Lá hẹp hơn, con sâu bướm càng sáng càng hơn • Nikolai Gornostaev • Tin khoa học về "Yếu tố" • Sinh học, Tiến hóa

Các tờ càng hẹp, sâu hơn con sâu bướm.

Con sâu bướm Papilio machaon L. là một ví dụ về màu sắc cảnh báo. Những con sâu bướm sống trên cây dù với lá hẹp. (Ảnh từ ru.wikipedia.org)

Sau khi phân tích một loạt các dữ liệu về sâu bướm của bướm, thuyền buồm của chi Papilio (Lepidoptera: Papilionidae), côn trùng học từ Đại học Arizona và Alberta đã đến kết luận rằng cùng với một chế độ ăn uống có chứa chất không ăn được hoặc độc hại cho kẻ thù, sự xuất hiện của màu sắc cảnh báo có ảnh hưởng đáng kể đến sự xuất hiện của màu sắc cảnh báo. Ví dụ, sâu bướm sinh sống trên cây cỏ và cây bụi với lá hẹp, bất kể nguồn gốc phân loại của các loại cây này, có nhiều khả năng thu được màu sắc cảnh báo. so với sâu bướm chỉ sống trên cây, bụi cây hoặc trên cây thân thảo có lá rộng.

Màu phòng ngừa (hoặc có mục đích) phát triển ở một số sinh vật như một phương tiện bảo vệ khỏi các cuộc tấn công của động vật ăn thịt: nó báo hiệu sự nguy hiểm hoặc không thể tránh được con mồi. Màu sắc này có thể được chú ý tất cả các thời gian (ong bắp cày, ong, bumblebees, nhiều lỗi sáng, centipedes, scolopendras và kivsiaks,salamanders và một số loài ếch) hoặc thể hiện bản thân trong tư thế “đe dọa” (trình diễn “đôi mắt” trên cánh sau của con sâu bướm hawk, biểu hiện vùng bụng sáng của con cóc ếch).

Ngược lại, bảo trợ (hoặc khó hiểu, từ tiếng Hy Lạp. cryptos – bí mật) màu là phổ biến trong số các động vật được đeo mặt nạ chống lại nền của các đối tượng xung quanh. Màu như vậy có thể phục vụ như là một phương tiện bảo vệ thụ động (màu bảo vệ), hoặc cung cấp mặt nạ tốt hơn của động vật ăn thịt (ví dụ, cá rô sọc và màu pike, màu báo đốm, màu xanh của nhiều loài bọ ngựa cầu nguyện). Đặc biệt, nhiều hạt có màu bảo vệ (màu sắc của chúng thay đổi tùy theo điều kiện môi trường sống của chúng), tương tự như các nhánh sâu bướm của nhiều loài sâu bướm đêm, chim làm tổ trên mặt đất.

Một hình thức đặc biệt của màu sắc bảo vệ là mimeticism (từ tiếng Hy Lạp. mimetes – người bắt chước) – tương đồng bên ngoài của một loài động vật không độc hại của một loài có loài động vật độc hoặc không ăn được. Một ví dụ điển hình của chủ nghĩa mimetism là sự giống nhau của bướm thủy tinh với ong bắp cày, của nhiều loài ruồi âm thanh cho ong hoặc ong bắp cày.

Ba loại sâu bướm màu Papilio: a) màu sắc bảo vệ giống như phân chim (Papilio cresphontes); b) sơn bảo vệ màu xanh lá cây (P.rutulus); c) sơn cảnh báo (P.polyxenes). Ảnh từ bài viết trong cuộc thảo luận PNAS

Sự xuất hiện của một loại bức tranh cụ thể là rất thuận tiện để nghiên cứu về ví dụ về loài bướm biển (Lepidoptera: Papilionidae). Rất nhiều thông tin đã được thu thập về cuộc đời của những con bướm lớn, xinh đẹp này, kể từ khi tàu thuyền, đặc biệt là chi Papilio, phục vụ như một mô hình để nghiên cứu hành vi, sinh thái, tiến hóa và sinh lý học của côn trùng. Thuyền buồm của loại Papilio đoàn kết khoảng 200 loài và được tìm thấy trên tất cả các châu lục ngoại trừ Nam Cực.

