Aposematizem: opozorilno obarvanje živali — pomen, mehanizmi in primeri
Živali, ki so nevarne ali neprimerne za uživanje, to običajno objavijo. To se imenuje opozorilno obarvanje ali aposematizem. Je pravo nasprotje kamuflaže. Opozorilne barve so običajno kombinacija rdeče, rumene, črne in bele barve.
Britanski naravoslovec Alfred Russel Wallace je leta 1889 to razložil takole:
"Zadevne živali imajo smrtonosno orožje, kot so želo ali strupeni kljun, ali pa so neužitne in so običajnim sovražnikom svoje vrste tako neprijetne, da jih nikoli ne napadejo, če so znane njihove posebne moči ali lastnosti.
Zato je pomembno, da jih ne zamenjamo za nezaščitene ali užitne vrste ... saj bi lahko utrpeli poškodbe ali celo smrt, preden bi sovražniki odkrili nevarnost ali nekoristnost njihovega napada. Potrebujejo signal ali zastavo nevarnosti, ki bo služila kot opozorilo morebitnim sovražnikom ..."
Wallace je predvideval, da bodo ptice in drugi plenilci zavračali opazen plen, sprejemali pa skrivnostni plen. Poznejša poročila so to potrdila.
Živali z opozorilnimi barvami se premikajo počasi in se izpostavljajo pogledu. Počasnost in izpostavljenost pomagata pri oglaševanju njihove obrambe. Skupaj z barvo in vedenjem se pogosto pojavi tudi neprijeten vonj njihovega kemičnega orožja. Strupene gosenice imajo pogosto debelo, usnjeno kožico, ki jim pomaga, da se uprejo mladim pticam, ki naredijo "preizkus". Ko ptica kljunčka, se iz posebnih žlez na hrbtu izloči odvratna tekočina. Gosenica (ali druga ličinka) tak napad pogosto preživi, mlada ptica pa je dobila lekcijo, ki je ne bo nikoli pozabila. Na splošno je plenilca dobro opozorila. Preskusi so pokazali, da opozorilne barve vsekakor odvračajo plenilce.
Nekatere posamezne živali poginejo ali so poškodovane, medtem ko ptice ali sesalci v napadu spoznajo povezavo med barvo in okusom. Če je opozorilo cenejše od skrivanja, ima žival od tega koristi. In oglaševalske lastnosti, kot so barve, imajo lahko tudi druge funkcije. Vzorci lahko na primer pomagajo pri prepoznavanju partnerjev znotraj vrste.
Opozorilno obarvanje je osnova dveh različnih vrst mimikrije: Müllerjeve mimikrije in Batesove mimikrije.
Kaj je aposematizem — več kot barve
Aposematizem pomeni uporabo signala (pogosto barve in vzorci), ki potencialnemu plenilcu sporoča, da je posameznik nevaren, strupen ali neužitен. Poleg barv so opozorilni signali lahko tudi vonj, glas, okus, obliko telesa (na primer želo) ali vedenje (kot je izpostavljanje telesa ali počasno gibanje). Namen je zmanjšati število smrtonosnih ali bolečih poskusov napada na populacijo.
Mehanizmi obrambe
- Kemična obramba: številne živali proizvajajo ali shranjujejo toksine (npr. batrachotoksin pri tropskih drevesnih žabah, kardenolidi pri krohotnikih in monarhih). Nekateri organizmi toksine sintetizirajo sami, drugi jih pridobivajo iz hrane (sequestracija).
- Mehanična obramba: bodice, žela, trda oklepa ali usnjasta kožica, ki preprečuje ali otežuje uživanje (npr. pri nekaterih gosenicah in hroščih).
- Senzorična odvračanja: neprijetne tekočine, smrdeči izločki ali pekoči občutki (npr. nekateri žuželki izločajo kislino ali strupene snovi).
- Vedenjske strategije: počasno, izpostavljeno držanje ali namerno pokaževanje opozorilnih delov telesa (npr. dviganje kril pri nekaterih čmrljih ali prikaz fluorescenčnih vzorcev).
Primeri iz narave
- Reptili in sesalci: skunk z vonjem, ki opozarja plenilce.
- Žuželke: cestne (ladybirds) in mnogi hrošči s kontrastnimi barvami ter izločanjem strupenih snovi; osovke in čebele imajo značilne rumeno-črno črte.
