Предупредително оцветяване (апосематизъм): значение, функции и примери
Предупредително оцветяване (апосематизъм): смисъл, функции и ярки примери — как цветовете, поведението и миризмите защитават видовете, еволюция и адаптации.
Животните, които са опасни или вредни за ядене, обикновено обявяват този факт. Това се нарича предупредително оцветяване или апосематизъм. То е точно обратното на камуфлажа. Предупредителните цветове обикновено са комбинация от червено, жълто, черно и бяло.
Алфред Ръсел Уолъс, британски естествоизпитател, го обяснява по следния начин през 1889 г:
"Въпросните животни притежават смъртоносни оръжия, като ужилвания или отровни кълнове, или пък не могат да се ядат и поради това са толкова неприятни за обичайните врагове от техния вид, че никога не биват нападани, когато са известни техните особени сили или свойства.
Затова е важно те да не бъдат приемани за беззащитни или годни за ядене видове... тъй като могат да пострадат или дори да умрат, преди враговете им да открият опасността или безполезността на нападението им. Те се нуждаят от някакъв сигнал или флаг за опасност, който да служи като предупреждение за бъдещите врагове..."
Уолъс е прогнозирал, че птиците и другите хищници ще отхвърлят видимата плячка, а ще приемат скритата плячка. По-късните доклади потвърждават това.
Животните с предупредителни цветове се движат бавно и се излагат на показ. Бавността и излагането на показ помагат за рекламиране на тяхната защита. Заедно с цвета и поведението често се появява и неприятната миризма на техните химически оръжия. Вредните гъсеници често имат дебели, кожени кожички, които им помагат да устоят на младите птици, които правят "тест". Когато птицата кълве, от специални жлези на гърба ѝ изтича отвратителна течност. Гъсеницата (или друга ларва) често оцелява след такава атака, а младата птица е научила урок, който никога няма да забрави. В крайна сметка хищникът е добре предупреден. Тестовете показват, че предупредителните цветове определено възпират хищниците.
Някои отделни животни ще умрат или ще получат увреждания, докато птиците или бозайниците, които са в атака, научават за връзката между цвят и вкус. Въпреки това, ако предупреждението струва по-малко от скриването, животното печели. А рекламните белези, като например цветовете, могат да изпълняват и други функции. Например шарките могат да помогнат за идентифицирането на партньорите в рамките на вида.
Предупредителното оцветяване е в основата на два различни вида мимикрия: мимикрия на Мюлер и мимикрия на Бейтс.
Как работи апосематизмът
Апосематизмът е форма на сигналиране между плячка и хищник. Видимите ярки цветове служат като известие — "не ме яж", защото аз съм токсичен, горчив, бодлив или по друг начин вреден. Ефективността на сигнала се опира на това хищниците да научат да свързват определена окраска с лошо преживяване. Това обучение може да бъде индивидуално (пряко изпитание) или социално (наблюдение или подражание на други хищници).
Еволюционни принципи
- Честност на сигнала: Апосематичните сигнали обикновено са "честни" — яркото оцветяване представлява реална защита (отрова, бодли, миризма и т.н.). Изисква се еволюционно съвпадение между знак и защита, за да сигналът бъде надежден.
- Честотно-зависим подбор: Когато вредните видове с една и съща окраска са чести, сигналът става по-ефективен – хищниците по-бързо научават и запомнят да избягват този вид. Ако имитаторите (без защита) са твърде много, това може да отслаби защитата.
- Баланс предимство/разходи: Ярката окраска прави индивида по-видим, но цената е по-малка от ползата да не бъде изяден, когато защитата е ефективна.
Примери и типични защитни средства
- Отровни жаби (напр. ядливите стриктно токсични видове в Амазония) — ярки цветове и силни токсини.
- Гъсеници и пеперуди (напр. монарх) — токсични вещества от храната (например млечни каротеноиди) и ярка окраска.
- Осы и пчели — жълто-черни ивици, силна болка от ужилване.
- Скапти (божи кравички) — червено/оранжево с черни петна; горчив вкус и миризма.
- Скунсове и други бозайници — характерна миризма като химичен предупредителен сигнал, често в комбинация с цветови и поведенчески сигнали.
Поведение и многомодални сигнали
Освен цвета, много апосематични видове използват и други сигнали:
- Бихевиорални сигнали: излагане на тялото, "поза" на заплаха, бавно движение, демонстрация на ужилващо устройство.
- Миризма/вкус: излъчване на неприятни летливи вещества при заплаха или горчив вкус при осъществен опит за консумация.
- Акустични сигнали: някои видове издават звуци (щракане, свистене), които подсилват визуалното предупреждение.
Мимикрия и апосематизъм
Апосематизмът е основа за различни форми на мимикрия:
- Мимикрия на Мюлер: няколко вредни вида споделят еднакви или сходни предупредителни цветове, което усилва общия сигнал и намалява индивидуалните "разходи" за обучение на хищниците.
- Мимикрия на Бейтс: безвредни (неотровни) видове имитират външно опасни или неприятни видове, за да избегнат хищници. Тази форма е ефективна, докато имитаторите остават относително редки спрямо моделите.
Експерименти и наблюдения
Класически експерименти с птици показват, че младите птици бързо научават да избягват ярко оцветена, лошо вкусна плячка. Полеви наблюдения и лабораторни опити също подкрепят идеята за социално учене: птица, която вижда друга, отказала се от определен вид, също ще избегне същата окраска.
Еволюционни предизвикателства и противоречия
Възниква въпросът как първите индивиди с ярка окраска са оцелели, преди хищниците да научат връзката между цвят и лош вкус. Възможни обяснения включват:
- частична защита (леко отблъскващи химикали),
- групово предупреждение (много индивиди с еднаква окраска),
- къмансе с висока приспособимост при млади хищници, които учат бързо, и при възрастни, които се учат социално.
Значение за опазване и човешка употреба
Разбирането на апосематизма има практични приложения: например в биоконтрола (привличане/отблъскване на насекоми), в образователни програми за опазване на видове и при оценка на въздействието на човешките дейности. Загубата на токсични растения поради земеделие или химично замърсяване може да застраши апосематични видове, които зависят от тях за защитните си вещества.
Ключови изводи
- Апосематизмът е еволюционно решение: да кажеш на врага "внимавай" вместо да се криеш.
- Той комбинира визуални, химически и поведенчески сигнали за максимална ефективност.
- Системата е динамична — зависи от ученето на хищниците, относителната честота на моделите и имитаторите, и от екологичните условия.
Малинов пъстър молец: функцията на цвета му не е известна, може би е апосематична. Задните крила са различни и по-нормални.
Отровната жаба Oophaga pumilio съдържа множество алкалоиди, които отблъскват хищниците.
Макар и много забележимо, това не е предупредителна окраска. Това е мъжки гущер, Agama sinaita, Йордания, близо до Червено море. Докато е в разгара си, мъжкият се оцветява в поразително синьо, за да привлече женските. Следователно цветът му е вторичен полов признак.
Скунксът е пример за апосематизъм при бозайниците.
Грациозни нимфи на апосематична млечна буболечка, Lygaeus kalmii: като се държат заедно, те правят предупреждението си по-видимо
Неидентифицирана дървесна жаба от Конго с предупредителна окраска. Със сигурност е отровна
Силно отровен голям октопод със син пръстен (Hapalochlaena lunulata)
Устойчивост на токсини
Съществуват редица хищници, които се хранят с токсични животни. Проучените случаи показват, че има някаква цена, която трябва да се понесе за относителния им имунитет към токсина.
Грубокожият тритон е токсичен и показва предупредителния си цвят, като показва коремчето си. В по-голямата част от ареала на тритона обикновената змия (Thamnophis sirtalis) е устойчива на токсина. В няколко популации тези змии успешно ловуват тритони. Устойчивите на токсина змии са единствените известни животни, които могат да ядат тези тритони и да оцелеят.
Устойчивостта на змиите към токсина е довела до селективен натиск, който благоприятства тритоните, произвеждащи по-силни нива на токсина. Повишаването на токсичността на тритоните след това оказва селективен натиск в полза на змиите с мутации, придаващи още по-голяма устойчивост. Цената, която змиите плащат, е, че тяхното храносмилане и телесен метаболизъм са по-бавни от тези на сродните видове. Наистина устойчивите змии имат по-бавна скорост на пълзене от змиите с малка или никаква устойчивост.
Това е пример за ко-еволюция. Този цикъл на съвместна еволюция на хищник и жертва понякога се нарича еволюционна надпревара във въоръжаването. В този случай тя води до това, че трицоните произвеждат нива на токсин, които далеч надвишават необходимите за убиване на всеки друг хищник.
Ярки цветове
Животните могат да показват и показват ярки цветове, които имат други функции. Най-често срещаните функции са:
- Идентификация, вторична полова характеристика за намиране на партньор.
- Регулиране на температурата.
- Камуфлаж на необичаен фон.
Въпреки това ярките цветове, използвани за тези функции, обикновено се различават от стандартните предупредителни шарки и цветове.
Неизвестна функция
Окраската на много видове има неизвестна функция. Обикновено това се дължи на факта, че жизнените им навици не са достатъчно проучени и че не са правени полеви тестове. Пример за това е необикновеният молец Utetheisa pulchella - пурпурен петнист молец. Връзката му с растението Dittrichia viscosa, което има малко неприятна миризма, предполага, че молецът има предупредителна окраска, но въпросът не е решен. Сродният вид Utetheisa ornatrix, който се храни с други растения, е известен с това, че отделя (изстисква) алкалоиди, за да отблъсне хищниците.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява предупредителното оцветяване?
О: Предупредителното оцветяване (или апосематизъм) е форма на комуникация между животните, при която те използват определени цветове, за да уведомят другите животни, че са отровни или опасни.
В: По какво се различава от камуфлажа?
О: Предупредителното оцветяване е точно обратното на камуфлажа. Докато камуфлажът помага на животното да се слее с околната среда, предупредителното оцветяване изпъква и прави животното по-видимо.
В: Какви цветове обикновено се използват за предупредително оцветяване?
О: Предупредителните цветове обикновено са комбинация от червено, жълто, черно и бяло.
В: Кой пръв предложи идеята за предупредителна окраска?
О: Алфред Ръсел Уолъс, британски естествоизпитател, пръв предлага идеята за предупредително оцветяване през 1889 г.
Въпрос: Как животните с предупредителни цветове рекламират своята защита?
О: Животните с предупредителна окраска се движат бавно и се излагат на показ, за да рекламират защитата си. Заедно с това поведение често се появява и неприятна миризма от химическите оръжия.
В: Как хищниците научават за връзката между цвят и вкус?
О: Тестовете показват, че хищниците научават за връзката между цвета и вкуса, като отделни животни умират или получават увреждания, докато са в атака.
В: Какви видове мимикрия могат да се основават на предупредително оцветяване?
О: Двата вида мимикрия, които могат да се основават на предупредително оцветяване, са мимикрията на Мюлер и мимикрията на Бейтс.
обискирам