» » Обжегшись на желтых лягушках-древолазах, птицы не едят белых

Обжегшись на желтых лягушках-древолазах, птицы не едят белых


Обжегшись на желтых лягушках-древолазах, птицы не едят белых

Рис. 1. Желтая и белая морфы пятнистого древолаза — основной предмет изучения в обсуждаемой статье. Фотографии с сайтов scienceblogs.com и en.wikipedia.org


Сравнительно недавно в журнале PNAS вышла любопытная статья, посвященная предупреждающей окраске у лягушек-древолазов. Эти амфибии ядовиты и, чтобы их не ели зазря, имеют опознавательные пятна ярких цветов. По идее, им внутри своего вида должно быть удобно «унифицировать» окраску — так хищникам будет проще выучить предупреждающий сигнал. Но у древолазов есть морфы с пятнами разных цветов, в том числе и две похожие: у более многочисленной пятна желтые, у более малочисленной — белые. Авторы статьи предлагают несколько «оправданий» для стабильного существования обеих морф, но основной вывод такой: более распространенная желтая морфа может помогать выживать редкой белой, поскольку хищники так боятся распространенных желтых лягушек, что и редких белых тоже стараются не есть.

Предупреждающая (апосематическая) окраска — распространенный способ сообщить другим животным о своей ядовитости. Запоминающиеся яркие пятна или полосы помогают и их обладателю, и хищникам: первым не приходится тратить собственную жизнь на то, чтобы доказать свою полную несъедобность, а вторые быстро учатся опознавать и обходить стороной опасных жертв. Хорошо известные примеры животных с предупреждающей окраской — коралловые аспиды, осы, ядовитые лягушки Южной Америки.

Связка «окрас — ядовитость» настолько хорошо запоминается, что не может не привести к появлению мошенников. Эти животные не тратятся на сильные яды, но выглядят настолько похоже на ядовитых, что хищники обходят стороной и их. Разумеется, они стараются быть максимально похожими на вид-оригинал и водятся там, где представителей этого вида много, — иначе смысл в подражательстве пропадает и нет смысла поддерживать этот защитный механизм. Например, в отсутствии коралловых аспидов «косящие» под них безобидные змеи теряют свою яркую раскраску (Без коралловых аспидов подражающие им псевдокоралловые змеи теряют полосатый окрас, «Элементы», 06.09.2017).

Но что же происходит в том случае, когда внутри одного ядовитого вида появляется новая морфа, отличающаяся цветом? По идее, если животные с необычной окраской встречаются редко, то у хищников мало шансов их запомнить. Поэтому представители этой новой морфы оказываются защищены хуже обычных и должны вычищаться отбором. Тем не менее, в природе существуют виды с вариативной предупреждающей окраской.

Так, в джунглях Южной Америки живут лягушки пятнистые древолазы (Dendrobates tinctorius). Они населяют нижний ярус тропических лесов и отличаются буйством цветов и редкостной ядовитостью. За эту яркость их любят террариумисты, придумывая разным морфам поэтичные названия вроде «Голубая пудра» или «Новая река». Основные варианты окраса этих лягушек — пятна желтого, голубого или белого на более темном фоне, причем нередко лапы окрашены в один цвет, спина — в другой, а пузико — в третий (рис. 1). Ранее авторы обсуждаемой статьи показали, что цвет может играть роль в половых взаимоотношениях древолазов (B. Rojas, J. A. Endler, 2013. Sexual dimorphism and intra-populational colour pattern variation in the aposematic frog Dendrobates tinctorius), но основная функция ярких пятен — все-таки предупреждение хищников о токсичности (A. A. Comeault, B. P. Noonan, 2011. Spatial variation in the fitness of divergent aposematic phenotypes of the poison frog, Dendrobates tinctorius).

Ядовитость лягушек формируется за счет выделения из кожи батрахотоксинов — алкалоидов, широко используемых и другими родами лягушек. Необходимые для синтеза токсинов вещества амфибии добывают из еды и для этого сидят на специфической диете из муравьев и клещей (R. A. Saporito et al., 2007. Oribatid mites as a major dietary source for alkaloids in poison frogs). Поэтому новорожденные древолазы и древолазы с террариумным рационом безвредны — им не из чего делать токсины (см. Д. Б. Тихонов, Яды против ионных каналов).

В качестве объекта для обсуждаемого исследования были выбраны две популяции древолазов разных цветов на северо-западе Французской Гвианы. На их примере ученые решили выяснить причины, благодаря которым существует цветовой полиморфизм. Кроме цвета полос на спине (желтого или белого) популяции различались численностью: лягушки с желтым рисунком на спине были многочисленны, а живущих в 30 км от них особей с аналогичным белым рисунком было меньше. Проверка показала, что уровень миграций между этими двумя популяциями ничтожно мал и что они генетически изолированы друг от друга.


Обжегшись на желтых лягушках-древолазах, птицы не едят белых

Рис. 2. Сверху: две желтые морфы лягушек-древолазов, снизу: пластилиновые модели этих лягушек, использованные в работе B. P. Noonan, A. A. Comeault, 2008. The role of predator selection on polymorphic aposematic poison frogs


Чтобы проверить отношение хищников к разным морфам, ученые провели классический для изучения апосематической окраски тест, в котором проверялась реакция естественных хищников на разноцветные пластилиновые модели, имитирующие настоящих лягушек (рис. 2 и 3). Фигурки с пятнами разной формы расставили в местах обитания двух популяций, а потом — по отпечаткам на пластилине — считали количество нападений хищников. Всего было расставлено около двух с половиной тысяч фигурок. Разумеется, налепить столько моделек вручную практически невозможно, поэтому ученые воспользовались техникой, ускоряющей этот процесс: сперва пластилин запихивают в силиконовые формы, а потом отдельно прикрепляют к готовым лягушкам пятна и глаза. Лапы при этом, как и у оригинала, оказывались синими, а пятна отличались по цвету (белый, желтый) и по форме (или шли полосками, или покрывали всю спину).


Обжегшись на желтых лягушках-древолазах, птицы не едят белых

Рис. 3. Пластилиновые модели лягушек Atelopus spumarius со следами атак разных хищников: птиц (A), млекопитающих (B) и ящериц (C). Изображение из статьи D. C. Rossler et al., 2019. Sole coloration as an unusual aposematic signal in a Neotropical toad


На территории белой морфы ученые расставили фигурки с тремя типами пятен: нормальными для этой территории (белые полоски), неправильной формы (белая спина) и неправильного цвета (желтые полоски). На территории желтой морфы разложили, соответственно, желтополосатых, желтоспинных и белополосатых лягушек. Такой выбор позволил отдельно оценить важность цвета и формы пятна для птиц, которые представляют по мнению авторов основную угрозу для древолазов. Другие хищники вроде змей и членистоногих тоже могут изредка нападать на них, но они ориентируются не только по цвету, но и по запаху. Поэтому их мотивы не всегда очевидны, и исследователи решили их не учитывать. При этом вопрос, кто именно ест (вернее, безуспешно пытается есть) древолазов, пока еще не изучен досконально.

Оказалось, что птицам не важна форма пятна, а вот лягушек разного цвета они клюют с разной частотой — в зависимости от того к какому цвету они привыкли (рис. 4). На территории желтых белые и желтые фигурки были атакованы примерно одинаковое число раз, а на территории белых желтые неожиданно получили преимущество: следы на фигурках непривычного желтого цвета встречались в два с половиной раза реже. Стоит заметить, что в абсолютных значениях разница на самом деле не очень велика, хоть и значима: 9 против 23 фигурок.


Обжегшись на желтых лягушках-древолазах, птицы не едят белых

Рис. 4. А — ареалы двух исследованных популяций древолазов: белой (W) и желтой (Y). Подписи у стрелок означают, что между популяциями почти нет переноса генов. B — количество атак, приходящихся на фигурки цвета местной (серые столбики) и второй популяций. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS


То, что белые лягушки «проигрывали» желтым на своей территории, может показаться странным. К сожалению, в обсуждаемой работе не показано, кто именно пытался съесть древолазов: у разных птиц разные ареалы, они могут по-разному искать добычу и видеть ее. Так что влияние этих сторонних факторов исключать полностью нельзя. Сейчас, чтобы избежать такой неопределенности, исследователи придумали из покусанных фигурок выделять ДНК и по ней определять нападавшего (D. C. Rossler et al., 2019. Predator identification from salivary DNA left on artificial prey), но в этой работе такого анализа проведено не было.

Обнаружив перекос в количестве атак, авторы статьи решили посмотреть, как именно птицы учатся не есть древолазов и насколько они могут обобщать свой опыт и переносить его на невиданные раньше морфы. Выяснить это в полевых условиях не представлялось возможным, так что авторы проверяли эту гипотезу при помощи модельных хищных птиц — кур. Куры хорошо различают цвета, хотя не совсем понятно, насколько опыты с ними отражают реальное поведение птиц Французской Гвианы.

В эксперименте цыплят учили различать обычных вкусных мучных червей и малосъедобных червей на основе того, какого цвета лягушка нарисована на подложке чашки Петри с червями. Червей на подложке с картинкой коричневой лягушки можно было есть без опаски, а вот на фотографиях белополосатого и желтополосатого древолаза лежали черви с горьким хлорохином. Голодных птиц обучали сперва различать коричневых лягушек и одну из цветных морф, а затем проверяли, что будет если показать им вторую морфу, которую те никогда раньше не встречали.

По результатам обучения оказалось, что птицы лучше запоминали желтополосатых лягушек. Более того, опасения птиц распространялись после обучения и на белополосатых лягушек, с которыми они до этого не встречались. В обратную сторону такое обобщение работало хуже, так что после обучения на белополосатых лягушках куры часто пробовали склевать червя на подложке с желтополосатой лягушкой.

Это согласовывалось с идеей о том, что желтые лягушки защищают себя сами, а заодно помогают выжить белым за счет того, что птицы боятся их «заодно». Дополнительно исследователи проверили то, как влияет на выбор птиц ядовитость: возможно, дело не в цвете, а в остроте ощущений птицы, испытавшей на себе действие алкадоидов. Для этого было поставлено два эксперимента — непосредственный учет алкалоидов и их переносимость птицами. По итогам первого оказалось, что в коже белых древолазов алкалоидов больше и они разнообразнее. Второй эксперимент авторы снова поставили на моделях, причем достаточно неожиданных: они следили за аппетитом синиц-лазоревок, которым скармливали пропитанные экстрактом лягушачьей кожи зерна. Оказалось, что, хоть белые лягушки и ядовитее, синицы не придают этому особого значения и едят пропитанные их экстрактом семена даже с меньшим отвращением по сравнению с семенами с экстрактом желтых древолазов и тем более по сравнению с контрольными семенами, которые были ничем не пропитаны.

Несмотря на то, что защитная окраска желтых древолазов явно эффективнее, результаты экспериментов позволяют предположить, что же позволяет редким белым лягушкам сохраняться. Из опытов с курами и пластилиновыми моделями видно, что они неплохо защищены от хищников в присутствии другого сильного апосематического сигнала: птицы распространяют свой негативный опыт с желтых лягушек на белых.

В то же время птицы все-таки учатся избегать белых лягушек, а сами они достаточно ядовиты, чтобы сигнал запоминался, — это видно из большинства опытов. Авторы предполагают, что эти лягушки находятся на субоптимальном пике ландшафта приспособленности (fitness landscape), и не могут перепрыгнуть на оптимальный для выживания пик ввиду отсутствия обмена генами с желтой популяцией.

Второй вывод, который сделали авторы, скорее методический. Логично считать, что чем ядовитее лягушка, тем она менее съедобна. Опыты с синицами и непосредственным измерением количества алкалоидов продемонстрировал, что эта связь хоть и есть, но не всегда настолько прямолинейна. Поэтому использовать для оценки токсичности лягушек только алкалоидный состав, как это обычно делается, не совсем правильно.

Несмотря на то, что ученые поставили целый ряд любопытных опытов и постарались всесторонне исследовать интересовавший их вопрос, у обсуждаемого исследования ряд не очень ясных мест. Так, авторы умалчивают о том, какие именно птицы пытаются клевать древолазов. В зависимости от их предпочтений, ареалов и размеров охотничьих участков интерпретация опыта с пластилиновыми моделями может меняться. Второй вопрос, связанный с первым: насколько корректно обобщать результаты, полученные на синицах и курах на всех птиц, и, в частности, на неизвестных хищников Французской Гвианы. Тем не менее, правомерность такого обобщения отметать сразу нельзя: опыты на модельных птицах позволяют допустить, что аналогичное обучение и вкусовые предпочтения могут иметь место в дикой природе.

Наконец, для интерпретации результатов было бы неплохо понять, в каких отношениях находятся эти две популяции — насколько они родственны друг другу и кто был их общим предком. При наличии этих данных можно было бы установить какой из фенотипов появился раньше. Авторы стать планируют это сделать, и мы надеемся, что их дальнейшие исследования позволят лучше понять природу полиморфизма предупреждающей окраски.

Источник: J. P. Lawrence, Bibiana Rojas, Antoine Fouquet, Johanna Mappes, Annelise Blanchette, Ralph A. Saporito, Renan Janke Bosque, Elodie A. Courtois, and Brice P. Noonan. Weak warning signals can persist in the absence of gene flow // PNAS. 2019. DOI: 10.1073/pnas.1901872116.

Вера Мухина


11 ноябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

У черно-белых ястребов больше птенцов выращивают родители с разной окраской

В популяциях африканского черно-белого ястреба присутствуют птицы темной и светлой морф. Они различаются не только цветом, но и поведением и/или физиологией. Наличие двух дискретных морфотипов дает

Лягушки-автостопщицы

На фотографии вы видите озерных лягушек (Pelophylax ridibundus), которых осенью часто находят на спинах буйволов, живущих вдоль побережья Черного моря...

Тайна взрывающихся лягушек

В последние годы с лягушками в Европе происходит что-то странное: они взрываются и погибают. Это явление ученые изучают на протяжении нескольких лет и дох пор не в силах его объяснить.

Ядовитые птицы.

Все знают о существовании ядовитых насекомых, рыб, змей, лягушек, но недавно было обнаружено, что существуют еще и ядовитые птицы. В 1990 г был исследован новый вид птиц — дроздовые мухоловки

Очень древняя лягушка

   Группа ученых из США и Великобритании нашла на Мадагаскаре окаменелые кости лягушки, жившей 70 млн. лет назад. Судя по ним, древняя лягушка была в несколько раз больше, чем нынешние. В длину

В Новой Гвинее водятся ядовитые птицы — хохлатые питохуи

Хохлатый питохуи (Pitohui dichrous) живет в Новой Гвинее. Яд содержится в коже, в перьях и почти во всех внутренних органах. У птицы массой 60–65 г содержится 15–20 мкг токсина в коже и 2–3 мкг в
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Калькулятор тарифов Яндекс на таксиОсновные преимущества керамической плиткиЭкстрасенсы помогают следствию в раскрытии преступленийАвтосвет, нюансы ремонта и обслуживанияВьетнамские дети попрыгали через мертвую змею вместо скакалкиНа реке Генхе в Китае появился редкий вращающийся ледяной дискСтруктура РишатВыброшенную из Млечного Пути сверхбыструю звезду используют для измерения скорости Солнца