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贝母的保护色

已有 2697 次阅读 2020-12-21 11:26 |个人分类:文章笔记|系统分类:论文交流

谈到保护色,我们想到的往往是自然界中生物与生物之间的作用。比如最常见的经典案例——桦尺蠖。这种昆虫有两种色型——黑色和白色。在工业革命时期,排放的污染物使得树干变黑,增加了白色型被捕食的风险;久而久之,黑色的桦尺蠖在种群中占据了优势。

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图片来源:baike.so.com

人类作为自然界中的重要角色之一,当然也会对其他生物产生影响。长期以来,进化研究关注于人类对其他动物的驯化,以及人类活动导致气候变化对其他动物的影响,近期发表于《Current Biology》中的一篇文章则表明,人类的采集活动导致梭砂贝母(Fritilaria delavayi)进化出了保护色。

梭砂贝母是一种多年生的草本植物,分布于横断山脉的高山丘陵地带。这种植物的叶片颜色在不同种群中变化极大,有绿色、棕色、灰色等类型。

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梭砂贝母各个种群的颜色变化

从上图中可以看出棕色和灰色叶片的颜色与背景融为一体,使得植株很难被发现。从直观上来讲,这种保护色应该是为了减少被捕食者发现的风险。但经过长期的观察,研究人员却并没有发现有哪种野生动物对梭砂贝母形成强烈的选择压力——于是他们的目光转移到了人类的采摘活动上。梭砂贝母的鳞茎是中药材“炉贝”的来源,在市场上可以买到每公斤3200元,而且每公斤鳞茎需要采摘3500个植株。由此,高强度的人类采摘对梭砂贝母形成了强烈的选择压力。

于是作者从当地药商那里收集了2014-2019年各个梭砂贝母种群的总采集量,计算了每个种群所受到的采集强度,发现不同种群叶片颜色与环境色的匹配程度(用在颜色空间中的距离表示)与采集强度呈明显的负相关。也就是说,采集压力越强的地方,叶片颜色与环境越接近。

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除此以外,采摘难度也有可能影响选择压力的大小。越难被采集的梭砂贝母,采集一株需要的时间越多,因此在相同时间内,被采集的个体也就越少,形成的选择压力也就越小。经过统计,作者发现越容易被采摘的个体,与环境色越接近。唯一的例外是丽江玉龙的种群,既为绿色又容易被采摘——作者认为这是因为这个地区的采集强度很低。

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为了证明梭砂贝母的保护色的确导致它们更难以被发现,作者开发了一个在线游戏《找贝母》(链接:www.plant.sensoryecology.com)。

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在游戏中,玩家可以选择扮演二色视觉的牦牛和三色视觉的人类。

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任务很简单,就是在背景中找出贝母的位置。

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“人类”玩家视角

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“牦牛”玩家视角

经过统计线上玩家们的游戏数据,作者发现:1)三色视觉发现贝母所需的时间比二色视觉更少;2)贝母的颜色与环境越接近,发现贝母所需的时间越长。

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总而言之,为了应对人类滥采形成的强烈选择压力,梭砂贝母进化出了保护色。此研究还为生态学家们提供了一种新的思路——其实还可以用一种互动性更强的方式(线上游戏)来获取数据。

 

参考文献

Niu Y, Stevens M, Sun H. Commercial Harvesting Has Driven the Evolution of Camouflage in an Alpine Plant[J]. Current Biology, 2020.




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