中流行的微笑空中有蹄类动物增添了兴趣。

“驯鹿太酷了，但许多人只在圣诞节才会想到它们，”该研究的第一作者、达特茅斯学院查尔斯汉森人类学教授纳撒尼尔·多米尼说。“现在是提醒人们注意他们非凡的视觉系统的好时机。

驯鹿主要以驯鹿苔藓或 Cladonia rangiferina为生，它不是苔藓，而实际上是一种藻类真菌融合物，称为地衣。 C. rangiferina 在北纬地区形成厚厚的松脆地毯，对驯鹿的生存至关重要，甚至它的正式名称也源于驯鹿的科学术语 Rangifer。

研究人员在苏格兰高地的凯恩戈姆山脉工作，那里拥有英国唯一的驯鹿群 – 在当地被猎杀灭绝后从斯堪的纳维亚半岛重新引入 – 以及1,500多种地衣。尽管有这些选择，但凯恩戈姆山脉的驯鹿在冬季仍然依赖 C. rangiferina 。

“驯鹿的一个特殊特征是它们依赖这种地衣，”多米尼说。“任何动物都以地衣为生，这是不寻常的，更不用说这么大的哺乳动物了。

对于人眼来说，白色的地衣在北极冬天的白雪皑皑的背景下是看不见的。

但来自圣安德鲁斯的多米尼和合著者凯瑟琳·霍拜特（Catherine Hobaiter）和朱莉·哈里斯（Julie Harris）发现， C. rangiferina 和其他一些补充驯鹿饮食的地衣物种会吸收紫外线。来自地衣和滤光片的光谱数据经过校准以模仿驯鹿的视觉显示，这些生物体在驯鹿看来是黑色的斑块，与其他明亮的景观形成鲜明对比，使它们更容易定位。

因为驯鹿可以在紫外线下看到，所以它们吸收紫外线的食物来源地衣在白雪皑皑的北极景观中显得很暗。（摄影：Nathaniel Dominy）

“获得驯鹿如何看待世界的视觉近似值是其他研究以前没有做过的事情，”多米尼说，他在2015年发表了一篇关于鲁道夫的红鼻子如何在冬季的阴霾中充当有效的雾灯的论文。

“如果你能把自己放在他们的蹄子上，看着这片白色的风景，你会想要一条直接通往食物的路线，”他说。“驯鹿不想浪费精力在寒冷、贫瘠的环境中四处游荡寻找食物。如果他们能从远处看到地衣，这给他们带来了很大的优势，让他们在食物稀缺的时候节省宝贵的卡路里。

多米尼说，先前的研究表明，驯鹿的眼睛在夏季和冬季之间会发生变化。它们的毡状膜——一种增强光的膜，使许多动物的眼睛“闪亮”，在冬天从大多数动物的金色过渡到鲜艳的蓝色，被认为可以放大极地冬季的弱光。

“如果环境中的光的颜色主要是蓝色，那么眼睛增强蓝色以确保驯鹿的感光器最大化这些波长是有意义的，”多米尼说。

但蓝色毡带也让高达60%的紫外线通过眼睛的颜色传感器。这意味着驯鹿将冬季世界视为紫色，类似于人们看到有黑光的房间——雪等紫外线反射表面闪耀着明亮的光芒，而吸收紫外线的表面则非常黑暗。

研究人员讲述了科学家们如何试图回答为什么白天活跃的北极动物的眼睛会接受从每个积雪覆盖的表面反射的紫外线。但他们的研究表明，答案与紫外线不反射的东西有关——C. rangiferina 和其他浓密的地衣。

研究人员报告说，鉴于地衣在驯鹿饮食中的重要性，动物的眼睛可能经过优化，可以在一年中最难找到的时候挑出这种主食。

因此，研究人员写道，虽然最著名的驯鹿的发光鼻子“可能会照亮圣诞老人的道路”，但“正是鲁道夫的蓝眼睛让他在漫长的圣诞节后找到了晚餐。