 |
|
 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | |||
| | |
Подпишитесь на новости науки |
| |||
| (на Subscribe.ru) | |||
| |||
Подробнее
|
|||
|
|||
|
|
Проанализировав разнообразные данные о гусеницах бабочек-парусников рода Papilio (Lepidoptera: Papilionidae), энтомологи из Аризонского и Альбертского университетов пришли к выводу, что наряду с диетой, содержащей несъедобные или ядовитые для хищников вещества, на возникновение предупреждающей окраски существенное влияние оказывают условия обитания. Так, гусеницы, обитающие на травянистых растениях и кустарниках с узкими листьями, независимо от таксономического происхождения этих растений, с большей вероятностью приобретают предупреждающую окраску по сравнению с гусеницами, живущими только на деревьях, кустарниках или на травянистых растениях с широкими листьями. Предупреждающая (или апосематическая) окраска развивается у некоторых организмов как средство защиты от нападения хищников: она сигнализирует об опасности или несъедобности добычи. Такая окраска может быть заметна постоянно (осы, пчелы, шмели, многие яркие клопы, многоножки-сколопендры и кивсяки, саламандры и некоторые лягушки) или проявляться при «угрожающих» позах (демонстрация «глаз» на задних крыльях глазчатого бражника, демонстрация яркого брюшка лягушкой-жерлянкой). Напротив, покровительственная (или криптическая, от греч. криптос — тайный) окраска распространена среди животных, которые маскируются на фоне окружающих предметов. Такая окраска может либо служить пассивным средством защиты (защитная окраска), либо обеспечивать лучшую маскировку хищника (например, полосатая окраска окуня и щуки, пятнистая окраска леопарда, зеленая окраска многих видов богомолов). Защитной окраской обладают, в частности, многие кобылки (их цвет меняется в зависимости от условий их обитания), похожие на веточки гусеницы многих бабочек-пядениц, гнездящиеся на земле птицы. Особая форма защитной окраски — миметизм (от греч. миметес — подражатель) — внешнее сходство неядовитого животного одного вида с ядовитым или несъедобным другим видом животного. Классический пример миметизма — сходство бабочки-стеклянницы с осами, многих видов мух-журчалок — с пчелами или осами.
Возникновение того или иного типа окраски очень удобно изучать на примере бабочек-парусников (Lepidoptera: Papilionidae). О жизни этих крупных красивых бабочек собрано довольно много сведений, поскольку парусники, особенно род Papilio, служат моделью для изучения поведения, экологии, эволюции и физиологии насекомых. Парусники рода Papilio объединяют около 200 видов и встречаются на всех континентах, кроме Антарктики. Представители рода заметно различаются по широте пищевых предпочтений — некоторые виды (Papilio nobilis, Papilio machaon hippocrates, Papilio birchalli, Papilio pilumnus, Papilio esperanza) — монофаги, то есть развиваются на кормовых растениях только одного вида. Другие — полифаги, например гусеницы Papilio zelicaon обитают на растениях 45 видов. Диета гусениц Papilio включает растения более 400 видов из более чем 20 семейств, относящиеся к разным жизненным формам (от травы до деревьев) и с разными по размеру и форме листьями. Многие из этих растений содержат ядовитые химические вещества, которые либо откладываются в теле гусениц, либо присутствуют в их кишечнике, делая их несъедобными или ядовитыми как для позвоночных (в основном птиц), так и для беспозвоночных хищников. Хищники на собственном опыте обучаются избегать таких гусениц: гибель одной особи приносит пользу остальным. Однако для защиты от хищников гусеницы Papilio прибегают к двум противоположным стратегиям. Часть видов использует покровительственную защитную окраску — либо пятнистую, напоминающую птичий помет, либо зеленую, позволяющую сливаться с фоном кормового растения. Другие виды приобрели яркую предупреждающую (апосематическую) окраску, сразу сигнализирующую об опасности и отпугивающую хищника.
Принято считать, что главную роль в становлении и сохранении предупреждающей окраски играет диета и связанное с ней развитие токсичности организма — как, например, у обитающих в Центральной и Южной Америке ядовитых лягушек-древолазов (Dendrobatidae, poison arrow frog), чей яд даже используется для изготовления отравленных наконечников стрел. Чтобы выяснить, с чем связано возникновение у гусениц Papilio предупреждающей окраски, энтомологи с факультета экологии и эволюционной биологии Аризонского университета (Тусон, США) и факультета биологических наук Альбертского университета (Эдмонтон, Канада) проанализировали имеющиеся в литературе данные по окраске, питанию и местообитанию гусениц бабочек-парусников рода Papilio и составили для каждого вида список кормовых растений с обозначением содержания в них токсических веществ из трех основных групп — алкалоидов, фенольных соединений, терпеноидов. Кроме того, для каждого кормового растения было указано, к какой жизненной форме оно относится (дерево, куст, травянистое растение) и отмечена ширина его листьев. Поскольку средняя ширина гусеницы Papilio старшего возраста составляет около 10 мм, листья кормового растения шириной менее 20 мм были обозначены как узкие, а шириной более 20 мм — как широкие. Построив филогенетическое древо рода Papilio, авторы определили, что апосематическая окраска независимо возникала у гусениц-парусников на протяжении их эволюции не менее четырех раз. Затем с помощью различных статистических и вероятностных методов авторы постарались выяснить, с какими из перечисленных выше признаков коррелирует возникновение у гусениц-парусников предупреждающей окраски.
Оказалось, что одной только токсичности организма, обусловленной химическим составом кормового растения, недостаточно для развития у гусениц предупреждающей окраски. Проведенный анализ показал, что ни широта пищевой специализации гусеницы данного вида (склонность к монофагии или полифагии), ни наличие или отсутствие токсических веществ в кормовом растении не связаны непосредственно с развитием предупреждающей окраски у парусников рода Papilio. Однако выявлена существенная взаимосвязь между возникновением апосематической окраски и условиями обитания гусениц, в частности жизненной формой кормового растения (дерево, кустарник, травянистое) и шириной его листьев. Исследования показало, что предупреждающая окраска у гусениц парусников рода Papilio возникает преимущественно у видов, обитающих на травянистых растениях и кустарниках с узкими листьями. Интересно, что эта форма окраски развивается у видов с узкой и широкой пищевой специализацией в роде Papilio с равной вероятностью. Всё это говорит о том, что в случае гусениц парусников факторы окружающей среды, определяющие внешние условия взаимодействия хищник—жертва, являются более важными при выработке предупреждающей окраски, чем диета. В качестве материала для дальнейших исследований авторы приводят примеры и других насекомых, у которых апосематичекие виды живут на травянистых растениях и кустарниках с узкими листьями, а виды с покровительственной окраской — на деревьях и растениях с широкими листьями. Это жуки-листоеды (Chrysomelidae), гусеницы пядениц (Geometridae) и божьи коровки. Интересно, что раньше считалось, что предупреждающая окраска дает видам больше возможностей выбора местообитания, в то время как покровительственная окраска привязывает их к конкретному типу растений (на котором они научились быть незаметными). Новое исследование показало, что апосематические виды точно так же вынуждены придерживаться конкретных растений — поскольку на них им легче выделиться. Авторы подчеркивают, что среда обитания гусениц, оказывающая влияние на их апосематизм, включает в себя два разнородных фактора — визуальный фон (на котором легче или труднее выделиться гусеницам) и сообщество хищников (как позвоночных, так и беспозвоночных), охотящихся на растениях данного вида. По некоторым данным, хищники, охотящиеся на травянистых растениях и кустарниках с узкими листьями, более «способны к обучению», быстрее усваивают на своем опыте опасность гусениц с яркой окраской, чем «древесные» хищники. Однако выяснение того, какой из двух факторов в какой мере влияет на возникновение предупреждающей окраски, — также предмет для дальнейших исследований. Источник: Kathleen L. Prudic, Jeffrey C. Oliver, Felix A. H. Sperling. The signal environment is more important than diet or chemical specialization in the evolution of warning coloration // PNAS. 2007. V. 104. P. 19381–19386. Николай Горностаев Последние новости: Биология, Эволюция, Николай Горностаев
Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru): Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология Новости науки по авторам: Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Алексей Гиляров, Сергей Глаголев, Николай Горностаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Алексей Левин, Андрей Логинов, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Даниил Смирнов, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Мария Шнырёва Новости науки по месяцам: 2012 V, IV, III, II, I 2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
| |
|
 |
|||||||||||||
e-mail: 