- Metulji in gosenice: monarh (Danaus plexippus) z oranžno-črnimi krili, ki signalizirajo neužitnost zaradi kardenolidov; mnoge strupene gosenice so svetlo obarvane.
- Žabe: tropske strupene žabe (poison dart frogs) pogosto svetlo obarvane in močno strupene.
- Morski organizmi: številne gole polži (nudibranchi) uporabljajo svetle vzorce in toksine, pridobljene iz plena, da odvrnejo plenilce.
Evolucija aposematizma in učenje plenilcev
Evolucija opozorilnih barv je zanimiva, ker začetni posamezniki z vidno barvo tvegajo večje tveganje: opeharjen plenilec lahko pomeni smrt. Kljub temu lahko aposematizem evolucijsko uspe, kadar koristi zaradi manjše učne krivulje plenilcev in zmanjšanja ponavljajočih se napadov odtehtajo začetne izgube. Pomembni so naslednji dejavniki:
- Učenje plenilcev: mnogi plenilci (npr. ptice) se naučijo povezovati svetle barve z neprijetnim okusom ali bolečino. Eksperimenti z domačimi piščanci in divjimi pticami so pokazali hitro učenje in dolgoročno izogibanje.
- Vrojnostni (innate) odzivi: nekateri plenilci kažejo prirojeno averzijo do določenih kontrastnih vzorcev ali barv, kar olajša vzpostavitev aposematizma.
- Gnezdna ali skupna obrambo: vrste, ki živijo v skupinah, lahko hitreje koristijo opozorilnim signalom, saj večje število učnih primerov pospeši izogibanje plenilcev.
Mimikrija — interakcija opozorilnih signalov
Opozorilno obarvanje je ključno pri mimikriji:
- Müllerjeva mimikrija: več nevarnih (res strupenih ali neužitnih) vrst deli podoben opozorilni vzorec. To je mutualizem: plenilci se hitreje naučijo izogibati skupnemu signalu, kar koristi vsem vpletenim vrstam.
- Batesova mimikrija: neužitna (resnična) vrsta ima podoben videz kot neužitna, a ne nevarna vrsta; lažna (mimik) izkoristi učenje plenilcev, ne da bi imela lastno obrambno sredstvo. To je za mimika koristno, vendar lahko slabi zaščito modela, če je neprekinjeno preveč mimikov (frekvenčno odvisna selekcija).
Omejitve, težave in zanimivi primeri
Aposematizem ni vedno enostaven ali brez stroškov. Svetle barve lahko povečajo ranljivost pri določenih plenilcih, okoljske razmere lahko zmanjšajo učinkovitost signala (npr. gost host ali nočni način), in prisotnost številnih neškodljivih mimikov lahko zmanjša zanesljivost opozorila. Poleg tega imajo opozorilni vzorci tudi sekundarne vloge, kot je prepoznavanje partnerjev, termoregulacija ali komunikacija znotraj vrste.
Zaključek
Opozorilno obarvanje ali aposematizem je uspešna strategija preživetja, ki združuje barvo, vedenje in kemične oziroma mehanske obrambe, da odvrača plenilce. Njegov uspeh temelji na učenju in včasih tudi na prirojenih odzivih plenilcev ter na kompleksnih evolucijskih interakcijah, kot sta Müllerjeva in Batesova mimikrija. Zaradi svoje raznolikosti in prilagodljivosti ostaja aposematizem ena najbolj fascinantnih oblik medvrstnih komunikacij v naravi.
Škrlatni črtasti mol: funkcija njegove barve ni znana, morda je aposematična. Zadnja krila so drugačna in bolj običajna.
Čeprav je zelo opazen, ni opozorilno obarvan. To je samec kuščarja, Agama sinaita, Jordanija, blizu Rdečega morja. Samec se med rjuho obarva izrazito modro, da bi privabil samice. Njegova barva je torej sekundarna spolna značilnost.
Oophaga pumilio , strupena žaba, vsebuje številne alkaloide, ki odvračajo plenilce.
Hrepenenje nimf aposematičnega hrošča mlečnika, Lygaeus kalmii: če se držijo skupaj, je njihovo opozorilo bolj vidno
Skunk je primer aposematizma pri sesalcih.
