Kas ir dzīvnieku krāsojums — pigmenti, funkcijas un evolūcija
Uzzini dzīvnieku krāsojuma noslēpumus — pigmenti, struktūras, funkcijas (kamuflāža, signalizēšana, mīmikrija) un evolūcija, kas ietekmē izdzīvošanu un uzvedību.
Dzīvnieku krāsu (vai krāsojumu) nosaka gaisma, kas atstarojas no dzīvnieka virsmas vai to absorbē. Krāsas izveidi nodrošina dažādi mehānismi — pigmenti, hromatofori un citas struktūras, kā arī bioluminiscence. Šie mehānismi var darboties atsevišķi vai kopā, radot plašu krāsu un rakstu daudzveidību, ko redzam dzīvnieku pasaulē.
Kā rodas krāsa — galvenie mehānismi
Pigmenti. Tie absorbē noteiktus gaismas viļņu garumus un pārējos atstaro, tādējādi radot konkrētas krāsas. Biežākie pigmentu veidi ir melanīni (tumšie toņi), karotinoīdi (sarkani, oranži, dzelteni), pteridīni un porfirīni. Daži pigmenti dzīvniekiem tiek sintezēti pašiem, citus iegūst no barības.
Strukturālā krāsa. Krāsas var rasties no mikrostruktūrām (piem., rifu, skalu vai spalvu izkārtojuma), kas gaismu šķeļ, interferē vai izkliedē. Tā rodas zili, zaļi un metāliskas nokrāsas, kas bieži ir spīdīgas un mainās atkarībā no skatpunkta.
Hromatofori un ātri maināmas krāsas. Dažiem dzīvniekiem (piem., chameleoniem, astoņkājiem, krabjiem) krāsu maina īpašas šūnas — hromatofori — vai strukturālas funkcijas, kas ļauj ātri maskēties vai signalizēt.
Bioluminiscence. Dažiem ūdensdzīvniekiem un kukaiņiem krāsu un gaismu rada ķīmiskas reakcijas organismā, kas noder komunikācijai, medībām vai maskēšanai tumsā (bioluminiscence).
Krāsojuma funkcijas un to nozīme
Dzīvnieka krāsai bieži ir viena vai vairākas funkcijas. Tā ietekmē indivīda izdzīvošanu un reprodukciju, un to nosaka dabiskā atlase.
- Kamuflāža: spēja palikt nepamanītam, lai izvairītos no plēsējiem vai piekļūtu upurim. Kamuflāža var būt krāsu saskaņošana ar fona vidi, raibums, kas izjauc siluetu, vai sezonāla maiņa (piem., ziemojošas lapzemes).
- Signalizēšana citiem dzīvniekiem:
- Brīdinājuma krāsojums: spilgtas krāsas, kas signalizē par indīgumu vai neēdamību (piem., indiāņu dzeņi, daži vardes veidi).
- Mīmikrija: viena suga atdarina citas sugas brīdinošo krāsojumu vai uzvedību, lai gūtu aizsardzību (Batesa un Mēlera mīmikrija).
- Seksuālā atlase: spilgti vai sarežģīti raksti piesaista partneri (piem., putnu raganām, pīļveidīgo spalvu raksti), palielinot pārošanās iespējas.
- Citi signāli: teritorijas iezīmēšana, sociālā hierarhija vai brīdināšana par draudiem.
- Novirzīšanās un maldināšana:
- Aizsardzība pret izbīli: pēkšņi krāsu uzplaiksnījumi vai acu plankumi (eyespots), kas nobiedē vai novērš plēsēju uzmanību no vājākām ķermeņa daļām.
- Apžilbināšana: plēsēja maldināšana ar strauju spilgtu rakstu vai kontrasta svītru kustību (piem., zebru svītras, kas var apgrūtināt dzīvu grupu uztveri).
- Fiziskā aizsardzība: pigmenti var pasargāt no ultravioletā starojuma vai oksidatīvā stresa. Piemēram, cilvēkiem tropiskajā klimatā ir tumšāki ādas pigmenti, kas samazina saules apdegumu un ādas vēža risku (tropiskā un klimata saistība).
- Nejaušs vai blakussakarīgs krāsojums: dažreiz krāsa nav tieši adaptīva, bet rodas no cita fizioloģiska procesa vai ķīmijas. Piemēram, augu zaļās lapas ir dēļ hlorofila, bet dzīvniekiem sarkanās asinis ir saistītas ar hemu un skābekļa pārnēsāšanu. Tomēr, ja noteša krāsa parādās virspusē, tā var tikt pārveidota selekcijas ceļā par signalizācijas rīku (piem., cilvēka sarkanās lūpas).
Krāsojuma loma plēsēju–upuru attiecībās
Lielākā daļa dzīvnieku krāsu visbiežāk darbojas plēsēju un upuru kontekstā — maskēšanās, brīdināšana vai maldināšana. Kā rakstīts: "Pielāgošanās pret plēsoņām ir sastopama visos pasaules biomos un gandrīz visās taksonomiskajās grupās". Tas nozīmē, ka selekcijas spiediens no plēsējiem ir viens no galvenajiem faktoriem, kas veicina krāsu un rakstu attīstību.
Krāsojuma evolūcija un ģenētika
Krāsojums ir evolucionējis, jo noteikti toņu vai rakstu veidi palielina izdzīvošanas un reproducēšanās izredzes. Jau Čārlzs Darvins 1859. gadā skaidroja, kā dabiskā atlase veidojusi adaptācijas. Raksturojoši mehānismi:
- Dabiskā atlase, kas izvēlas indivīdus ar labāku maskēšanos vai efektīvāku signalizāciju.
- Seksuālā atlase, kur pretējo dzimumu izvēle veicina ekstravagantus krāsojuma rakstus.
- Neitrālā evolūcija un ģenētiskais driifs, kas dažkārt izraisa krāsu atšķirības populācijās bez tiešas adaptīvas jēgas.
- Pleiotropija un ģenētiskā sasaistība — gēni, kas ietekmē krāsu, var ietekmēt arī citas pazīmes, kas nosaka kopējo atlasi.
Piemēri un ilustrācijas no dabas
Daži labi zināmi piemēri, kas parāda krāsojuma funkcijas:
- Zebras svītras — iespējama apžilbināšana/plēsoņu sajaukšana vai kukaiņu atbaidīšana.
- Indīgās vardes — spilgtas krāsas, kas signalizē par toksicitāti (aposematisms).
- Putnu raganām un pīles — sarežģīta seksuālā ornamentika, ko ietekmē izvēle partnera atlasē.
- Flamingo rozīgais tonis — veidojas no karotinoīdiem barībā.
- Čūsku un kukaiņu mīmikrija — neindīgas sugas atdarina indīgu sugu, lai izvairītos no uzbrukuma.
- Hromatoforu izmantošana astoņkāju un kalmāru maskēšanās spējai — ātrs krāsu un rakstu mainījums.
Pētījumi un pielietojums
Dzīvnieku krāsu pētniecība aptver molekulārbioloģiju, fizioloģiju, uzvedības ekoloģiju un evolūciju. Darbi, kas balstās uz Darvina idejām, rāda, ka tādas iezīmes kā krāsojums var attīstīties, sniedzot indivīdiem reproduktīvās priekšrocības; piemēram, indivīdi ar nedaudz labāku maskēšanos vidēji atstāj vairāk pēcnācēju un šī iezīme pastiprinās populācijā (Darvins, papildināts mūsdienu pētījumiem).
Krāsojuma izpētei ir arī praktiskas pielietošanas iespējas — no kaitēkļu kontroles, izmantojot mīmikrijas principus, līdz biomimikrijai, kur strukturālās krāsas inspirē tehnoloģijas (piem., nemainīgas krāsas materiāli, kas nekļūst izbalējuši saules ietekmē).
Kopsavilkums
Dzīvnieku krāsojums ir daudzslāņaina parādība, ko veido pigmenti, strukturālas īpatnības, šūnu mehānismi un bioluminiscence. Tā funkcijas — kamuflāža, signalizēšana, maldināšana, aizsardzība un dažkārt nejaušas blakusparādības — ietekmē dzīvnieku izdzīvošanu un reprodukciju. Šo iezīmju izplatība un daudzveidība tiek skaidrota ar evolūcijas procesiem, īpaši dabisko atlasi, un pētījumi turpina atklāt smalkas saiknes starp ģenētiku, ekoloģiju un uzvedību.
Zebru drosmīgais raksts uz brīdi var sajaukt lauvas, kas dzenas pakaļ lauvas: apžilbinoša aizsardzība.
Sarkanās apakšspārnu varavīksnes pārsteidzošais apakšspārnu uzplaiksnījums, kad tā tiek traucēta
Sarkanā zemspārnu varde ir noslēpumaina un ar traucējošu rakstu miera stāvoklī
Pāvu tauriņš izrāda pārsteidzošus acu plankumus, kad tā spārni ir atvērti; tie arī novērš uzbrukuma uzmanību no ķermeņa. Šis kukaiņš ir pārdzīvojis putna uzbrukumu acu plankumam uz labā pakaļspārna.
Krāšņkrāsaina austrumu saldspuru zivs (Plectorhinchus vittatus) gaida, kamēr divas drosmīgi rakstainas tīrāmās zivis no tās ādas noņem parazītus. P raibā aste un spuru raksts liecina par dzimumgatavību, savukārt tīrītāju zivju uzvedība un raksts liecina, ka tās drīzāk ir pieejamas tīrīšanai, nevis kā laupījums.
Pāvu tauriņš ir noslēpumains lapu atdarinātājs, kad tā spārni ir aizvērti.
Pārsteidz un apžilbina aizsardzības līdzekļus
Dzīvniekiem var būt maskēšanās aizsardzība, ja tie atrodas no attāluma, bet, saskaroties ar plēsēju, tie var pāriet uz "zibspuldzes" aizsardzību, lai iegūtu laiku un novērstu plēsēja uzmanību. Pašaizsardzības nolūkos plēsējs bieži mirgo vai novērš seju. Tas ir reflekss, kura mērķis ir aizsargāt sejas svarīgo daļu. Brīdī, kad plēsējs mirkšķina, upuris lido vai lec un atkal piezemējas maskēšanās vietā. Šāds krāsu un uzvedības modelis ir diezgan izplatīts. Mācību grāmatās to dēvē par deimatisko aizsardzību, kas no grieķu valodas nozīmē "bailes" vai "biedēt".
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Kādi ir veidi, kā dzīvnieki rada krāsas?
A: Dzīvnieki iegūst krāsas, izmantojot pigmentus, hromatoforus un citas struktūras, kā arī bioluminiscenci.
J: Kā dzīvnieku krāsa ietekmē izdzīvošanu?
A: Dzīvnieku krāsu nosaka dabiskā atlase, jo tā ietekmē dzīvnieku un to pēcnācēju izdzīvošanu. Krāsu var izmantot maskēšanās, signalizēšanai citiem dzīvniekiem, brīdinošai krāsošanai, mīmikrijai, seksuālajai atlasei un citiem signalizācijas veidiem.
J: Kāda ir Čārlza Darvina 1859. gadā izstrādātā dabiskās atlases teorija?
A: Čārlza Darvina 1859. gada dabiskās atlases teorija apgalvo, ka tādas pazīmes kā krāsojums ir attīstījušās, sniedzot atsevišķiem dzīvniekiem reproduktīvās priekšrocības. Indivīdi, kuriem ir nedaudz labāka maskēšanās nekā citiem tās pašas sugas indivīdiem, vidēji atstāj vairāk pēcnācēju.
J: Kādi ir daži piemēri, kā dzīvnieku krāsa palīdz plēsēju un upuru attiecībās?
A: Piemēram, maskēšanās, lai paliktu paslēpti no acīm; signalizēšana citiem dzīvniekiem, lai tie neuzbruktu; citas sugas dzīvnieku brīdinošā krāsojuma izmantošana; negaidīti krāsu uzplaiksnījumi vai acu plankumi; plēsēja maldināšana, strauji pārvietojot spilgtu rakstu (piemēram, zebras svītras); fiziskā aizsardzība, piemēram, cilvēkiem ir tumši ādas pigmenti, kas aizsargā pret saules apdegumiem un ādas vēzi.
J: Kas ir nejaušs krāsojums?
A.: nejauša krāsošanās ir raksturīga augiem, kuriem ir zaļas lapas, jo hlorofils ir zaļš. Dzīvniekiem tas ir reti sastopams, bet, ja uz virsmas parādās sarkans krāsojums, tas bieži vien ir selekcijas rezultāts, piemēram, cilvēka sarkanās lūpas.
J: Kādām funkcijām kalpo dzīvnieku krāsa?
A: Dzīvnieku krāsa kalpo tādām funkcijām kā laupījuma atrašana vai izvairīšanās no notveršanas, partnera atrašana vai signalizēšana citiem dzīvniekiem - tas viss ir būtiski dzīvībai un izdzīvošanai.
Meklēt