Węże, tygrysy, węże, zebry i inne • Sergey Glagolev • Popularne zadania naukowe w "Elementach" • Biologia

Snake Tigers, Zebra Snakes i inni

Zadanie

Wąż północnoamerykański Sonora semiannulata Istnieją cztery odmiany wyraźnie odróżniające się od koloru – odmiany koloru (patrz ryc. 1).

Cztery kolorowe morphy węża Ameryki Północnej Sonora semiannulata

Czy myślisz? dlaczego Czy wszyscy są zbawieni? Dlaczego? Jedna, bardziej przystosowana morph nie wymusza wszystkich innych?


Wskazówka 1

Zadanie nie mówi, czy te przemiany żyją na tym samym terytorium, czy na różnych obszarach. Spróbuj spekulować, w jaki sposób można zapewnić ich istnienie w obu przypadkach.


Wskazówka 2

Jeśli żyją na tym samym terytorium, zastanów się, czy oznacza to, że zawsze są one znalezione razem iw równych proporcjach.


Wskazówka 3

Sonora semiannulata – mały wąż, nieszkodliwy dla dużych zwierząt. Jego głównymi wrogami są ptaki drapieżne. Zastanów się, dlaczego dwa z jego przekształceń są kolorowe, aby były widoczne na dowolnym tle.


Rozwiązanie

Podobnie jak wiele problemów biologicznych, ten ma wiele możliwych rozwiązań. Na przykład jednym z najprostszych rozwiązań może być to, że cztery morfy reprezentują odpowiednio niedojrzałych i płciowo dojrzałych samców i samic. Wizja kolorów węży jest dobrze rozwinięta, az czasem dostrzegają osoby przeciwnej płci i odróżniają potencjalnego partnera seksualnego odniedojrzałe osobniki są ważne. Jednak taka decyzja byłaby lekko sprzeczna z warunkiem, w którym chodzi o "odmiany".

Można zaproponować inne rozwiązanie, jeśli wszystkie te przemiany znajdują się w różnych obszarach. W takim przypadku kolor każdego morfingu może po prostu najlepiej pasować do tła – nawet jaskrawe pasiaste kolory, co dziwne, mogą czasami maskować zwierzę. Ukrywa kontury ciała, jak na tym zdjęciu ryby (ryc. 2) i utrudnia ustalenie dokładnych wymiarów i kierunku ruchu (to zabarwienie nazywa się sekcją, patrz Zaburzenie uciążliwe). (Uczciwie mówiąc, należy uznać, że rola zabarwienia dla wielu zwierząt, na przykład zebr, wciąż nie jest całkiem jasna, patrz uwaga Dlaczego Zebry są pasiaste?).

Wzór z tyłu i boków perkusisty morskiego (Equetus punctatus) – przykład zabarwienia prosektorium. Zdjęcie: Dr. Tom Doeppner, Brown University

Zasadniczo osoby o różnych kolorach mogłyby znaleźć odpowiednie tło w tym samym obszarze, ale w różnych biotopach.

Można by przypuszczać, że dwa pasmowe morfy naszego węża żyją w tych samych obszarach co jadowite węże i naśladują je (naśladują). Kiedy niechroniony gatunek "imituje" swój kolor, kształt ciała lub inne dobrze chronione zachowanie, mówią o mimikrach Batesa.Jest szeroko rozpowszechniony wśród węży Ameryki Północnej, gdzie jadowite węże koralowe służą jako wzór do naśladowania.

Aby odróżnić jadowite i nie jadowite węże w Ameryce Północnej, reguła jest zwykle "Czerwony na czarnym, brak jadu; Czerwony na żółtym zabójcy"(" Czerwony na czarno – bez trucizny, czerwony na żółto – śmiertelnie trujący "); Jeden z artykułów Wikipedii zawiera 17 wersetów tej reguły. Oznacza to, że węże koralowe mają żółte paski w kontakcie z czerwonym tłem, podczas gdy na nieszkodliwych naśladowcach żółte i czerwone obszary nie dotykają (patrz ryc. 3).

Jak odróżnić jadowitego węża koralowego (węża koralowego) od niegroźnego królewskiego węża (King snake)? Zdjęcie z pinterest.com

Ale z tej reguły, jak z większości zasad biologicznych, są wyjątki. Wśród węży koralowych występuje również polimorfizm koloru, a na niektórych obszarach niektóre gatunki węży koralowych nie mają żółtych pasów. Czerwony na czarnym może również zabić, bądź ostrożny!

Prawdopodobnie czerwony i czarny morf faktycznie naśladuje pod niektórymi koralowymi wężami. Nie jest jasne, czy możliwe jest uznanie czarno-białego zjawiska za "imitatora". Najprawdopodobniej nie, chociaż niektóre jadowite grzechotniki mają podobny kolor.W tym samym czasie, jak mówią w podpowiedzi 2, wszystkie cztery przemiany znajdują się na tym samym terytorium, w tych samych populacjach. Jak to wyjaśnić? Naukowcy z University of Michigan próbowali to rozgryźć (patrz artykuł Christiana L. Coxa i Alison R. Davisa Rabosky'ego, 2013. Przestrzenna różnorodność w wężach polimorficznych, a także jej popularna ekspozycja).

