这项调查始于凯特琳·布鲁默(Caitlin Bloomer)在肯塔基州进行生物调查时从泥浆中拉出一只巨大的“克劳齐拉”小龙虾(Crawzilla crawdad)。Crawzilla是这种生物的实际俗名,布鲁默确信自己捕获了有记录以来最大的小龙虾。但当她自豪地向同事展示这一发现时,同事的反应却与她预想的大不相同。
“我当时想,‘毫无疑问,我抓到了人们见过的最大的小龙虾!’我把它带回校园给同事看,自然而然地吹嘘自己抓到了有史以来最大的小龙虾。但是,就像所有生物学家和休闲垂钓者一样,他看了一眼就说,‘不可能,我抓过更大的,’”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校农业、消费者与环境科学学院自然资源与环境科学系教学助理教授布鲁默说道。
全美搜寻北美最大小龙虾
这场起初略带友好的竞争很快演变成了一场全国范围内寻找破纪录小龙虾的行动。布鲁默联系了全国各地的生物学家和博物馆馆长,请他们检查各自的收藏中是否有异常巨大的标本。
研究人员使用卡尺(一种用于高精度测量物体的仪器)比较了保存的小龙虾标本的尺寸。他们的搜索列出了一份包含20个异常巨大个体的名单,代表了18个不同的物种。研究结果发表在科学期刊《生态学》(Ecology)上。
尽管布鲁默最初发现的Crawzilla未能拔得头筹,但它仍在已确认的最大标本中占有一席之地。
“我抓的不是最大的,但它确实进入了前20名,所以我为此感到非常自豪,”布鲁默说。“而且它也是名单上唯一一种穴居小龙虾,所以我认为这算是一种胜利。”
科学家确认已知最大的北美小龙虾
最大的标本是一只田纳西瓶刷小龙虾(Tennessee bottlebrush crayfish),保存在西弗吉尼亚州西自由大学的收藏中。不算尾巴、爪和触须,其测量尺寸达到了惊人的86.6毫米(约3.4英寸)。
这项纪录保持者并非近期捕获。它是由扎克·洛夫曼(Zac Loughman)博士和西自由大学的学生于2011年采集的,这使得通过对现有博物馆标本进行检查从而得出这一发现成为可能。
“我知道在西自由大学小龙虾收藏馆(West Liberty University Astacology Collection)里有一些体型巨大的小龙虾,但得知我们拥有北美已知最大的两个标本时,还是感到很惊讶!我们的纪录保持者,一只由扎克·洛夫曼博士和西自由大学学生早在2011年采集的田纳西瓶刷小龙虾,展示了小龙虾可以有多么惊人且多样化,”西自由大学生物学助理教授扎卡里·格雷厄姆(Zackary Graham)说道。“仅它的头胸甲就大约有一张信用卡那么长,加上尾巴和爪,它几乎有一张笔记本纸那么宽。这两个巨无霸现在都自豪地陈列在我的办公室里,我几乎会给每一个走进来的人展示它们。”
其他机构也提供了令人印象深刻的标本。隶属于伊利诺伊大学草原研究所的伊利诺伊自然历史调查局在20个最大的小龙虾标本中占了6个。史密森学会国家自然历史博物馆贡献了另外4个。
为什么北美小龙虾不能长得更大?
除了在竞争中分出胜负,研究人员还发现了一个更有趣的科学问题。他们的测量结果提供了对北美小龙虾体型上限的一些初步估计,结果表明这些动物可能面临着一个惊人一致的生长天花板。
尽管物种和环境存在差异,但最大的个体在研究人员使用的身体测量指标上往往达到约80毫米。这引发了一个明显的问题:为什么北美小龙虾似乎在长到大约这个尺寸时就停止生长了,而世界上其他地方的一些物种,包括塔斯马尼亚巨型淡水小龙虾,却能长得更大?
“它们似乎都在80毫米这个界限左右达到极限,但我们不确定为什么,特别是考虑到世界其他地区绝对存在体型巨大的小龙虾,”布鲁默说。“我们开始考察纬度、氧气可用性和栖息地类型等可能的相关因素,以解释为什么某些物种和个体比其他的大,但我们没有看到任何规律。”
团队考察了地理位置、氧气水平或小龙虾生活的环境类型是否能解释为什么有些比其他的长得更大。然而,这些因素都没有显示出与最大体型之间的明确关系。
这一出乎意料的结果将研究人员引向了另一种可能性。小龙虾的生长可能受到动物自身生物学的限制,而不是主要受环境条件控制。
一种可能的解释涉及它们的外骨骼,即保护身体的坚硬外壳。外壳结构或肌肉解剖学上的差异可能会对北美小龙虾能长到多大施加物理限制。
目前,这仍然是一个假设。需要进一步的研究来确定这些生物学特征是否真的限制了它们的生长。
“这是一个我们在野外看到了不寻常现象并由此激发了未来研究方向的案例,”布鲁默说。“我们认为,研究小龙虾的生理学以观察是否有某些因素在影响它们的体型,将是非常有价值的。”
巨型小龙虾揭示了科学家仍有多少未知
小龙虾是溪流、河流和其他淡水环境中人们熟悉的居民。许多人在孩提时代就接触过它们,这使它们成为北美最具辨识度的水生动物之一。
然而,尽管它们分布广泛,科学家们仍在探索关于其生物学的基本事实,包括它们能长到多大以及什么决定了它们的最大体型。
“任何小时候去过溪流的人都知道小龙虾是什么——它们几乎是人们关注水生生物的普遍启蒙。我现在仍会和五六十岁的人一起外出,他们会回忆起自己七岁时在小溪里抓小龙虾的情景,”布鲁默说。“我们对它们仍然有那么多需要了解的地方,这真是太不可思议了。”
布鲁默还强调,如果没有博物馆的收藏,这项调查是不可能完成的。通过比较保存多年的标本,研究人员能够回答一个仅靠野外考察难以调查的基本问题。
这项始于一只异常巨大的小龙虾和同事间分歧的调查,现在已经开启了一条新的科学探究路线,旨在探索塑造这些常见淡水生物体型的生物学因素。