活化石的傳奇一生:海龜
文/程一駿
現為國立臺灣海洋大學海洋生物研究所教授
海龜從三億多年以前就出現在這個地球上,牠是從淡水龜演化而來的,因此最早的海龜很像淡水龜,唯一的證據是來自化石中的排鹽結構─淚腺。現在的海龜是在一億多年前演化出來的,可分成在那時就演化成功的革龜,及在6500到7500萬年後才演化成功的硬殼龜兩大類。革龜只有一種,而硬殼龜則可分成六種,分別為綠蠵龜、赤蠵龜、欖蠵龜、平背龜、玳瑁及肯式龜。在台灣,海中生活的有綠蠵龜、赤蠵龜、欖蠵龜、玳瑁及革龜,而上岸產卵的僅有綠蠵龜。海龜的種類雖然不多,但都是適應環境的高手,而且具有許多謀生的功能,因此牠們的分類與其生活習慣息息相關,在分類上也較不具有爭議性。然而,因其很早就適應海洋環境,加上具有大洋洄游的特性,因此在漫長的歲月中,有些家族因適應當地的特殊環境,且沒有做大範圍的洄游,久而久之,在基因結構上產生不同的組合,也就從一個母族群,產生許多次群體。然而。因其演化速度太慢,這些差異性不會大到可以稱之亞種的程度,因此多以「亞族群」或是「群聚體─rookery」來稱呼之。但也因為海龜的演化速度太慢,不同種類間之基因相似度太高,所以會出現具有繁衍後代能力的雜交種,這也算是動物界少見的現象!
海龜是從淡水龜演化而來的,因此儘管大部分的時間都在海中渡過,牠仍需爬上沙灘產卵,方能繁衍後代。這個不完全的演化行為,反成了大自然的一大奇景,並啟動了許多有趣但十分重要的適應機制,且讓我細細道來。
海龜如何傳宗接代
海龜是冷血性的爬蟲動物,因此一切活動均與周遭的溫度有關。和其他的冷血動物一樣,海龜要發情才會進行生殖行為。每種動物的發情機制不同,而海龜因要進行長距離的生殖洄游,所以要吃飽才會在次年水溫升高後去繁衍後代。海龜生殖洄游的距離從幾十到上千公里都有,端視覓食海域到交配產卵間的距離而定。在生殖洄游中,公龜通常會像花花公子一樣的到處留情,試著和所遇到的母龜交配,母龜則可能認為其出生的沙灘為最安全的地方,因此多會返回其出生地去產卵。然而,不知何種理由會有5%的母龜會游到其他的沙灘上去產卵,這也是海龜雖然對其出生的的忠誠度很高,但在數億年的全球氣候變遷中,依然沒有因產卵地消失而遭到滅絕。因為公龜的不專情,一頭母龜會與數頭公龜交配,並將所有的精子儲存在體內,因此會產生所謂的「一母多父」的後代。在約一個月的交配期結束後,公龜通常會返回其覓食地,母龜則會等到水溫超過25℃時,才開始上岸產卵。
海龜因不具有凶猛動物的特性,如牙齒及爪子,所以是個溫和的野生動物,在海中雖是游泳高手,但在陸地上卻因過重、笨重的背、腹甲及長大的鮨狀肢,僅能在沙灘上緩慢的爬行。這讓牠很容易受到天敵的攻擊,因此都是選擇在鮮少人煙的沙灘,於夜晚上岸產卵。母龜通常會選擇在有草地覆蓋的沙灘挖掘產卵洞,主要目的在於此處的沙灘較不易流失。母龜約需1到3小時的時間產卵,然後拖著疲憊的身軀,筆直爬回大海,在海中待上10天到半個月,一方面休息,一方面重新排卵,並與體內保留的精子授精,以便第二次上岸產卵。根據紀錄,一頭母龜會產下1到9窩卵,平均為3到4窩,每窩平均含100到110粒龜卵。母龜的產卵季均集中在夏季;約從6月到9月底,產卵季結束後,母龜便會返回其覓食海域休息,待下一次發情後,再回到其出生地去交配及產卵,根據紀錄,這個期限介於1到9年,平均為3到4年。
龜卵的孵化及性別決定
龜卵約在50到80公分深的卵窩中孵化,母龜挖這麼深是為了給龜卵一個優良的孵化環境,因為沙層在母龜挖掘後變得十分鬆軟,因此充滿空氣,而空氣是最好的溫度絕緣體,所以在這麼深的卵窩中,儘管地表的日夜溫差可高達20℃以上,卵窩中的溫度卻幾乎不受外界的影響,龜卵就在相同的環境中一起孵化。
在海龜生理研究上一個有趣的問題是,如何去分辨公龜還是母龜?成龜很好認別,公龜有很長的尾巴;作為交配之用,而母龜的尾巴則很短。未成熟的海龜就很難判斷了,因為牠們外形被背、腹甲及頭蓋骨所固定,加上沒有可以做為分辨的第一性徵,因此都長的很像母龜;尾巴短短的,唯一的差別是母龜較大而已。此時,性別鑒定的唯一方法是用內視鏡或是腹腔鏡來檢查,或是量測血清中的雄性賀爾蒙含量。而小海龜因體型太小,這些方法都不適用,因此只能利用石蠟切片性器官來判斷了,但這個方法須犧牲小海龜,所以不少人都利用死掉的小海龜來代替。
海龜怎麼決定其性別是一個很有趣的問題,牠們因很早就出現在這個地球上,因此具有早期爬蟲動物所特有生理機制;性別是在性器官形成時由外界溫度所決定的。當孵化溫度超過32℃時,孵出的稚龜全都為母的,當孵化時的溫度低於29℃時,孵出的稚龜全都為公的,唯有在介於這兩溫度間,才會孵出公母皆有的稚龜。海龜會如此做,是因為高溫代表氣候轉好食物也會增加,因此母龜可以獲得較多的食物來產生更多的卵子。在上億年的演化過程中,如何在好氣候中產生更多的後代,才是物種生生不息的訣竅。海龜就是利用這個生存策略,經歷過無數次冰河的磨練,繼續生存在這個地球上。龜卵的孵化期多介於50到70天之間,孵化期的長短會受到氣溫、降雨量、植物覆蓋及沙層結構(影響氧氣的流通)所影響。
小海龜孵化後會集體爬出卵窩,並快速的爬向大海,展開牠的一生。根據研究顯示,小海龜會循三項原則下海:
1.向下爬行。
2.迎向有光,尤其是向水平方向的光源前進,這是因為光照到海面,會在水平方向產生反光。
3.小海龜會避開沙灘上有形狀的物體,如沙丘及樹林等。
因此,在產卵沙灘上,應儘量避免人為活動,尤其是開發活動,以免小海龜找不到回家的道路。
小海龜的天敵很多,在陸地上有禿鷹、野豬、野狗、蛇、螃蟹等,在海中則有肉食性的魚。因此,牠在下海後會儘快設法離開這個容易被捕殺的海域,綠蠵龜是以不停的快速向外游上1到2天,好進入外海的洋流區。另一些小海龜則因長的橡樹葉,所以下海後會漂上一段時間,待天敵減少後才會快速的游向外海。根據推估,一千隻小海龜中僅一頭可以長大為成龜,而其中大部分都是在第一年中死亡。
海龜的成長
小海龜在進入外海後,會順著洋流漂到合適的海域去成長。一般而言,小海龜都以浮游動、植物為主食,以渡過其幼年的生活。雖然大家猜測小海龜會順著洋流而行,但由於沒人能確認牠們是如何在下海後到達那裏,及怎樣回到成長海域,因此通常以「迷失的歲月」來描述這段生活。在海上生活5到7年後,多數小海龜會回到近海,找尋食物豐富的海域,作為牠成長的覓食場所。海龜所需成長的覓食海域從一個到數個都有,端看食物供應量是否能滿足牠快速成長之所需;當食物足夠豐盛時,海龜就會一直待在那到成熟為止,否則當棲地的食物無法滿足牠快速成長時,海龜就會另外找尋新的棲地,一直到成熟為止。在海龜成熟後,因其覓食的環境已能滿足其活下去及生殖方面的開銷,海龜便不再「搬家」,而是待在那等待發情後才進行生殖洄游。此後,海龜便在成龜的覓食場與交配產卵場之間,進行雙向洄游,這就是所謂的「雙向忠誠度」,牠會這樣做一直到老死為止。
一個幾乎每個人都會問的問題是:海龜能活多久?在過去,許多人會猜測牠和陸龜一樣可活上數百年,但近年的研究卻顯示,牠的年齡和人類差不多;很少活過100歲!
結語
海龜是一個十分迷人的活化石,在經過上億年的演化,依然保留著許多原始的特性,這些都是我們身為萬物之靈所需維護、復育牠們,並完整地交給下一代的重要理由。