Почему одни виды лучше обманывают хищников, чем другие

Учёные из Ноттингемского университета создали модели насекомых в натуральную величину с помощью 3D-печати, чтобы исследовать, как некоторые виды обманывают хищников, заставляя их думать, что они опаснее, чем есть на самом деле, и таким образом избегают быть съеденными.

В новом исследовании, опубликованном в Nature, команда под руководством доктора Тома Ридера и доктора Кристофера Тейлора из Школы наук о жизни использовала 3D-печатные модели для изучения бейтсовской мимикрии — явления, при котором безвредный вид эволюционирует, чтобы походить на вредоносный, обманывая хищников и заставляя их избегать его.

Миметики сильно различаются по степени сходства с видами, которым они подражают, что вызывает вопросы о том, что ограничивает эволюцию менее точных подражателей. Например, почему одни журчалки почти неотличимы от ос, а другие лишь отдалённо напоминают их?

Используя модели в натуральную величину, команда смогла точно манипулировать ключевыми чертами миметиков, такими как их форма и цветовые узоры.

Доктор Ридер отметил: «Наши эксперименты рассматривали конкурирующие влияния, которые в конечном итоге могут формировать внешний вид организмов. Насекомые и мимикрия предлагают мощный и доступный способ исследовать вопросы, актуальные для всего древа жизни».

Доктор Тейлор добавил: «Модели позволили нам задавать вопросы "что, если" об этих насекомых. Что, если бы они были лучшими миметиками, потому что их цвет был более похож на осиный? Это позволило нам экспериментировать с внешним видом насекомого так, как нельзя с реальными образцами».

Методология исследования

Команда использовала 3D-сканы реальной осы и вида-миметика (журчалки) в качестве отправных точек для создания вариаций различных признаков, включая форму, цвет, узор и размер. Затем они использовали аддитивное производство (3D-печать), чтобы превратить эти изображения в физические стимулы для экспериментов.

Целью было понять, насколько хорошим должен быть миметик, чтобы обмануть хищника, и как плохим миметикам удаётся выживать, не будучи очень точными.

Чтобы понять масштаб несовершенства миметика, они проверили верхние пределы его точности, выясняя, будут ли дикие хищники (в данном случае птицы) отличать высокоточных, но неидеальных миметиков от их моделей. Затем они проверили, увеличивает ли присутствие более чем одного вида-модели защиту для миметиков со средним внешним видом.

Они исследовали форму, цвет, узор и размер, варьируя разные компоненты независимо и проверяя, какой из них сильнее всего отбирается для точности. Наконец, они проверили гипотезу «глаз смотрящего», сравнив реакции различных хищников на одних и тех же миметиков.

Ключевые результаты

Команда обнаружила, что цвет является очень важной чертой успешного миметика, а в некоторых случаях — и размер. Также выяснилось, что миметик может позволить себе быть менее точным, если на него нападают пауки, по сравнению с птицами.

Доктор Ридер пояснил: «Эти методы позволяют нам визуализировать и воссоздавать модели в натуральную величину и в полном цвете того, как могли бы выглядеть предки или будущие потомки сегодняшних журчалок, а затем спросить у реальных хищников, таких как птицы и пауки: "Что вы думаете об этих характеристиках, которые могли присутствовать в прошлом или будущем?"»