Schlangen, Tiger, Schlangen, Zebras und andere • Sergey Glagolev • Populäre wissenschaftliche Aufgaben zu den "Elementen" • Biologie

Schlangentiger, Zebraschlangen und andere

Aufgabe

Nordamerikanische Schlange Sonora halbannulata es gibt vier Varietäten, die sich farblich deutlich unterscheiden – color morphs (siehe Abb. 1).

Vier Farbmorphen der nordamerikanischen Schlange Sonora halbannulata

Was meinen Sie, warum Sind sie alle gerettet? Warum? Ein angepasster Morph ersetzt nicht alle anderen?


Tipp 1

Die Aufgabe sagt nicht, ob diese Morphen auf demselben Territorium oder auf verschiedenen Territorien leben. Versuchen Sie zu spekulieren, wie ihre Existenz in beiden Fällen gewährleistet werden kann.


Tipp 2

Wenn sie in demselben Gebiet leben, überlegen Sie, ob dies bedeutet, dass sie immer zusammen und in gleichen Proportionen gefunden werden.


Tipp 3

Sonora halbannulata – kleine Schlange, harmlos für große Tiere. Seine Hauptfeinde sind Raubvögel. Überlegen Sie, warum zwei ihrer Morphs so gefärbt sind, dass sie wahrscheinlich auf jedem Hintergrund sichtbar sind.


Lösung

Wie bei vielen biologischen Problemen gibt es hier viele mögliche Lösungen. Zum Beispiel könnte eine der einfachsten Lösungen dies sein: vier Morphs repräsentieren jeweils unreife und geschlechtsreife Männchen und Weibchen. Die Farbwahrnehmung von Schlangen ist gut entwickelt, und rechtzeitig, um Personen des anderen Geschlechts zu bemerken und den potentiellen Sexualpartner zu unterscheidenunreife Individuen sind wichtig. Eine solche Entscheidung würde jedoch leicht der Bedingung widersprechen, dass es sich um "Sorten" handelt.

Eine andere Lösung kann vorgeschlagen werden, wenn alle diese Morphs in verschiedenen Bereichen gefunden werden. In diesem Fall passt die Farbe eines jeden Morphs am besten zum Hintergrund – selbst eine helle gestreifte Farbe kann seltsamerweise manchmal ein Tier maskieren. Es verbirgt die Konturen des Körpers, wie in diesem Foto eines Fisches (Abb. 2), und macht es schwierig, die genauen Dimensionen und Bewegungsrichtungen zu bestimmen (diese Färbung wird als Präparieren bezeichnet; siehe Disruptive Coloration). (Fairerweise muss erkannt werden, dass die Rolle der zerstückelnden Färbung für viele Tiere – wie z. B. Zebras – noch nicht ganz klar ist; siehe Hinweis Warum sind Zebras gestreift?).

Das Muster auf dem Rücken und den Seiten des Sea Drummer (Equetus punctatus) – ein Beispiel für eine sezierende Färbung. Foto: Dr. Tom Doeppner, braune Universität

Im Prinzip könnten Individuen mit unterschiedlichen Farben einen passenden Hintergrund in demselben Gebiet, aber in verschiedenen Biotopen finden.

Man würde annehmen, dass die zwei gestreiften Morphen unserer Schlange in den gleichen Bereichen wie einige giftige Schlangen leben und sie nachahmen (Nachahmer). Wenn eine ungeschützte Spezies ihre Farbe, Körperform oder anderes gut geschütztes Verhalten "nachahmt", sprechen sie von Bates-Mimikry.Es ist weit verbreitet unter Schlangen von Nordamerika, wo giftige Korallenschlangen als Vorbilder dienen.

Um zwischen giftigen und nicht-giftigen Schlangen in Nordamerika zu unterscheiden, ist die Regel normalerweise "Rot auf Schwarz, Giftmangel; Rot auf gelbem Killerkollegen"(" Rot auf Schwarz – kein Gift; Rot auf Gelb – tödlich giftig "); Einer der Wikipedia-Artikel enthält 17 Versversionen dieser Regel. Das bedeutet, dass Korallenschlangen gelbe Streifen in Kontakt mit dem roten Hintergrund haben, während sich bei harmlosen Nachahmern die gelben und roten Bereiche nicht berühren (siehe Abb. 3).

Wie unterscheidet man eine giftige Korallenschlange (Korallenschlange) von einer harmlosen Königsschlange (Königschlange)? Bild von pinterest.com

Aber von dieser Regel, wie von den meisten biologischen Regeln, gibt es Ausnahmen. Unter den Korallenschlangen gibt es auch einen Polymorphismus der Farbe, und in einigen Gebieten haben einige Arten von Korallenschlangen keine gelben Streifen. Also rot auf schwarz kann auch töten, sei vorsichtig!

Vermutlich ahmt die rot-schwarze Morphologie einige der Korallenschlangen nach. Ob es möglich ist, einen Schwarz-Weiß-Morph als "Nachahmer" zu betrachten, ist nicht klar. Höchstwahrscheinlich nicht, obwohl einige giftige Klapperschlangen eine ähnliche Farbe haben.Zur selben Zeit, wie sie in Hinweis 2 sagen, werden alle vier Morphen auf demselben Territorium in denselben Populationen gefunden. Wie kann das erklärt werden? Wissenschaftler der Universität von Michigan versuchten, es herauszufinden (siehe den Artikel von Christian L. Cox und Alison R. Davis Rabosky, 2013. Räumliche Vielfalt in polymorphen Schlangen, sowie seine populäre Exposition).

Sie haben eine gigantische Arbeit geleistet: Sie haben ungefähr 350 lebende Schlangen in verschiedenen Gebieten gefangen und mehr als 2500 Exemplare untersucht, die lange Zeit in denselben Gebieten gesammelt und in Museumssammlungen aufbewahrt wurden. Dann untersuchten sie die neutralen (nichtselektiven) genetischen Marker der DNA in diesen Populationen und fanden heraus, dass diese Populationen schlecht isoliert sind und keine Perioden starken Abfalls durchliefen, d. H. Sie waren keiner Genverschiebung unterworfen. Das Verhältnis der Anzahl der Morphen in verschiedenen Populationen war stark unterschiedlich!

Es wäre möglich, die Unterschiede in den Häufigkeiten von giftigen "Modellen" abzuschreiben; aber es scheint, dass die Beziehung zwischen der Häufigkeit der Nachahmung Morph und der Fülle der Korallenschlangen nicht gefunden wurde. Darüber hinaus wurden leuchtend rote und schwarz gestreifte Morphen auch dort gefunden, wo Korallenschlangen gar nicht vorkommen.

Dann haben die Wissenschaftler untersucht, wie sich die Anzahl der verschiedenen Morphs in jeder Population im Laufe der Zeit verändert. Und es stellte sich heraus, dass in den meisten Fällen der Morph, der irgendwann der kleinste war, immer häufiger wurde und umgekehrt. So wird die Anzahl der Morphs durch die klassische negative frequenzabhängige Selektion beeinflusst (siehe Frequenzabhängige Selektion) – aus diesem Grund verdrängt keine der Morphs die anderen. Es stellt sich heraus, dass die Seltenheit von Morphs an sich Vorteile bringt.

Die Frage stellt sich: Warum? Diese Arbeit liefert keine Antwort, aber für ähnliche Fälle ist es bekannt. Dies könnte auf die Bildung eines "Suchbildes" bei Räubern zurückzuführen sein (siehe Hinweis Die Vertreter einer Minderheit haben eine größere Überlebenschance). Die Pilzsammler wissen, was es ist. Wenn Sie Russula suchen und sammeln, dann hören Sie auf, das "maskierende" Weiß zu bemerken. Und wenn Sie Weiß sammeln wollen, müssen Sie sich zwingen, den Russula zu ignorieren. Viele Raubfische verhalten sich ähnlich: Sie suchen gezielt nach häufiger und nützlicher Beute und "zwingen sich", auf seltene Beutetiere nicht zu achten.


Nachwort

Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften lebender Organismen ist ihre Variabilität.Ein Biologe muss viel häufiger die Unterschiede zwischen Individuen der gleichen Spezies als ein Chemiker berücksichtigen – mögliche Unterschiede zwischen Wassermolekülen. In vielerlei Hinsicht unterscheidet sich die Biologie von Chemie und Physik. Es war kein Zufall, dass einige Historiker der Wissenschaft die größte Aufmerksamkeit, die auf die Variabilität gelegt wurde, als für Charles Darwin nicht weniger wichtig erachteten als die Entdeckung des Prinzips der natürlichen Selektion.

Und eine der bemerkenswertesten Manifestationen der Variabilität (und gleichzeitig die Wirkung der natürlichen Selektion) ist die Entstehung und Aufrechterhaltung von intraspezifischem Polymorphismus, auch auf der Basis von Mimikry, wenn ein Nachahmungstyp mehrere verschiedene Modelle imitiert. Es ist kein Zufall, dass sich ihr Interesse daran nicht abschwächt (siehe zum Beispiel den Artikel: Mathieu Joron, 2008. Batesian Mimicry: Kannst du Leapard deine Spots ändern – und sie zurückbekommen?), Und Notizen dazu erscheinen regelmäßig auf den Elements. .: Die Anfänge der Artbildung bei tropischen Schmetterlingen wurden festgelegt, wobei das für die Entwicklung der Färbung von Schmetterlingen verantwortliche Gen gefunden wurde. Das komplexe Bild der Mimik wird durch ein Gen bestimmt. Der schwierige Weg von der Tarnung zur Kriegsbemalung: ein mathematischer Ansatz. Obwohl ich keine Hinweise auf Mimik und Polymorphismus in Schlangen auf den Elementen gefunden habe, waren sie auch schon lange an ihnen beteiligt (siehe zum Beispiel diesen Überblick über die Geschichte der Schlangenfarben-Forschung: Harry W. Greene und Roy W.McDiarmid "Wallace und Savage: Helden, Theorien und giftige Schlange Mimikry").

Trotzdem gibt es so viele Objekte und so wenige Wissenschaftler, dass es noch keine Antworten auf viele Fragen gibt. Wie wird beispielsweise die Färbung dieser Schlangenart vererbt? Welche Nachkommen geben zum Beispiel eine rot-schwarze Frau und einen weiß-schwarzen Mann? Warum wird die Bates-Mimik in einigen Fällen streng in Bereichen der Koexistenz von Nachahmern und Modellen beobachtet, und in anderen Fällen (wie unsere Schlange) finden sich Nachahmer mit hellen Farben auch außerhalb der Modellpalette? Da bei einer harmlosen Spezies eine helle Demaskierung auftreten kann, imitiert sie die Färbung eines gefährlichen Modells nicht sofort perfekt; Aber dann scheint es, als würde die Entlarvung im ersten Stadium einen Schaden anrichten? Sie können selbst über diese Fragen nachdenken. Einige können durch Lesen der Artikel im Nachwort beantwortet werden. Aber es gibt keine richtige Antwort "für alle Gelegenheiten" auf irgendeine dieser Fragen – Wissenschaftler müssen immer herausfinden, wie das der Fall ist.


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