Im węższy liść, tym jaśniejsza gąsienica • Nikołaj Gornostajew • Wiadomości naukowe o "elementach" • Biologia, ewolucja

Im węższy arkusz, tym jaśniejsza gąsienica.

Caterpillar Papilio machaon L. jest przykładem kolorowania ostrzeżenia. Te gąsienice żyją na roślinach parasolowych o wąskich liściach. (Zdjęcie z ru.wikipedia.org)

Po analizie różnych danych na gąsienicach motyli, żaglówek z rodzaju Papilio (Lepidoptera: Papilionidae), entomologowie z University of Arizona i Alberta przybyli do konkluduje, że wraz z diety zawierającej niejadalne lub trujące substancje dla drapieżników, pojawienie się zabarwienia ostrzegawczego ma znaczący wpływ na występowanie zabarwienia ostrzegawczego. Na przykład, gąsienice zamieszkujące trawiaste rośliny i krzewy o wąskich liściach, niezależnie od taksonomicznego pochodzenia tych roślin, częściej uzyskują barwy ostrzegawcze. w porównaniu do gąsienice żyjące tylko drzewa, krzewy lub dalej rośliny zielne z szerokimi liśćmi.

Zapobiegawczy (lub aposetyzujący) kolor rozwija się w niektórych organizmach jako środek ochrony przed atakami drapieżników: sygnalizuje niebezpieczeństwo lub niejasność ofiary. Ten kolor może być zauważalny przez cały czas (osy, pszczoły, trzmiele, wiele jasnych błędów, stonogi, skolopendry i kiwsiaki,salamandry i niektóre żaby) lub pojawiać się na „groźne” Położenia (demonstracji „oko” na tylnych skrzydłach sokoła nakrapiane, jasny demonstracja brzucha żaby Bombina).

Wręcz przeciwnie, protekcjonalny (lub tajemniczy, od greckiego. krypto – sekret) kolorystyka jest powszechna wśród zwierząt, które są zamaskowane na tle otaczających obiektów. Takie barwiących mogą być zarówno pasywne środki ochronne (powłoka ochronna), bądź w celu zapewnienia lepszego maskowania drapieżnika (np okoń i barwienia szczupaki, pantery dostrzeżone barwników, zielony kolor wielu rodzajów modliszki). W szczególności wiele klaczek ma zabarwienie ochronne (zmienia kolor w zależności od warunków siedliskowych), podobnie jak gałęzie gąsienic wielu ćmy ciemnej, ptaki gniazdujące na ziemi.

Szczególną formą ochronnego zabarwienia jest mimetyzm (z języka greckiego. mimetes – imitator) – zewnętrzne podobieństwo nietrującego zwierzęcia jednego gatunku z jadowitym lub niejadalnym innym gatunkiem zwierzęcym. Klasycznym przykładem mimetyczności jest podobieństwo motyla szklanego z osami, wielu gatunków much dźwiękowych do pszczół lub os.

Trzy rodzaje kolorowania gąsienicy Papilio: a) ochronne zabarwienie przypominające ptasie odchody (Papilio cresphontes); b) zielona farba ochronna (P.rutulus); c) farba ostrzegawcza (P.polyxenes). Zdjęcia z artykułu w dyskusji PNAS

Występowanie określonego rodzaju malarstwa jest bardzo wygodne do zbadania na przykładzie motyli morskich (Lepidoptera: Papilionidae). Zebrano wiele informacji na temat życia tych wielkich, pięknych motyli, od statków żaglowych, zwłaszcza z rodzaju Papilio, służą jako model do badania zachowania, ekologii, ewolucji i fizjologii owadów. Żaglówki tego rodzaju Papilio zjednoczyć około 200 gatunków i można je znaleźć na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Antarktydy.

Przedstawiciele rodzaju różnią się znacznie pod względem preferencji żywieniowych – niektóre gatunki (Papilio nobilis, Papilio machaon hippocrates, Papilio birchalli, Papilio pilumnus, Papilio esperanza) – monofagi, to znaczy, rozwijają się na roślinach pokarmowych tylko jednego gatunku. Inne to polifagi, takie jak gąsienice. Papilio zelicaon 45 gatunków żyje na roślinach. Dieta Caterpillar Papilio obejmuje rośliny ponad 400 gatunków z ponad 20 rodzin, należących do różnych form życia (od trawy do drzew) i liści o różnej wielkości i kształcie. Wiele z tych roślin zawiera toksyczne chemikalia, które są albo osadzane w ciele gąsienic, albo są obecne w ich jelitach, czyniąc je niejadalnymi lub trującymi zarówno dla kręgowców (głównie ptaków), jak i bezkręgowych drapieżników.Drapieżniki uczą się na własnych doświadczeniach, aby uniknąć takich gąsienic: śmierć jednej osoby przynosi korzyści.

Jednak w celu ochrony przed drapieżnikami, gąsienica Papilio uciekł się do dwóch przeciwstawnych strategii. Niektóre gatunki stosują ochronne zabarwienie ochronne – albo cętkowane, przypominające ptasie odchody, albo zielone, pozwalające im wtopić się w tło rośliny pokarmowej. Inne gatunki uzyskały jaskrawy ostrzegawczy (aposematyczny) kolor, natychmiast sygnalizując niebezpieczeństwo i odstraszając drapieżnika.

Niektóre gatunki leśnych żab są tak trujące, że ich trucizna jest nawet używana przez miejscową ludność do zatrutych strzał. Żaby ostrzegają o swojej nieumiejętności w jasnych kolorach. (Zdjęcie z www.ryanphotographic.com)

Uważa się, że główną rolę w tworzeniu i zachowywaniu barwnika ostrzegawczego odgrywa dieta i związany z nią rozwój toksyczności organizmu – jak na przykład trujące żaby drzewne żyjące w Ameryce Środkowej i Południowej (Dendrobatidae, trująca żaba strzała), których trucizna jest nawet używana do zatrute strzały.

Aby dowiedzieć się, co spowodowało pojawienie się gąsienic Papilio barwienia ostrzegawcze, entomologowie z Wydziału Ekologii i Biologii Ewolucyjnej, University of Arizona (Tucson, USA) i Wydziału Nauk Biologicznych, University of Alberta (Edmonton, Kanada) analizowali dane literaturowe dotyczące barwienia, karmienia i siedlisk larw motyla Papilio i zestawiono dla każdego gatunku listę roślin spożywczych z oznaczeniem zawartości substancji toksycznych w nich z trzech głównych grup – alkaloidów, związków fenolowych i terpenoidów. Ponadto dla każdego zakładu spożywczego wskazano, do jakiego rodzaju życia należy (drzewo, krzew, roślina zielna) i szerokość jego liści jest zaznaczona. Od średniej szerokości gąsienicy Papilio starsze ma około 10 mm, liście rośliny pokarmowej o szerokości mniejszej niż 20 mm zostały oznaczone jako wąskie, a szerokość większa niż 20 mm – jako szeroka.

Konstruowanie drzewa filogenetycznego z rodzaju Papilio, autorzy stwierdzili, że aplazyjne barwienie niezależnie wystąpiło w gąsienicach statków żeglarskich podczas ich ewolucji co najmniej cztery razy. Następnie, używając różnych metod statystycznych i probabilistycznych, autorzy próbowali dojść do tegoz którym z powyższych znaków koreluje występowanie kolorowania ostrzegawczego w gąsienicach żaglówek.

Drzewo filogenetyczne z rodzaju Papilio. Zagęszczone gałęzie wykazują gatunki rozwijające się na trawiastych roślinach, kolor pomarańczowy pokazuje obecność wąskich liści w diecie larwalnej. Cieniowany kolor przedstawia gatunki z ostrzeżeniem kolorystycznym gąsienic. Ryc. z danego artykułu PNAS

Okazało się, że tylko toksyczność organizmu, ze względu na skład chemiczny rośliny pokarmowej, nie wystarcza do opracowania kolorowania ostrzegawczego w gąsienicach. Analiza wykazała, że ​​ani szerokość specjalizacji pokarmowej gąsienicy tego gatunku (skłonność do monofagii lub polifagi), ani obecność lub brak substancji toksycznych w roślinie żywiciela jest bezpośrednio związana z rozwojem barwienia ostrzegawczego u żaglówek z rodzaju Papilio. Stwierdzono jednak istotną zależność między występowaniem aposektycznego ubarwienia a warunkami życia gąsienic, w szczególności formy życia rośliny żywicielskiej (drzewa, krzewów, roślin zielnych) i szerokości liści.

Badania wykazały, że kolorowanie ostrzegawcze w gąsienicach statków żaglowych rodzaju Papilio powstaje głównie w gatunkach zamieszkujących trawiaste rośliny i krzewy o wąskich liściach. Co ciekawe, ta forma barwienia rozwija się u gatunków o wąskiej i szerokiej specjalizacji pokarmowej w rodzaju. Papilio z równym prawdopodobieństwem. Wszystko to sugeruje, że w przypadku gąsienic statków żaglowych, czynniki środowiskowe, które determinują zewnętrzne warunki interakcji drapieżnik-ofiara, są ważniejsze w opracowaniu barwienia ostrzegawczego niż dieta.

Jako materiał do dalszych badań, autorzy przytaczają przykłady innych owadów, w których gatunki apatyczne żyją na trawiastych roślinach i krzewach o wąskich liściach i gatunkach o protekcjonalnym kolorze na drzewach i roślinach o szerokich liściach. Są to chrząszcze (Chrysomelidae), gąsienice ćmy (Geometridae) i biedronki.

Co ciekawe, uważano, że kolory ostrzegawcze dają gatunkowi większy wybór siedlisk, podczas gdy protekcjonalne kolory wiążą je z określonym typem rośliny (gdzie nauczyły się być niewidoczne). Nowe badania wykazały, że gatunki aposematyczne są również zmuszone do przylgnięcia do konkretnych roślin – ponieważ łatwiej jest na nich stanąć.

Autorzy podkreślają, że siedlisko gąsienic, wpływające na ich aposematyzm, obejmuje dwa heterogeniczne czynniki – tło wizualne (na którym łatwiejsze lub trudniejsze jest wyróżnienie gąsienic) oraz społeczność drapieżników (zarówno kręgowców, jak i bezkręgowców), które polują na rośliny tego gatunku. Według niektórych danych, drapieżcy, którzy polują na trawiaste rośliny i krzewy o wąskich liściach, są bardziej "zdolni do uczenia się" i szybciej poznają niebezpieczeństwo jaskrawych kolorowych gąsienic niż drapieżniki "drzewne". Jednak ustalenie, który z tych dwóch czynników w jakim stopniu wpływa na pojawianie się zabarwienia ostrzegawczego, jest również przedmiotem dalszych badań.

Źródło: Kathleen L. Prudic, Jeffrey C. Oliver, Felix A. H. Sperling. Kolorowanie sygnału ostrzegawczego // PNAS. 2007. V. 104. P. 19381-19386.

Nikołaj Gornostajew


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: