Aposematisms (brīdinājuma krāsojums): kā tas sargā dzīvniekus
Dzīvnieki, kas ir bīstami vai neēdami, parasti par to paziņo ar spilgtu, labi redzamu krāsojumu. To sauc par brīdinošu krāsojumu jeb aposematismu. Tas ir tieši pretējs maskēšanās veidam. Brīdinājuma krāsas parasti sastāv no spilgtām un kontrastējošām krāsu kombinācijām — piemēram, sarkanas, dzeltenas, melnas un baltas — kas uztveres ziņā ir viegli atpazīstamas.
Ideju par šo aizsardzības stratēģiju plaši popularizēja britu dabaszinātnieks Alfrēds Rasels Voliss, kurš 1889. gadā raksturoja to šādi:
"Minētajiem dzīvniekiem ir kādi nāvējoši ieroči, piemēram, dzēlieni vai indīgi ilkņi, vai arī tie ir neēdami, un tādējādi tie ir tik nepatīkami parastajiem savas sugas ienaidniekiem, ka tiem nekad neuzbrūk, ja ir zināmas to īpatnējās spējas vai īpašības.
Tāpēc ir svarīgi, lai tās netiktu sajauktas ar neaizsargātām vai ēdamām sugām..., jo tās var ciest ievainojumus vai pat nāvi, pirms ienaidnieki atklāj to bīstamību vai uzbrukuma nelietderīgumu. Tiem ir nepieciešams kāds signāls vai briesmu karogs, kas kalpotu kā brīdinājums iespējamajiem ienaidniekiem...".
Kā tas darbojas
Brīdinājuma krāsojums darbojas divos galvenajos veidos. Pirmkārt, spilgtas krāsas un kontrasti piesaista plēsēju uzmanību un kalpo kā vizuāls signāls — tas ļauj potenciālajam plēsējam ātri atpazīt, ka konkrētais organisms ir bīstams vai neēdams. Otrkārt, daudzi aposematiskie organismi patiešām ir ķīmiski aizsargāti: tiem ir toksīni vai citi pretēji garšas savienojumi, kas rada sliktu pieredzi plēsējiem (piemēram, vemšanu, saindēšanos vai dedzināšanu).
Vairāku sugu uzvedība pastiprina šo signālu: dzīvnieki ar brīdinošām krāsām bieži pārvietojas lēnāk, stāv atklātā vietā un demonstrē savas krāsas (piemēram, paceldami spārnus vai izpletot astes). Tā ir sava veida “es esmu bīstams” reklāma, kas samazina nepieciešamību ķīmiski cīnīties katrā sastapšanās reizē.
Praktiski piemēri
Tipiski aposematisma piemēri ir:
- mārītes (sarkanbaltas vai sarkanmelnas), kas izdala nepatīkamu šķidrumu;
- dzeltenmelnie čakšu un dažu siržu (wasps) signāli — stingras dzēliena iespējas paver izteiktu brīdinājumu;
- monarha tauriņa kāpuri, kas uzkrāj alkaloīdus no pieneni (milkweed) un kļūst rūgti un indīgi putniem;
- indīgas čūskas un krupji (piemēram, vienas no dārgākajām indīgajām sugām), kuriem spilgtas krāsas norāda bīstamību.
Ķīmiskā aizsardzība un mācīšanās
Daudzi aposematiskie sugas iegūst toksīnus ar diviem ceļiem: tos ražo pašas organismā vai uzkrāj no barības (piemēram, kāpuri, kas ēd toksiskas augu lapas). Kad plēsējs — bieži putns — uzbrūk, viņš var ātri iemācīties saistīt konkrētu krāsojumu ar nepatīkamu pieredzi. Dažos gadījumos upuri izdzīvo uzbrukumu, izdalot indīgu vai nepatīkamu šķidrumu, tādējādi nododot mācību plēsējam, kas nākotnē izvairīsies no līdzīgi krāsainiem pretiniekiem.
Ieguvumi, izmaksas un evolūcija
Brīdinošais krāsojums ir adaptācija ar saviem izdevumiem un ieguvumiem. Priekšrocības ir acīmredzamas — samazināts uzbrukumu skaits, jo plēsēji iemācās izvairīties. Tomēr jebkura spilgta krāsa palielina redzamību, kas var uzkrāt uzbrukumu risku, kamēr mācīšanās vēl nenotikusi. Tāpēc aposematismam ir jābūt izdevīgākam nekā maskēšanās: ja brīdināšana maksā mazāk (kopējās izmaksas un bojājumu risks), tā saglabājas un attīstās.
Evolūcijas ceļš uz aposematismu var ietvert pakāpenisku pāreju no maskēšanās uz atklātāku izskatu, vienlaikus attīstot ķīmiskās aizsardzības mehānismus. Svarīgs priekšnoteikums ir tas, ka plēsēji spēj mācīties un atcerēties asociācijas starp izskatu un nepatīkamu pieredzi.
Mimikrijas saikne
Brīdinājuma krāsojums ir pamatā divu galveno mīmikrijas veidu izveidošanai: Mīlleres mīmikrijas un Batesa mīmikrijas - kuru darbība balstās uz krāsu un formu signāliem.
Mūlleriska mīmikrija (Mīlleres) rodas, ja vairākas indīgas vai nepatīkamas sugas attīsta līdzīgu krāsojumu, tādējādi dalot “mācīšanās izmaksas” starp plēsējiem — ja plēsējs iemācas izvairīties no viena dizaina, visas tajā dalošās sugas gūst labumu. Batesa mīmikrijā savukārt neēdama vai droša suga imitē bīstamas sugas brīdinošo izskatu; imitators iegūst aizsardzību, ja plēsēji maldās.
Empīriski pētījumi
Daudzi eksperimenti ar putniem parāda, ka brīdinājuma krāsas efektīvi samazina uzbrukumu frekvenci. Pētījumi rāda arī, ka kombinācija no spilgtas krāsas, specifiskas uzvedības un ķīmiskās aizsardzības visbiežāk nodrošina vislabāko aizsardzību. Tomēr ekoloģiskā vide, plēsēju sugas un mācību spēja nosaka, cik veiksmīgs ir konkrētais aposematisms katrā gadījumā.
Secinājums
Aposematisms — brīdinošais krāsojums un ar to saistītā uzvedība un ķīmiskā aizsardzība — ir efektīvs un izplatīts evolūcijas risinājums, lai samazinātu uzbrukumus no plēsējiem. Tas strādā, jo plēsēji mācās saistīt vizuālus signālus ar nepatīkamu pieredzi. Kopā ar mīmikriju aposematisms veido sarežģītas attiecības starp sugām, kurās izskats, uzvedība un toksīni mijiedarbojas, lai nodrošinātu izdzīvošanu.
Papildus redzamajiem vizuālajiem signāliem daudzi aposematiskie organismi izmanto arī ķīmiskus, smaržvielu vai skaņas signālus, lai pastiprinātu brīdinājumu, tādējādi nodrošinot daudzslāņainu aizsardzības stratēģiju pret dažādiem plēsējiem.
Purpursarkanā plankumainā varde: tās krāsas funkcija nav zināma, iespējams, tā ir aposemātiska. Aizmugurējie spārni ir atšķirīgi un normālāki.
Lai gan tas ir ļoti uzkrītošs, tas nav brīdinošs krāsojums. Tas ir ķirzakas Agama sinaita tēviņš, Jordānija, pie Sarkanās jūras. Riesta laikā tēviņš kļūst uzkrītoši zils, lai piesaistītu mātītes. Tādējādi tā krāsa ir sekundāra dzimuma pazīme.
Oophaga pumilio , indes šautrainās vardes, satur daudz alkaloīdu, kas atbaida plēsējus.
Aposemātiskā pienskābenes praulgrauža Lygaeus kalmii čaklās nimfas: turoties kopā, tās padara savu brīdinājumu redzamāku
Skunks ir zīdītāju aposematisma piemērs.
Neidentificēta koku vardīte no Kongo ar brīdinošu krāsojumu. Tā noteikti ir indīga
Ļoti indīgs Lielais zilais astoņkājis (Hapalochlaena lunulata)
Toksīnu rezistence
Ir vairāki plēsēji, kas ēd toksiskus dzīvniekus. Izpētītie gadījumi liecina, ka par to relatīvo imunitāti pret toksīnu ir jāmaksā.
Rupjais tritons ir toksisks un savu brīdinājuma krāsu parāda, parādot vēderu. Lielākajā daļā tritona areāla pret šo toksīnu ir rezistenta parastā garspuru čūska (Thamnophis sirtalis). Vairākās populācijās šīs čūskas veiksmīgi medī tritonus. Pret toksīnu rezistentās garastes ir vienīgie zināmie dzīvnieki, kas var apēst šos tritonus un izdzīvot.
