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XTBG OpenIR  > 西双版纳热带植物园毕业生学位论文  > 学位论文

title: 热带亚洲蝴蝶警戒态和拟态的空间分布格局
author: R.G.S. Tharanga Aluthwattha
Issued Date: 2017-5
Abstract: 自从自然选择引入进化论之后,生物学家们就强烈迷上了动物的色彩和拟态,而
蝴蝶的拟态也成为一个教科书式的研究案例。过去一个半世纪关于拟态的研究对探讨
很多进化生物学的基础问题也产生了很大的贡献。本学位论文的研究中,我主要关注
热带亚洲蝴蝶的警戒体色和拟态在从南亚到东亚的大地理尺度上的空间分布变化。
我主要以斑蝶亚科(蛱蝶科)蝴蝶和他们的拟态者为研究对象,检验各种动物信号和
拟态理论相关的假说。前面的部分章节中,我主要探讨不同的拟态类型、拟态特征和
理论背景,之后我进一步探讨了拟态系统作为探讨协同进化地理马赛克理论的适宜性。
一种广泛被接受的观点认为警戒信号应该是明显易见的,然而在自然界中警戒信
号却在极其明显到接近隐蔽色的很大范围内变化着。忠诚信号的显著度与毒性等级的
正相关关系或毒性-信号显著度的代价-收益的权衡关系都无法解释为何大量的有毒
物种在警戒信号的显著度上存在着如此巨大的变异。斑蝶亚科蝴蝶在警戒色和拟态信
号的显著度上都存在着巨大的变异,而它们的毒性却差异不明显。斑蝶亚科蝴蝶物种
被划分为三类拟态类型,它们的适合度也通过测量翅膀上被鸟类攻击的次数来度量。
群落中的鸟类基础捕食压力通过统计群落中中型和大型的无毒、无拟态蝴蝶受到的攻
击频率来度量。
结果显示,信号显著度的收益(通过被攻击频率度量)随着捕食压力梯度发生着
很大的变化。高警戒信号显著度的蝴蝶在较低的基础捕食压力下受到的鸟类攻击频率
较低,而随着基础捕食压力的增加,这类物种受到的攻击频率快速增加。反过来,信
号最不明显的蝴蝶则在低基础捕食压力环境下承受较高的被攻击频率,而在更高的基
础捕食压力下似乎受益于其信号的隐蔽性。中等信号显著度的物种随着基础捕食压力
的变化,保持着中等且恒定的被攻击频率。随基础捕食压力的增加,模型物种(被模
拟物种)的多度不同程度的下降,而拟态物种总是呈现非常低的多度。拟态物种与他
们的模型物种有着相似的变化格局,但在更高的基础捕食压力环境下,拟态物种有着
更高的被攻击频率,且倾向于模拟较少受攻击的模型物种的警戒信号。基础捕食压力对各种警戒信号的适合度的调整提供了一个可能的维持警戒信号显著度多样性的机
制。 拟态性状在进化上的获得和丧失的一个唯一可能的解释是模型物种的消失。然
而,在模型物种不存在的环境下也有拟态物种分布且较好存活的情况。捕食压力对信
号适合度的调整也解释了当拟态信号的收益较低甚至为负的情况下,拟态特征可能向
其他模型物种特征转变或退回到原来的隐蔽类型的情况。这些结果也进一步支持了有
关警戒信号的渐进式进化假说,以及在低捕食压力下一些起始时多度较低的警戒信号
仍然能保留下的原因。
我还进一步研究了行为和形态特征如何随捕食压力梯度的变化格局。理论上拟态
物种应该跟随模型物种而共存分布,然而研究结果发现,随着基础捕食压力的增加,
拟态者倾向于在低处飞行且飞行高度不断降低,而模型物种倾向于在高处飞行且飞行
高度不断增加。该发现还支持了一个经典假说,即拟态物种一般飞的更低,因为它们
中的大部分只在翅膀的上侧具有拟态信号。结果也进一步展示了野外情况与理论预期
不同,拟态物种对模型物种的跟随受到了一定的约束。胸宽和体型大小等形态学特征的变异会增加生物体飞行时的空气动力学特征。对信号显著度的分析显示拟态物种相
对于模型物种具有较低的信号显著度,随着捕食压力梯度的增加,高或中等警戒信号
显著度的模型物种也会降低其信号显著度。总之,本章节增加了我们对警戒信号显著
度的生态学约束和预防捕食的生物学策略极其所涉及的行为和形态特征的联系等多
方面的理解。
Degree Level: 博士
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R.G.S. Tharanga Aluthwattha. 热带亚洲蝴蝶警戒态和拟态的空间分布格局[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017.
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