Đại diện của các chi khác nhau rõ rệt về bề rộng của sở thích thực phẩm – một số loài (Papilio nobilis, Papilio machaon hippocrates, Papilio birchalli, Papilio pilumnus, Papilio esperanza) – đơn độc, có nghĩa là, phát triển trên cây lương thực của chỉ một loài. Một số khác là polyphages, chẳng hạn như sâu bướm. Papilio zelicaon 45 loài sống trên thực vật. Chế độ ăn sâu bướm Papilio bao gồm thực vật của hơn 400 loài từ hơn 20 họ, thuộc các dạng sống khác nhau (từ cỏ đến cây) và có lá có kích thước và hình dạng khác nhau. Nhiều loại thực vật này chứa hóa chất độc hại được lắng đọng trong cơ thể của sâu bướm hoặc có trong ruột của chúng, làm cho chúng không ăn được hoặc độc cho cả hai loài động vật có xương sống (chủ yếu là chim) và động vật ăn thịt không xương sống.Động vật ăn thịt học hỏi từ những kinh nghiệm của riêng mình để tránh sâu bướm như vậy: cái chết của một cá nhân lợi ích phần còn lại.

Tuy nhiên, để bảo vệ khỏi những kẻ săn mồi, con sâu bướm Papilio sử dụng hai chiến lược ngược lại. Một số loài sử dụng một màu bảo vệ bảo vệ – hoặc là đốm, giống như phân chim, hoặc màu xanh lá cây, cho phép chúng hòa trộn vào nền của cây cỏ. Các loài khác đã nhận được một màu sắc cảnh báo tươi sáng (aposematic), ngay lập tức báo hiệu sự nguy hiểm và ngăn chặn một kẻ săn mồi.

Một số loài ếch gỗ có độc tính đến nỗi chất độc của chúng thậm chí còn được người dân địa phương sử dụng để làm mũi tên bị nhiễm độc. Ếch cảnh báo về sự không ăn được của họ với màu sắc tươi sáng. (Ảnh từ www.ryanphotographic.com)

Nó được coi là vai trò chính trong việc hình thành và bảo quản màu cảnh báo được thực hiện bởi chế độ ăn và sự phát triển liên quan đến độc tính của sinh vật – ví dụ như ếch cây độc sống ở Trung và Nam Mỹ (Dendrobatidae, độc tố mũi tên ếch). sản xuất đầu mũi tên bị nhiễm độc.

Để tìm hiểu điều gì đã gây ra sự xuất hiện của sâu bướm Papilio các chuyên gia côn trùng, sinh vật học thuộc Khoa Sinh thái học và Sinh học tiến hóa, Đại học Arizona (Tucson, Mỹ) và Khoa Khoa học Sinh học, Đại học Alberta (Edmonton, Canada) đã phân tích dữ liệu tài liệu về màu sắc, thức ăn và môi trường sống của sâu bướm bướm thuộc chi Papilio và biên soạn cho mỗi loài một danh sách các nhà máy thực phẩm với việc chỉ định nội dung của các chất độc hại trong chúng từ ba nhóm chính – alkaloids, hợp chất phenolic và terpenoids. Ngoài ra, đối với mỗi nhà máy thực phẩm, nó được chỉ định loại cuộc sống của nó (cây, cây bụi, cây thân thảo) và chiều rộng của lá của nó được đánh dấu. Vì chiều rộng trung bình của sâu bướm Papilio lớn hơn khoảng 10 mm, lá của cây thực phẩm có chiều rộng dưới 20 mm được chỉ định là hẹp, và chiều rộng hơn 20 mm – rộng.

Xây dựng cây phát sinh loài thuộc giống Papilio, các tác giả xác định rằng màu aposematic độc lập xảy ra trong sâu bướm của tàu thuyền trong quá trình tiến hóa của họ ít nhất bốn lần. Sau đó, sử dụng các phương pháp thống kê và xác suất khác nhau, các tác giả đã cố gắng tìm ravới các dấu hiệu trên tương quan với sự xuất hiện của màu cảnh báo trong sâu bướm của thuyền buồm.

