Микроместообитания объясняют разнообразие мимикрии у бабочек

Исследователи выяснили, что поразительное разнообразие окрасок и узоров, которые бабочки используют для отпугивания хищников, может быть результатом влияния высоколокализованных условий окружающей среды — «микроместообитаний».

Исследование международной команды пытается объяснить, почему, несмотря на то, что виды бабочек эволюционировали, чтобы имитировать узоры на крыльях друг друга для более эффективной сигнализации о своей токсичности, в целом они сохраняют калейдоскопическое разнообразие паттернов.

Этот парадокс применим не только к бабочкам и касается более широкого вопроса о том, сколько различных защитных стратегий может быть оптимальным в одном месте. Хотя многие виды выработали предупреждающие окраски, сигнализирующие хищникам о несъедобности, разнообразие этих паттернов остаётся огромным. Теория предсказывает конвергенцию видов на один и тот же узор, но этого явно не произошло.

В новом исследовании учёные сосредоточились на районе эквадорского тропического леса, где виды бабочек копируют отметины друг друга, чтобы отпугнуть насекомоядных птиц. Птицы научились, что бабочки с определёнными узорами ядовиты. Однако существует множество различных примеров таких «колец мимикрии», где бабочки используют широкий спектр цветов и узоров для достижения одного результата.

Исследователи обнаружили, что небольшие и высоколокализованные различия между частями леса, часто удалёнными всего на несколько сотен метров, могут объяснить это явление. Эти микроместообитания, хотя и не кажутся радикально разными, подвергают бабочек воздействию разных хищников. В результате наиболее эффективный для сигнала хищникам узор может различаться от одной части леса к другой.

Методология исследования

Учёные исследовали район тропического леса у реки Напо, притока Амазонки. В холмистой местности выделили два микроместообитания: небольшие долины с ручьями и низкие гряды холмов, различающиеся по свету, температуре и растительности.

Было размечено четыре пары участков диаметром 30 метров в долинах и на грядах. Изучалась взаимосвязь между 64 видами бабочек (включая 58 видов стеклянных бабочек, ithomiines) и 127 видами местных насекомоядных птиц (тиранновые мухоловки, якамары, муравьеловки). Стеклянные бабочки эволюционировали в несколько контрастных колец мимикрии, часто используя яркие цвета (оранжевый, жёлтый) для предупреждения.

Исследователи также изучали распределение бабочек и их взаимодействие с хищниками на разной высоте, для чего поднимались на деревья с помощью верёвок и альпинистских обвязок.

Результаты

• Разные кольца мимикрии тяготеют к топографически различным областям и летают на разной высоте.
• Разные виды птиц также тяготеют к разным микроместообитаниям.
• Эти поведенческие тенденции влияют на уровень хищничества. Например, на грядах птицы чаще атаковали бабочек из кольца мимикрии «eurimedia» (жёлто-чёрные), чем из кольца «hermias» (тигровый узор из оранжевого, жёлтого и чёрного). В долинах ситуация была обратной.
• Эксперимент с размещением мёртвых экземпляров бабочек в «чужих» областях показал, что птицы, незнакомые с их окраской, атаковали их чаще, чем экземпляры с локально распространённым узором.

Значение и выводы

По словам профессора Криса Джиггинса, это исследование помогает понять, почему в тропических лесах так много видов. Разные насекомоядные птицы встречают разных бабочек в разных частях леса, что объясняет сохранение различных паттернов, несмотря на мимикрию.

Исследование необычно тем, что рассматривало взаимосвязь видов хищников и их добычи вместе. Это позволило найти доказательства в поддержку теоретических предсказаний о том, что предпочтения микроместообитаний у хищников и жертв могут усиливать разнообразие мимикрии.

Микроместообитания, вероятно, являются лишь одной из нескольких причин разнообразия колец мимикрии. Другие факторы, такие как сезонные колебания в популяциях хищников или разная суточная активность видов, также могут играть роль.

Исследование дополняет картину сложных взаимосвязей между растениями, травоядными и хищниками, где даже небольшие экологические изменения могут иметь каскадный эффект для множества видов и их разнообразия. Мимикрия — это форма мутуализма, где виды связаны присутствием друг друга. Во многообразных амазонских лесах множество возможностей для таких мутуалистических взаимодействий, которые помогают генерировать и стабилизировать биоразнообразие.