Bates-Mimikry bei Schlangen kann zur Entstehung reproduktiver Isolation beitragen • Alexey Opaev • Science News zu "Elementen" • Evolution, Zoologie

Bates-Mimikry bei Schlangen kann zur Entstehung von reproduktiver Isolation beitragen

Abb. 1. A. Die scharlachrote königliche Schlange ahmt eine giftige Harlekinkoralle asp (an der Spitze). B. Im Südosten der USA leben beide Arten unter sympathischen Bedingungen zusammen, und im Nordwesten lebt nur die königliche Schlange (Allopatria). C. Die Färbung der Königsschlangen aus der Allopatria – Zone erinnert weniger an Adder als an Populationen der Sympatrie (vgl. FotoA). Abbildung aus dem besprochenen Artikel inEntwicklung

In der Bates-Mimik imitiert das ungiftige Aussehen das Giftige. Daher ist es ein Paradebeispiel für Konvergenz – das heißt, die sekundäre Ähnlichkeit von nicht verwandten Arten. Gleichzeitig gibt es Fälle, in denen die Nachahmerart nicht nur Seite an Seite mit ihrem giftigen Gegenstück lebt (Mimikry ist hier von Vorteil), sondern auch an Orten, wo es keine giftigen Arten gibt (Mimik ist nutzlos oder schädlich). Es stellte sich heraus, dass im letzteren Fall die natürliche Selektion dazu beitragen kann, die Ähnlichkeit zu verringern und letztendlich zur Teilung (Divergenz) von Populationen einer einzigen Art vor der Population zu führen.

Bates-Mimikry ist eine Art von Nachahmung, bei der eine nicht-toxische Spezies die Farbe und / oder Form eines nicht verwandten giftigen Tieres nachahmt. Solche Situationen sind bei Insekten und Schlangen bekannt, dh bei Gruppen, wo am häufigsten giftige Formen vorkommen.Aber kürzlich wurde dieses Phänomen auch bei Vögeln beschrieben (siehe Mimikry bei Vögeln: wie eine Raupe zu sein, "Elements", 14.01.2015). Bates-Mimikry wird oft als eine anschauliche Illustration konvergenter Ähnlichkeit angeführt (siehe Convergent_Evolution): In diesem Fall erwerben nicht verwandte Spezies unabhängig das eine oder andere ähnliche Merkmale.

Es ist bekannt, dass Mimikry nützlich sein wird, wenn die Anzahl der giftigen Arten die nicht-giftige imitiert. Ansonsten werden Raubfische zu oft eine ungiftige Form annehmen und sie werden nicht die Gewohnheit entwickeln, Tiere mit einer solchen Färbung zu vermeiden (oder werden sich langsam entwickeln). Daher wird der ganze Sinn der Mimik verschwinden, der jetzt eher schädlich sein wird (schließlich sind giftige Tiere oft hell gefärbt und daher deutlich sichtbar).

In der Natur jedoch lebt die harmlose Mimikryart in vielen (wenn nicht in den meisten) der "giftigen tierischen – ungiftigen Tier" -Komplexe nicht nur mit dem Giftigen (unter Sympathiebedingungen), sondern auch getrennt (unter Allopatrienbedingungen). Es kann angenommen werden, dass unter den Bedingungen der Allopatrien die auffällige Farbe nicht nur nutzlos, sondern auch schädlich sein kann. Schließlich ist es für Räuber leichter, farbenprächtige Arten zu finden, aber sie sind nicht daran gewöhnt, sie zu fürchten: Sie sind niemals in Erscheinung getreten, sondern giftig.In einigen natürlichen Situationen wird diese Annahme bestätigt: unter den Bedingungen der Allopatrien werden ungiftige Formen ihren giftigen Gegenstücken weniger ähnlich.

Ein solches Beispiel ist ein Paar nordamerikanischer Schlangen. Dies ist eine giftige Harlekin Korallenschlange. Micrurus fulvius (Familie der Espen Elapidae) und imitierte ihn harmlos scharlachroten Königsschlange Lampropeltis elapsoides aus der Familie der Ehen (Calubridae). Im Südosten der Vereinigten Staaten werden beide Arten zusammen gefunden (sympatry), und im Nordwesten wird nur die königliche Schlange (allopatria) gefunden. Gleichzeitig sind die Königschlangen aus der Allopatria-Region weniger asps als die Vertreter derselben Art aus Sympatrie – sie haben weniger schwarze und mehr rote Farbe (Abb. 1).

Beruhen diese Unterschiede auf Unterschieden in der Art und Weise, wie Räuber die sympatrische und allopatrische Population der Königlichen Schlange beeinflussen? Eine Gruppe von Wissenschaftlern der University of North Carolina (USA) hat beschlossen, diese Frage experimentell zu beantworten. Dazu verwendeten sie Modelle (Replikate), die drei Varianten der Königlichen Schlangenfärbung imitieren: einen Phänotyp aus der sympatrischen Region mit einem Aspid, einen Phänotyp aus der Allopatregion und einen "hybriden" Phänotyp, der farblich intermediär ist (Abb. 2).

Abb. 2. Beispiele für Modelle (Replikate), die in den Experimenten verwendet wurden. Von oben nach unten: Phänotyp aus dem Bereich der Sympatrie, "hybrider" Phänotyp und Phänotyp aus dem Bereich der Allopatrien. Auf der letzten Linie sind Spuren eines Raubtierangriffs zu sehen. Abbildung aus dem besprochenen Artikel in Entwicklung

Solche Modelle wurden paarweise in 1 m Abstand zueinander in den Lebensräumen von Schlangen angelegt und fixiert. Das heißt, an jedem Punkt gab es zwei Replikate von zwei verschiedenen Phänotypen (siehe unten), was es ermöglichte, die Antwort auf jedes von ihnen direkt zu vergleichen. Die Modelle wurden an 16 Punkten aus der sympatrischen Zone und 18 aus der Allopatria-Zone angeordnet. An jedem Punkt befanden sich 10 Paare von Replikaten, die entlang des Transekts in einem Abstand von etwa 75 m voneinander angeordnet waren. Die Modelle wurden für 34-36 Tage stehen gelassen, dann gesammelt und notiert, ob es Anzeichen eines Raubtierangriffs auf sie gab (Beispiel: Fig. 2, unten).

Die Autoren zeigten, dass unter sympatrischen Bedingungen Räuber oft den "fremden" Phänotyp aus der Allopatria-Zone angreifen. Und unter Allopatrienbedingungen wird das gegenteilige Bild beobachtet: Auch "fremde" Phänotypen werden hier häufiger angegriffen, aber in diesem Fall aus der sympatrischen Zone (Abb. 3). Daher werden alien Phänotypen oft überall angegriffen. Dies bedeutet, dass Einwanderer der Presse von Raubtieren sowohl in Allopatrien als auch in Sympathie stärker ausgesetzt sind.

Abb. 3 Ergebnisse von Feldexperimenten. Die Anteile von Angriffen auf den einen oder anderen Phänotyp sind angegeben (S ist ein Phänotyp aus dem Bereich der Sympatrie, H ist ein "hybrider" Phänotyp, A ist ein Phänotyp aus dem Bereich der Allopatria). Unten Es ist angegeben, wo dieses Experiment durchgeführt wurde (Sympatria oder Allopatria). Abbildung aus dem besprochenen Artikel in Entwicklung

Ein ähnliches Experiment wurde durchgeführt, indem der "lokale" Phänotyp und der "Hybrid" verglichen wurden. Hier zeigten sich Unterschiede nur an einer Stelle aus dem Bereich der Sympatrie: Der "Hybrid" – Phänotyp wurde häufiger von den Einheimischen angegriffen. Unter Allopatrien und an anderen Stellen der sympatrischen Zone konnten lokale und hybride Phänotypen mit gleicher Wahrscheinlichkeit angegriffen werden (Abb. 3). Dies deutet darauf hin, dass an einigen Orten (unter Sympathiebedingungen) eine Selektion gegen Hybriden stattfinden kann: Sie werden häufiger von Räubern ausgerottet.

All dies erlaubt uns, zwei Schlussfolgerungen zu ziehen. Erstens sind die Unterschiede zwischen sympatrischen und allopatrischen Populationen der königlichen Schlange auf die Wirkung der natürlichen Selektion zurückzuführen, die mit der Selektivität der Räuber verbunden ist. Und zweitens sind die hybriden Phänotypen der Königsschlange zumindest in Fällen von Sympathie mit Apsis in schlechteren Bedingungen – dies kann zur reproduktiven Isolation (Selektion gegen Hybride) führen.Hier musst du zurückgehen und dich erinnern, warum die beschriebene Situation mit der königlichen Schlange entstanden ist. Und dies geschah wegen der Bates-Mimikry, auf deren Entstehung die Umsiedlung der königlichen Schlangen nach Norden folgte, die viel mehr thermophiles Objekt ihrer Nachahmung – die Korallenspinne – nicht erreichte. Gäbe es keine Mimik, gäbe es keinen Unterschied zwischen der nördlichen und der südlichen Population der königlichen Schlange.

Bates-Mimikry kann also nicht nur zu Konvergenz, sondern auch zu divergenter Evolution und Speziation führen. Und da es in vielen Paaren "imitierender" Arten allopatrische Populationen der Nachahmerspezies gibt, ist diese Situation möglicherweise nicht so selten.

Quelle: David W. Pfennig, Christopher K. Ascali, David W. Kikuchi. Batesian Mimikry fördert prä-und postmating Isolation in einem Mimikry-Komplex Entwicklung. 2015. V. 69 (4). P. 1085-1090.

Alexej Opajew


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