Čūsku rezistence pret toksīnu ir radījusi selektīvu spiedienu, kas dod priekšroku tritoniem, kuri ražo spēcīgāku toksīna daudzumu. Toksiskuma palielināšanās tritoniem rada selektīvu spiedienu, kas labvēlīgs čūskām ar mutācijām, kuras piešķir vēl lielāku rezistenci. Čūskas par to maksā ar to, ka to gremošana un organisma vielmaiņa ir lēnāka nekā radniecīgām sugām. Ļoti izturīgām čūskām ir lēnāks rāpošanas ātrums nekā čūskām, kurām ir maza izturība vai tās nav izturīgas.
Tas ir koevolūcijas piemērs. Šo plēsēja un upura kopīgās evolūcijas ciklu dažkārt dēvē par evolūcijas bruņošanās sacensībām. Šajā gadījumā tā rezultātā tritons ražo daudz vairāk toksīnu, nekā vajadzīgs, lai nogalinātu jebkuru citu plēsēju.
Spilgtas krāsas
Dzīvniekiem var būt un ir spilgtas krāsas, kurām ir citas funkcijas. Visbiežāk sastopamās funkcijas ir šādas:
- Identifikācija, sekundārā dzimuma pazīme, lai atrastu partneri.
- Temperatūras regulēšana.
- Kamuflāža pret neparastu fonu.
Tomēr šīm funkcijām izmantotās spilgtās krāsas parasti atšķiras no standarta brīdinājuma rakstiem un krāsām.
Nezināma funkcija
Daudzu sugu krāsojumam nav zināma funkcija. Tas parasti ir tāpēc, ka to dzīves paradumi nav pietiekami izpētīti un nav veikti lauka testi. Viens no piemēriem ir neparastā Utetheisa pulchella, karmīnsarkanā plankumainā varde. Tās saistība ar augu Dittrichia viscosa, kuram piemīt nedaudz nepatīkama smarža, liecina, ka varmāka ir ar brīdinošu krāsojumu, taču šis jautājums nav atrisināts. Ir zināms, ka radniecīgā Utetheisa ornatrix suga, kas barojas ar citiem augiem, izdala (izspiež) alkaloīdus, lai atbaidītu plēsējus.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir brīdinājuma krāsojums?
A: Brīdinājuma krāsojums (jeb aposematisms) ir dzīvnieku saziņas veids, kurā dzīvnieki izmanto noteiktas krāsas, lai citiem dzīvniekiem paziņotu, ka tie ir indīgi vai bīstami.
Q: Ar ko tas atšķiras no maskēšanās?
A: Brīdinājuma krāsojums ir tieši pretējs maskēšanās veidam. Kamuflāža palīdz dzīvniekam saplūst ar apkārtējo vidi, bet brīdinošā krāsojuma krāsa izceļas un padara dzīvnieku redzamāku.
J: Kādas krāsas parasti izmanto brīdinājuma krāsojumam?
A: Brīdinājuma krāsas parasti ir sarkanas, dzeltenas, melnas un baltas krāsas kombinācija.
J: Kurš pirmais ierosināja ideju par brīdinājuma krāsojumu?
A: Britu dabaszinātnieks Alfrēds Rasels Voliss (Alfred Russel Wallace) 1889. gadā pirmais ierosināja ideju par brīdinājuma krāsojumu.
J: Kā dzīvnieki ar brīdinājuma krāsojumu reklamē savu aizsardzību?
A: Dzīvnieki ar brīdinājuma krāsojumu pārvietojas lēni un pakļauj sevi redzamībai, lai reklamētu savu aizsardzību. Līdztekus šādai uzvedībai bieži vien izplatās arī ķīmisko ieroču nepatīkamā smaka.
J: Kā plēsēji uzzina par saikni starp krāsu un garšu?
A: Testi rāda, ka plēsēji uzzina par krāsu un garšas saistību, kad atsevišķi dzīvnieki uzbrukuma laikā iet bojā vai gūst bojājumus.
J: Kādi mīmikrijas veidi var būt balstīti uz brīdinošu krāsojumu?
A: Divi mīmikrijas veidi, kas var būt balstīti uz brīdinošo krāsojumu, ir Millera mīmikrija un Batesa mīmikrija.
