作者:张蔚等 来源:《交叉科学》 发布时间:2023/5/19 10:09:45
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两道“防线”助它御敌

 

北京大学生命科学院研究员张蔚与合作者发现,一种微小的彩色跳蛛会采用两道防线来避免被捕食者吃掉:用植物进行伪装和像蚂蚁一样走路。这种伪装和行为拟态的结合有助于小彩蛛躲避其他跳蛛等小型捕食者,但不能阻止饥饿的螳螂。相关研究5月17日发表于《交叉科学》。

模仿蚂蚁是一种很有效的御敌策略,因为它们不“好吃”。蚂蚁通常具有尖刺和咬合力不容小觑的上颚,许多蚂蚁还以化学物质或毒液作为攻击手段。

“科氏翠蛛是在上个世纪被发现的,它具有类似蚂蚁的形态学特征和鲜艳的体色,但还没有被量化研究过。”论文通讯作者张蔚对《中国科学报》说,他们因此假设这种蜘蛛的拟蚁行为和伪装保护色是为了御敌,并开展了本研究。

科氏翠蛛。曾华供图

科氏翠蛛在野外被观察到会以类似蚂蚁的方式移动,研究人员想知道它们模仿的有多准确、是否模仿不止一种蚂蚁,以及这种模仿在抵御捕食者方面有多有效。

为了解模仿蚂蚁是如何帮助这些蜘蛛避免被吃掉的,研究人员从海南南部的4个地理位置收集了科氏翠蛛,并将它们带回实验室。为了进行比较,他们还收集了另一种不模仿蚂蚁的跳蛛,以及他们认为可能作为拟态模型的5种共生蚂蚁。

在实验室中,研究人员比较了蚂蚁和蜘蛛走路时的行为模式,包括它们运用肢体的细节,以及这个过程中它们的运动速率、加速度、走直线还是曲线。

他们发现,科氏翠蛛走路时不像大多数跳蛛那样跳跃,而是更多的像蚂蚁一样移动:抬起前肢模仿蚂蚁的触角,摆动腹部,并以蚂蚁的方式行走。在5种蚂蚁中,该蜘蛛的行走方式与3种较小的蚂蚁更相似,它们的体型也更接近蜘蛛。

“科氏翠蛛可能不是一个完美的模仿者,因为它的步态特征和运动轨迹与多种蚂蚁非常相似。如果不同的蚂蚁模型占据不同的栖息地,作为一个多模型模仿者而不是完美地模仿一种蚂蚁,蜘蛛能扩大它们的生存范围,并从中受益。”论文第一作者、张蔚课题组博士后曾华说。该团队博士生赵懂为论文共同第一作者。

接下来,研究人员测试了这种蜘蛛对两种潜在捕食者的防御能力:一种是体型相近、具有彩色视觉、专门捕食其他蜘蛛的跳蛛;另一种是螳螂,它是一种具有单色视觉系统、食性广泛的中型捕食者。

研究小组还探索了蜘蛛鲜艳的体色所起的作用。“与大多数拟蚁蜘蛛模仿蚂蚁棕色或黑色的身体不同,科氏翠蛛的体色十分鲜艳。”曾华说,“从人类的角度来看,它似乎与环境中的植物融合得很好,我们想测试它们的身体颜色能否作为伪装来躲避捕食者。”

他们首先将科氏翠蛛的体色与其在野外的主要寄主植物——龙船花和基及树进行了对比,以此解释从这两种捕食者的角度,科氏翠蛛的体色是否起到伪装的作用。他们发现,相比于基及树,模仿蚂蚁的科氏翠蛛在龙船花上能更好地伪装自己从而躲避跳蛛和螳螂这两种捕食者。

龙船花上的科氏翠蛛。曾华供图

当捕食者面临模仿蚂蚁的科氏翠蛛和另一种体型相近的非拟态跳蛛时,作为捕食者的蜘蛛攻击非拟态跳蛛的概率更高。在17次试验中,蜘蛛发动了5次攻击,都是针对非拟态跳蛛的。然而,螳螂攻击这两种猎物的概率是一样的。

“我们最初认为这两种捕食者会在反捕食实验中有相似的行为,但事实上,科氏翠蛛拟蚁的行为只对跳蛛捕食者有效,而螳螂对模仿者和非模仿者表现了无区别的攻击模式。”张蔚说,这种差异可能是由捕食蚂蚁可能会带来的伤害程度导致的。螳螂比蚂蚁要大得多,所以它们可以轻松吃掉带刺的蚂蚁而不会受到严重伤害,但对于跳蛛捕食者来说就不是这样了。

“对于跳蛛捕食者来说,对蚂蚁的攻击可能会导致严重伤害,所以它们会非常小心,只有当它们能够高度肯定地将科氏翠蛛与蚂蚁区分开来时才会发动攻击。”张蔚补充说。

进一步的操纵实验发现,失去一条前足会使科氏翠蛛被捕食的风险升高,原因可能是形态和行为模式的变化使它们模仿蚂蚁的精准度大幅降低了。

作者表示,这项研究以定量研究手段验证了科氏翠蛛对蚂蚁的行为拟态及对寄主植物的颜色伪装,厘清了其特殊行为及鲜艳体色的生态学意义,并通过行为学实验探讨了其驱动力,综合分析了在自然选择的作用下形成的不完美拟态现象,为深入理解选择压力驱动下生物表型适应性演化提供了新的视角和实例。(来源:中国科学报 冯丽妃)

  通讯作者张蔚。图片来自受访者

  第一作者曾华。图片来自受访者

共同第一作者赵懂。受访者供图

相关论文信息:http://doi.org/10.1016/j.isci.2023.106747

 
 
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