Связь между накоплением токсинов растений и яркостью предупреждающей окраски у бабочек-монархов

Международная исследовательская группа, включая учёных из Института химической экологии Макса Планка в Йене, обнаружила, что яркие оранжево-чёрные крылья бабочек-монархов (Danaus plexippus) не только сигнализируют хищникам о высокой токсичности, но и что накопление токсинов и развитие окраски имеют физиологическую цену для организма бабочки.

Команда выращивала гусениц монархов на разных видах ваточника (род Asclepias), содержащих разный уровень токсинов. Бабочки, которые накопили высокие уровни токсинов (карденолидов) из растений в стадии гусеницы, испытали высокий уровень окислительного повреждения и имели менее яркую окраску.

Апосематизм: чем токсичнее, тем ярче окраска?

Сочетание токсинов с яркой окраской называется апосематизмом. Ханна Роуленд, руководитель исследовательской группы, отмечает, что хищники быстрее учатся избегать добычу, если визуальный сигнал постоянен. Однако окраска апосематических животных может варьироваться.

Учёные проверили гипотезу, вызывает ли накопление токсинов окислительный стресс (когда уровень антиоксидантов низок). Поскольку антиоксиданты могут использоваться для создания пигментов, они исследовали, связаны ли количество токсинов, окислительный статус и яркость окраски.

Результаты эксперимента

Исследователи выращивали гусениц на четырёх видах ваточника с разным уровнем токсинов, что позволило манипулировать количеством потребляемых карденолидов.

• Окислительный стресс: Бабочки, накопившие более высокие концентрации карденолидов, испытали более высокий уровень окислительного повреждения, чем те, что накопили меньшие концентрации.
• Влияние на окраску: Цвет крыльев самцов монархов зависел от количества накопленных карденолидов и вызванного этим окислительного повреждения. Самцы с самым высоким уровнем окислительного повреждения демонстрировали снижение интенсивности окраски с увеличением накопления токсинов. Самцы с наименьшим повреждением были самыми токсичными и яркими.

Выводы

• Накопление карденолидов является физиологически затратным даже для таких специализированных насекомых, как монархи.
• Яркость предупреждающих сигналов монархов в некоторой степени зависит от того, сколько токсинов они накопили и какую цену за это заплатили.
• Специализированные растительноядные организмы должны балансировать между пользой токсичных соединений растений для защиты от врагов и физиологическим бременем, которое эти же соединения на них накладывают.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.