Wykonali gigantyczną robotę: złapali około 350 żywych węży w różnych obszarach i zbadali ponad 2500 osobników zebranych w tych samych obszarach przez długi czas i przechowywanych w kolekcjach muzealnych. Następnie badali neutralne (nieselektywne) genetyczne markery DNA w tych populacjach i odkryli, że populacje te są słabo izolowane i nie przeszły okresów gwałtownego spadku, tj. Nie podlegały dryfowi genów. Stosunek liczby morfów w różnych populacjach znacznie się różni!

Byłoby możliwe zapisanie różnic w częstotliwościach trujących "modeli"; ale wydaje się, że nie znaleziono związku pomiędzy częstotliwością naśladującej morph a obfitością węży koralowych. Co więcej, jasne czerwone i czarne pasy zostały znalezione nawet w miejscach, gdzie węże koralowe w ogóle nie występują.

Następnie naukowcy przyjrzeli się, w jaki sposób zmienia się liczba różnych morfów w każdej populacji w czasie. Okazało się, że w większości przypadków ta morph, która w pewnym momencie była najmniejsza, w końcu stała się coraz bardziej powszechna i na odwrót. Tak więc liczba zmian jest zależna od klasycznej selekcji zależnej od częstotliwości ujemnej (patrz selekcja zależna od częstotliwości) – z tego powodu żaden z morfinów nie wypiera innych. Okazuje się, że rzadkość samych przekształceń daje jej przewagę.

Powstaje pytanie: dlaczego? Ta praca nie dostarcza odpowiedzi, ale w podobnych przypadkach jest znana. Może to być spowodowane tworzeniem "obrazu poszukiwawczego" u drapieżników (patrz uwaga Przedstawiciele mniejszości mają większe szanse na przeżycie). Grzybacze wiedzą, co to jest. Jeśli szukasz i zbierasz russula, przestań zauważać "maskujące" boki. A jeśli chcesz zbierać białka, musisz "zmusić się" do zignorowania rusuli. Wiele drapieżników zachowuje się w podobny sposób: celowo szukają bardziej powszechnej i korzystnej ofiary i "zmuszają się", aby nie zwracać uwagi na rzadką zdobycz.


Posłowie

Jedną z najbardziej niezwykłych cech żywych organizmów jest ich zmienność.Biolog jest znacznie bardziej skłonny do wzięcia pod uwagę różnic między osobnikami tego samego gatunku niż chemik – potencjalnymi różnicami między cząsteczkami wody. Pod wieloma względami to właśnie biologia różni się od chemii i fizyki; To nie przypadek, że niektórzy historycy nauki uważali, że najważniejsza uwaga zwrócona na zmienność jest nie mniej ważna dla Karola Darwina, niż odkrycie zasady doboru naturalnego.

Jednym z najbardziej niezwykłych przejawów zmienności (a zarazem działania doboru naturalnego) jest pojawienie się i utrzymanie wewnątrzgatunkowego polimorfizmu, w tym na podstawie mimikry, gdy jeden rodzaj imitacji imituje kilka różnych modeli. Nie jest przypadkiem, że jej zainteresowanie badaniem nie słabnie (zobacz, na przykład, artykuł: Mathieu Joron, 2008. Batesian Mimicry: Czy możesz skakać Zmienić swoje plamy – i je odzyskać?), A uwagi na ten temat regularnie pojawiają się na elementach. : Ustalono początkowy etap specjacji w tropikalnych motylach, stwierdzono gen odpowiedzialny za ewolucję barwy motyli, złożony obraz mimikry określa jeden gen. Trudna droga od kamuflażu do farby wojennej: podejście matematyczne). Chociaż nie znalazłem żadnych notatek na temat mimikry i polimorfizmu w wężyach żywiołów, to od dawna biorą w nich udział (zobacz, na przykład, ten przegląd historii badań nad kolorowaniem węża: Harry W. Greene i Roy W.McDiarmid "Wallace and Savage: Heroes, Theories and Venomous Snake Mimicry").

Niemniej jednak jest tak wiele obiektów i tak niewielu naukowców, że nie ma jeszcze odpowiedzi na wiele pytań. Na przykład, w jaki sposób odziedziczył ten kolor węża? Jakie potomstwo, na przykład, da czerwononiebieską suczkę i biało-czarnego mężczyznę? Dlaczego mimikra Batesa w niektórych przypadkach jest ściśle obserwowana w obszarach współistnienia imitatorów i modeli, a w innych przypadkach (np. Nasz wąż) naśladowcy o jaskrawych kolorach znajdują się nawet poza zasięgiem modeli? Jako jasne zdemaskowanie może pojawić się gatunek nieszkodliwy – wszak nie od razu doskonale imituje kolorystykę niebezpiecznego modelu; ale wydaje się, że w początkowej fazie zdemaskowanie powinno wyrządzić jedną szkodę? Sam możesz myśleć o tych pytaniach. Niektórym można odpowiedzieć czytając artykuły cytowane w posłowie. Ale na jedno z tych pytań nie ma jednej słusznej odpowiedzi "na każdą okazję" – naukowcy zawsze muszą dowiedzieć się, jak to się dzieje.


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: :???: :?: :!: