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星川なぎさ鸟类学会避开浮华、难以捕捉的蝴蝶和它们的同类

生物 2021-12-21 00:03:09

作者娜塔莉·范·豪斯,佛罗里达自然历史博物馆 研究表明,某些蝴蝶艳丽的颜色和图案可以警告捕食者它们的速度和敏捷

在阿德法蝴蝶中,许多远亲物种都有三种常见的“竞赛条纹”图案之一,如这些标本所示

荣誉:杰夫·盖奇/佛罗里达自然历史博物馆 一些蝴蝶艳丽的颜色可以展示它们的速度和敏捷,就像跑车上的一层亮黄色油漆

一项新的研究表明,鸟类可以学会识别这些视觉线索,不仅可以避开过去抓不到的蝴蝶,还可以避开长相相似的物种

这项研究为回避模仿的想法提供了一些迄今为止最有力的证据,回避模仿是一种动物通过匹配敏捷亲戚的颜色或模式来保护自己免受捕食者攻击的策略

这个假说在60多年前首次提出,一直是一个有待检验的挑战

但在一个实验环境中,研究人员发现,野生鸟类学习并记住了躲避它们攻击的人造蝴蝶的翅膀图案,以及那些味道难闻的蝴蝶,同样在后续测试中拒绝了两者,并且经常忽略具有相似颜色图案的相似物

出乎意料的是,这些鸟学会了比讨厌的蝴蝶更快地避开躲避的蝴蝶

结果表明,难以捕捉可能至少像化学防御一样有效地阻止捕食者

“人们普遍认为厌恶是最好的防御方式之一,但至少在这个实验中,事实证明并非如此,”该研究的合著者基思·威尔莫特说,他是佛罗里达自然历史博物馆鳞翅目和生物多样性麦奎尔中心的馆长和主任

大多数关于警告色的研究都集中在具有化学防御和模仿它们的物种上

例如,黑脉金斑蝶在一片橙色的土地上展示出明亮的黑色翅膀图案,表明它们含有味道不好的毒素

一只食肉动物吃掉一只蝴蝶,将来可能会避开帝王蝶和长相相似的总督蝶

但是越来越多的研究表明浮华的外表可能意味着完全不同的东西:动物很快

掠食者学会将这些类型的模式与徒劳的追逐联系起来,让他们感到饥饿,进化出模仿这些“竞赛条纹”的物种可以利用防御策略,同时增强视觉信息

研究人员训练野生鸟类攻击纸蝴蝶,在纸蝴蝶的下侧(左下方)贴上杏仁软糖

然后他们给鸟儿一只普通的棕色蝴蝶,中间是一只条纹蝴蝶,要么很难抓到,要么藏着一颗苦杏仁

鸟儿最终避开了躲避的、令人厌恶的猎物

信用:Erika Páez 威尔莫特说:“当许多物种拥有相同的颜色模式时,它们能够更好地教育捕食者避开它们。”

“分享它的物种越多越好

" 在他的博士期间

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在研究中,威尔莫特致力于一群被称为阿德法的快速飞行的热带蝴蝶的分类

起初,他发现他们几乎无法辨认

似乎该属要么只包含几个翅膀模式略有差异的物种,要么包含几十个看起来几乎相同的物种

后者被证明是如此,超过90个物种组成了这个群体

像他之前的一些研究者一样,威尔莫特开始怀疑回避模仿能否解释为什么这么多阿德法物种看起来很相似

“这对我来说总是很神秘,”他说

“上翅膀看起来极其相似的物种是远亲,我们开始看到甚至多个物种的亚种突然发展出非常独特的颜色模式的例子

真的,你唯一能解释的方法就是模仿

" 虽然其他研究人员认为阿德尔菲一定有隐藏的化学防御,但这一解释并不完全令威尔莫特满意

有毒的蝴蝶通常飞得很慢,长着长长的翅膀,一旦被抓住就会装死

然而,阿德法蝴蝶没有表现出这些特征,而是有着短而结实的胸部和较小的三角形翅膀——这些特征使它们能够快速、不稳定地飞行和急转弯

但他不确定如何验证这一假设,直到2018年在印度的一次会议上,他与同事们进行了一次对话:约翰娜·马佩斯(Johanna Mappes)是一名专家,擅长用野生鸟类进行捕食者-猎物实验;帕韦尔·马托斯-马拉威对长蝴蝶的躲避行为很感兴趣;玛丽安·埃利亚斯和她的博士

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学生艾丽卡·派斯渴望研究是什么推动了阿德法属鸟类翅膀颜色模式的进化,包括食肉动物可能带来的影响

模拟逃避模仿在野外会如何进行吸引了这群人

法国国家自然历史博物馆系统学、进化、生物多样性研究所的研究小组组长埃利亚斯说,猎物逃脱捕食者攻击的能力“几乎没有研究过”

先前的研究表明,鸟类可以识别躲避猎物的视觉线索

研究小组一起设计了一个实验来测试阿德法中潜在的逃避模仿的例子是否是自然选择的结果

因为阿德尔法属的许多物种从顶部看起来很相似,研究人员经常用它们复杂的下侧来区分它们

从左至右,这些蝴蝶是阿德尔法鲑、阿德尔法cocala和阿德尔法埃皮酮

荣誉:杰夫·盖奇/佛罗里达自然历史博物馆 在芬兰的一个特殊设施中,研究人员与杰维斯凯拉大学的简·瓦尔科宁合作,捕捉野生蓝山雀,这种鸟永远不会遇到热带阿德法蝴蝶,并训练它们捕捉一只底部附有杏仁软糖的纸蝴蝶

然后,给这些鸟一只普通的棕色纸蝴蝶作为对照,一只纸蝴蝶有三种常见的阿德法翅膀图案之一:黑色前翅上垂直的白色条纹,黑色前翅上垂直的橙色条纹,或者橙色条纹前翅和白色条纹后翅的组合

阿德法蝴蝶要么隐藏了浸泡在苦味物质中的杏仁——化学防御的代表——要么通过在铁轨上滑行来躲避鸟的攻击

这些鸟学会了将特定的翅膀模式与厌恶或逃避的负面体验联系起来,最终避开这只蝴蝶,转而去控制它

在最后的测试中,他们同时得到了四只蝴蝶:普通的棕色蝴蝶和所有三只阿德法蝴蝶,其中一只带有他们以前见过的图案

他们极力避开他们已经学会的与苦杏仁或快速飞行联系在一起的蝴蝶,并且经常避开颜色或图案相似的蝴蝶

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与瓦尔科宁共同领导这项研究的派斯说,攻击讨厌的蝴蝶的可能性是逃避的6倍,可能是因为它们对味道不好的杏仁的容忍度不同

毕竟,即使是一点点苦涩的食物也比没有好

“味道不好的猎物可以提供营养食物,而丢失的猎物则完全不能,”她说

威尔莫特说,虽然鸟类倾向于默认避开色彩鲜艳的猎物,但这项研究提供了习得行为的证据

“这可能解释了许多缺乏化学防御证据的明显模仿案例

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