Cây phát sinh loài thuộc chi Papilio. Các cành dày cho thấy các loài phát triển trên cây cỏ, màu cam cho thấy sự hiện diện của lá hẹp trong chế độ ăn của ấu trùng. Màu bóng mờ cho thấy các loài có màu cảnh báo của sâu bướm. Hình từ bài viết được đề cập PNAS

Hóa ra chỉ có độc tính của sinh vật, do thành phần hóa học của cây thực phẩm, không đủ để phát triển màu cảnh báo trong sâu bướm. Phân tích cho thấy rằng không có bề rộng của chuyên môn thực phẩm của sâu bướm của loài này (xu hướng đơn độc hoặc polyphagy), cũng không có sự hiện diện hay vắng mặt của các chất độc hại trong cây chủ có liên quan trực tiếp đến sự phát triển của màu sắc cảnh báo Papilio. Tuy nhiên, một mối quan hệ đáng kể đã được tiết lộ giữa sự xuất hiện của màu sắc aposematic và điều kiện sống của sâu bướm, đặc biệt, dạng sống của cây lương thực (cây, cây bụi, thân thảo) và chiều rộng lá của nó.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng màu cảnh báo trong sâu bướm của tàu thuyền thuộc giống Papilio xảy ra chủ yếu ở các loài sinh sống trên cây cỏ và cây bụi với lá hẹp. Điều thú vị là, hình thức nhuộm màu này phát triển ở các loài có chuyên môn thực phẩm hẹp và rộng trong chi. Papilio với xác suất bằng nhau. Tất cả điều này cho thấy rằng trong trường hợp sâu bướm của tàu thuyền, các yếu tố môi trường xác định các điều kiện bên ngoài của tương tác động vật ăn thịt là quan trọng hơn trong việc phát triển một màu cảnh báo hơn chế độ ăn uống.

Là một tài liệu nghiên cứu sâu hơn, các tác giả trích dẫn các ví dụ về các loài côn trùng khác, trong đó loài có mục đích sống trên cây cỏ và cây bụi có lá hẹp và các loài có màu bảo trợ trên cây và thực vật có lá rộng. Đây là bọ cánh cứng (Chrysomelidae), sâu bướm sâu bướm (Geometridae) và bọ rùa.

Thật thú vị, nó được sử dụng để được nghĩ rằng màu sắc cảnh báo đã cho các loài nhiều sự lựa chọn của môi trường sống, trong khi bảo trợ màu sắc gắn chúng với một loại thực vật cụ thể (nơi họ học được vô hình). Nghiên cứu mới đã chỉ ra rằng các loài có mục đích cũng buộc phải bám vào các cây cụ thể – bởi vì chúng dễ dàng hơn để đứng trên chúng.

Các tác giả nhấn mạnh rằng môi trường sống của sâu bướm, ảnh hưởng đến chủ nghĩa aposmatism, bao gồm hai yếu tố không đồng nhất – nền thị giác (trên đó dễ dàng hơn hoặc khó khăn hơn cho sâu bướm nổi bật) và cộng đồng động vật ăn thịt (cả động vật có xương sống và không xương sống) săn tìm loài thực vật này. Theo một số dữ liệu, những kẻ săn mồi săn cỏ và cây bụi với những chiếc lá hẹp có nhiều khả năng học hỏi hơn và tìm hiểu sự nguy hiểm của sâu bướm màu rực rỡ nhanh hơn loài săn mồi “cây”. Tuy nhiên, tìm ra yếu tố nào trong số hai yếu tố ảnh hưởng đến sự xuất hiện của màu sắc cảnh báo cũng là một chủ đề để nghiên cứu thêm.

Nguồn: Kathleen L. Prudic, Jeffrey C. Oliver, Felix A. H. Sperling. Màu sắc tín hiệu cảnh báo // PNAS. 2007. V. 104. P. 19381-19386.

Nikolai Gornostaev


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

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