Neidentificirana drevesna žaba iz Konga z opozorilno obarvanostjo. Zagotovo je strupena
Zelo strupena velika modrozoba hobotnica (Hapalochlaena lunulata)
Odpornost na toksine
Obstajajo številni plenilci, ki se prehranjujejo s strupenimi živalmi. Raziskani primeri kažejo, da je treba za njihovo relativno odpornost proti toksinu plačati določeno ceno.
Grobokožec je strupen in svojo opozorilno barvo pokaže tako, da pokaže trebuh. V večjem delu območja razširjenosti trnulj je na toksin odporna navadna kača (Thamnophis sirtalis). V več populacijah te kače uspešno lovijo tritisočake. Na toksin odporne kače so edine znane živali, ki se lahko prehranjujejo s temi trpotci in preživijo.
Odpornost kač na toksin je povzročila selekcijski pritisk, ki daje prednost mrestom, ki proizvajajo močnejše ravni toksina. Povečanje toksičnosti mrestov nato povzroči selekcijski pritisk, ki daje prednost kačam z mutacijami, ki zagotavljajo še večjo odpornost. Cena, ki jo plačajo kače, je, da je njihova prebava in telesna presnova počasnejša kot pri sorodnih vrstah. Resnično odporne kače se plazijo počasneje kot kače z majhno odpornostjo ali brez nje.
To je primer koevolucije. Ta cikel so-razvoja plenilca in plena se včasih imenuje evolucijska tekma v oboroževanju. V tem primeru je posledica tega, da mravljinci proizvajajo toksin v količini, ki je veliko večja od tiste, ki je potrebna za uboj katerega koli drugega mogočega plenilca.
Svetle barve
Živali lahko kažejo in tudi kažejo svetle barve, ki imajo druge funkcije. Najpogostejše funkcije so:
- Identifikacija, sekundarna spolna značilnost za iskanje partnerja.
- Regulacija temperature.
- Kamuflaža pred nenavadnimi ozadji.
Vendar se svetle barve, ki se uporabljajo za te funkcije, običajno razlikujejo od standardnih opozorilnih vzorcev in barv.
Neznana funkcija
Obarvanost številnih vrst ima neznano funkcijo. To je običajno zato, ker njihove življenjske navade niso bile dovolj raziskane in ker ni bilo opravljenih nobenih terenskih testov. Eden od primerov je izjemni mol Utetheisa pulchella, škrlatni pegast mol. Njegova povezanost z rastlino Dittrichia viscosa, ki ima nekoliko neprijeten vonj, nakazuje, da ima mol opozorilno obarvanost, vendar zadeva ni rešena. Sorodna vrsta Utetheisa ornatrix, ki se hrani z drugimi rastlinami, je znana po tem, da izloča alkaloide, ki odvračajo plenilce.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je opozorilna obarvanost?
O: Opozorilno obarvanje (ali aposematizem) je oblika živalske komunikacije, pri kateri živali z določenimi barvami sporočajo drugim živalim, da so strupene ali nevarne.
V: Kako se razlikuje od kamuflaže?
O: Opozorilno obarvanje je pravo nasprotje kamuflaže. Medtem ko kamuflaža pomaga živali, da se zlije z okoljem, opozorilno obarvanje izstopa in naredi žival bolj vidno.
V: Katere barve se običajno uporabljajo za opozorilno obarvanje?
O: Opozorilne barve so običajno kombinacija rdeče, rumene, črne in bele barve.
V: Kdo je prvi predlagal zamisel o opozorilni obarvanosti?
O: Alfred Russel Wallace, britanski naravoslovec, je leta 1889 prvi predlagal idejo o opozorilni obarvanosti.
V: Kako živali z opozorilnimi barvami oglašujejo svojo obrambo?
O: Živali z opozorilno barvo se premikajo počasi in se izpostavijo pogledu, da bi opozorile na svojo obrambo. Skupaj s tem vedenjem se pogosto pojavi tudi neprijeten vonj po kemičnem orožju.
V: Kako plenilci spoznajo povezavo med barvo in okusom?
O: Testi so pokazali, da se plenilci naučijo povezave med barvo in okusom tako, da posamezne živali med napadom umrejo ali so poškodovane.
V: Katere vrste mimikrije lahko temeljijo na opozorilni obarvanosti?
O: Dve vrsti mimikrije, ki lahko temelji na opozorilni obarvanosti, sta Müllerjeva in Batesova mimikrija.
