Varoitusväritys – aposematismi: eläinten varoitusvärit ja mimiikka
Varoitusväritys ja aposematismi: miten kirkkaat värit, myrkyllisyys ja mimiikka suojaavat eläimiä — selitykset, esimerkit ja tutkimustulokset.
Eläimet, jotka ovat vaarallisia tai pahanlaatuisia syödä, mainostavat siitä yleensä. Tätä kutsutaan varoitusväritykseksi tai aposematismiksi. Se on naamioinnin täydellinen vastakohta. Varoitusvärit ovat yleensä jokin punaisen, keltaisen, mustan ja valkoisen yhdistelmä.
Brittiläinen luonnontieteilijä Alfred Russel Wallace selitti asian näin vuonna 1889:
"Kyseisillä eläimillä on joitakin tappavia aseita, kuten pistoja tai myrkkyhampaita, tai ne ovat syömäkelvottomia ja siten niin epämiellyttäviä lajinsa tavanomaisille vihollisille, että niiden kimppuun ei koskaan hyökätä, kun niiden erityiset voimat tai ominaisuudet ovat tiedossa.
Siksi on tärkeää, että niitä ei luulla puolustuskyvyttömiksi tai syötäviksi lajeiksi, sillä ne saattavat kärsiä vammoja tai jopa kuolla, ennen kuin niiden viholliset huomaavat hyökkäyksen vaarallisuuden tai hyödyttömyyden. Ne tarvitsevat jonkin signaalin tai vaaralipun, joka toimii varoituksena mahdollisille vihollisille...".
Miten varoitusväritys toimii
Varoitusväritys toimii visuaalisena signaalina: sen avulla potentiaaliset saalistajat oppivat yhdistämään tietyt värit tai kuviot epämiellyttävään makuun, myrkkyyn tai tappavaan puolustuskeinoon. Yleisiä piirteitä ovat:
- Silmäänpistävät värit (esimerkiksi punainen, keltainen, musta ja valkoinen) ja kontrastiset kuviot, jotka erottuvat ympäristöstä.
- Käyttäytyminen, kuten hidas liikkuminen ja näkyvällä paikalla pysyminen, joka korostaa väritystä.
- Kemialliset puolustuskeinot, kuten myrkyt tai pahanmakuiset yhdisteet, jotka vahvistavat visuaalisen varoituksen uskottavuutta.
- Hajut tai maku, jotka voivat toimia lisävaroituksena tai opettaa saalistajille, että saalis on epämiellyttävä.
Esimerkkejä ja tavat, joilla varoitus näkyy
- Myrkylliset sammakot (esim. Etelä-Amerikan kimaltelevat dart-froggit) käyttävät kirkasta väritystä ilmoittaakseen voimakkaasta myrkyllisyydestä.
- Monarkkiperhonen on pahanmakuinen sen toukan sisältämien kasvikemikaalien vuoksi; kirkas oranssi-musta kuviot ovat muistutus saalistajille.
- Kodin ja puutarhan leppäkertut (ladybird) ja monet koppakuoriaiset näyttävät punaisina tai keltaisina, ja eräät erittävät pahanmakuisia/keljuttavia aineita.
- Hämähäkit, ampiaiset ja mehiläiset käyttävät sekä varoitusvärejä että pistimiä, jolloin visuaalinen varoitus on yhdistetty todelliseen uhkaan.
- Toukilla ja muilla kehitysvaiheilla voi olla selkeä väritus: esimerkiksi paksut, nahkamaiset kynsinauhat ja erikoisrauhaset, jotka päästävät epämiellyttäviä nesteitä, kun lintu testaa saalista.
Oppiminen ja kokeet
Wallacen ennustus — että linnut ja muut saalistajat hylkäävät silmiinpistävät saaliit — on saanut tukea kokeellisista havainnoista. Tutkimuksissa nuoret saalistajat usein "testeillä" oppivat väriyhdistelmien ja epämiellyttävien kokemusten välisen yhteyden. Jotkut yksilöt kuolevat tai vahingoittuvat ensimmäisissä kohtaamisissa, mutta laajemmin katsottuna saalistajien oppiminen vähentää varoitusvärityksen kantajien kohtaloita pitkällä aikavälillä.
Mimiikan muodot
Varoitusväritys on perustana kahdelle tärkeälle mimiikan tyypille:
- Müllerin mimiikka: useat epämiellyttävät tai myrkylliset lajit muistuttavat toisiaan. Kun useat haitalliset lajit jakavat saman varoitusvärityksen, saalistajien ei tarvitse oppia useita eri varoituksia — oppiminen tehostuu ja kollaboraatio hyödyttää kaikkia lajeja.
- Batesin mimiikka: harmiton laji (mimikko) jäljittelee vaarallisemman tai epämiellyttävän lajin ulkonäköä hyötyäkseen saalistajien välttämisestä. Tämä malli toimii vain, jos aidosti haitallisia malleja on riittävästi ja saalistajat oppivat välttämään kyseistä ulkonäköä.
Evoluutio ja kustannukset
Varoitusvärityksen kehittyminen on tasapainoilua hyötyjen ja kustannusten välillä. Varoittaminen voi olla kannattavampaa kuin piiloutuminen silloin, kun puolustus on tehokas ja signaali (väri/kuvio) vähentää hyökkäysten määrää. Kustannuksia voivat olla:
- kohonnut näkyvyys saalistajille ennen kuin signaali on opittu;
- energiankulutus tai aineenvaihdunnalliset kulut myrkkyrakenteiden ylläpitämisestä;
- vääränlaiset jokseenkin harhauttavat signaalit, jotka houkuttelevat erityisiä saalistajia.
Toisaalta varoitusväritys voi palvella muitakin toimintoja, kuten lajin sisäistä tunnistusta ja pariutumista.
Muita huomioita
- Automimiikka: saman lajin yksilöt voivat muistuttaa toisiaan eri tavoin, jolloin jotkut yksilöt hyötyvät muiden "varoituskyvystä".
- Non-visuaaliset varoitukset: monet lajit käyttävät myös ääntä (esim. siipien läiskytys), hajua tai käyttäytymistä korostaakseen visuaalista varoitusta.
- Polymorfismi: joillain lajeilla esiintyy useita värimuotoja, mikä voi heikentää tai muokata varoitussignaalin tehokkuutta paikallisten saalistajien oppimiskyvyn mukaan.
Ihmisen merkitys ja suojelu
Ymmärrys varoitusvärityksestä auttaa luonnonsuojelussa ja biologisessa tutkimuksessa. Monet kirkkaat ja myrkylliset lajit ovat uhanalaisia elinympäristöjen häviämisen vuoksi. Suojelu auttaa säilyttämään sekä värikkään monimuotoisuuden että ekosysteemien toiminnalliset suhteet, joissa varoitussignaalit ja oppiminen ovat tärkeitä.
Kaiken kaikkiaan varoitusväritys on monimutkainen, tehokas ja laajasti levinnyt puolustusstrategia, joka yhdistää visuaalisen signaalin, kemialliset puolustuskeinot ja käyttäytymisen. Testit osoittavat, että varoitusvärit todellakin pelottavat saalistajia ja vähentävät hyökkäysten riskiä populaatiotasolla.
Jotkut yksittäiset eläimet kuolevat tai saavat vahinkoa, kun taas hyökkäyksen kohteena olevat linnut tai nisäkkäät oppivat värin ja maun välisen yhteyden. Jos varoittaminen kuitenkin maksaa vähemmän kuin piiloutuminen, eläin hyötyy. Ja mainostavat piirteet, kuten värit, voivat palvella myös muita tehtäviä. Kuviot voivat esimerkiksi auttaa lajin sisällä parin tunnistamisessa.
Varoitusväritys on kahden erilaisen mimiikan perusta: Müllerin mimiikan ja Batesin mimiikan.
Crimson Speckled Moth: värin funktio ei ole tiedossa, ehkä aposemaattinen. Takasiivet ovat erilaiset ja tavanomaisemmat.
Vaikka tämä on hyvin silmiinpistävää, se ei ole varoittava väritys. Kyseessä on uroslisko, Agama sinaita, Jordaniasta, Punaisenmeren läheltä. Kiimassa ollessaan uros muuttuu silmiinpistävän siniseksi houkutellakseen naaraita. Sen väri on siis toissijainen sukupuoliominaisuus.
Oophaga pumilio , myrkkysammakko, sisältää lukuisia alkaloideja, jotka pelottavat saalistajia.
Aposemaattisen maitohorsman, Lygaeus kalmii, riemukkaat nymfit: pysymällä yhdessä ne tekevät varoituksestaan näkyvämpää.
Kongosta peräisin oleva tuntematon varoitusvärjätty puusammakko. Varmasti myrkyllinen
Erittäin myrkyllinen sinirengasturska (Hapalochlaena lunulata).
Haisunäätä on esimerkki nisäkkäiden aposematismista.
Toksiiniresistenssi
On olemassa useita petoeläimiä, jotka syövät myrkyllisiä eläimiä. Tutkitut tapaukset viittaavat siihen, että niiden suhteellisesta immuniteetista toksiinille aiheutuu jonkinlaisia kustannuksia.
Karkeakuorinen vesimyyrä on myrkyllinen, ja se näyttää varoitusvärinsä näyttämällä vatsaansa. Suuressa osassa vesimyyrän levinneisyysaluetta vesikäärme (Thamnophis sirtalis) on vastustuskykyinen myrkylle. Useissa populaatioissa nämä käärmeet saalistavat menestyksekkäästi vesimyyriä. Toksiinille vastustuskykyiset sukkanauhakäärmeet ovat ainoat tunnetut eläimet, jotka voivat syödä näitä vesimyyriä ja selvitä hengissä.
Käärmeen vastustuskyky toksiinia vastaan on aiheuttanut valikoivaa painetta, joka suosii myyräkoiria, jotka tuottavat voimakkaampia määriä toksiinia. Myyräkäärmeiden myrkyllisyyden lisääntyminen aiheuttaa sitten valikoivaa painetta, joka suosii käärmeitä, joiden mutaatiot aiheuttavat vielä suuremman vastustuskyvyn. Käärmeiden maksama hinta on se, että niiden ruoansulatus ja kehon aineenvaihdunta on hitaampaa kuin sukulaislajien. Todella vastustuskykyisten käärmeiden ryömintänopeus on hitaampi kuin käärmeiden, joilla on vain vähän tai ei lainkaan vastustuskykyä.
Tämä on esimerkki yhteisevoluutiosta. Tätä saalistajan ja saaliin yhteisevoluution sykliä kutsutaan joskus evolutiiviseksi kilpavarusteluksi. Tässä tapauksessa se johtaa siihen, että muurahaiset tuottavat myrkkyä paljon enemmän kuin mitä tarvitaan minkään muun mahdollisen saalistajan tappamiseen.
Kirkkaat värit
Eläimillä voi olla, ja niillä onkin, kirkkaita värejä, joilla on muita tehtäviä. Yleisimpiä toimintoja ovat:
- Tunnistaminen, toissijainen sukupuoliominaisuus parin löytämiseksi.
- Lämpötilan säätö.
- Naamioituminen epätavallisia taustoja vasten.
Näissä toiminnoissa käytettävät kirkkaat värit poikkeavat kuitenkin yleensä tavanomaisista varoituskuvioista ja -väreistä.
Tuntematon toiminto
Monien lajien värityksellä on tuntematon tehtävä. Tämä johtuu yleensä siitä, että niiden elintapoja ei ole tutkittu riittävästi ja että kenttäkokeita ei ole tehty. Yksi esimerkki on erikoinen koiperhonen Utetheisa pulchella, Crimson Speckled Moth. Sen liittyminen kasviin Dittrichia viscosa, jolla on hieman epämiellyttävä haju, viittaa siihen, että koi on varoitusväri, mutta asiaa ei ole selvitetty. Sukulaislajin Utetheisa ornatrix, joka syö muita kasveja, tiedetään erittävän (puristavan) alkaloideja saalistajien karkottamiseksi.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on varoitusväritys?
V: Varoitusväritys (tai aposematismi) on eläinten viestinnän muoto, jossa eläimet käyttävät tiettyjä värejä ilmoittaakseen muille eläimille, että ne ovat myrkyllisiä tai vaarallisia.
K: Miten se eroaa naamioinnista?
V: Varoitusväritys on naamioinnin täydellinen vastakohta. Naamioituminen auttaa eläintä sulautumaan ympäristöönsä, kun taas varoitusväritys erottuu ja tekee eläimestä näkyvämmän.
K: Mitä värejä käytetään yleensä varoitusvärityksessä?
V: Varoitusvärit ovat yleensä jokin punaisen, keltaisen, mustan ja valkoisen yhdistelmä.
K: Kuka ehdotti ensimmäisenä ajatusta varoitusvärityksestä?
V: Alfred Russel Wallace, brittiläinen luonnontieteilijä, ehdotti ensimmäisenä varoitusvärityksen ideaa vuonna 1889.
K: Miten eläimet, joilla on varoitusväritys, mainostavat puolustustaan?
V: Varoitusvärillä varustetut eläimet liikkuvat hitaasti ja paljastavat itsensä näkyville ilmoittaakseen puolustautumisestaan. Tämän käyttäytymisen mukana tulee usein myös kemiallisista aseista peräisin oleva paha haju.
K: Miten saalistajat oppivat värin ja maun välisen yhteyden?
V: Testit osoittavat, että petoeläimet oppivat värin ja maun välisestä yhteydestä, kun yksittäiset eläimet kuolevat tai saavat vahinkoa hyökkäyksen aikana.
K: Minkälainen matkiminen voi perustua varoittavaan väritykseen?
V: Kaksi varoitusväritykseen perustuvaa matkimistapaa ovat Müllerin matkiminen ja Batesin matkiminen.
Etsiä