捕食者视觉模型验证蜘蛛卵袋颜色的适应性意义

论文摘要

自达尔文以来,动植物颜色的多样性一直都吸引着生物学家和进化学家的兴趣,他们一直着力于颜色的多样性来验证自然选择学说,尤其是隐蔽、拟态,警戒等相关理论。但是几乎所有相关的理论和阐释总是忽略作为选择压力的捕食者的视觉能力。许多研究表明动物的视觉系统不同于人类,所以从动物的视角对隐蔽色和拟态的进化理论进行研究和解释就显得尤为必要。卵作为繁殖后代重要的媒介,被给予一定的保护和重视就被视为理所当然。动物对产卵的场所、时间、护卵方式以及卵的大小,颜色,图案等都有一定的选择性,而目前国内外大量的研究都集中在鸟类卵壳保护色,对节肢动物如蜘蛛卵的颜色则涉及的不多。本文选取了对于我们人类观察者来说色型差异不同的蜘蛛卵袋／卵囊与背景,以蓝山雀和膜翅目昆虫为捕食者来探讨捕食者眼中卵袋颜色的适应性意义。第二章中,我们在不同的地区和生境采集具有不同色型的不同种类的蜘蛛卵袋与背景(蜘蛛、植被或泥土),比较二者的反射光谱差异,并通过计算二者在捕食者眼中的颜色反差和明度反差来分析捕食者对不同色型卵袋分辨力的种间差异,结果表明不是所有卵袋的色型都是完美的,至少不是所有的卵袋颜色都属于隐蔽色,其中与生境色型匹配性好的绿色与棕色卵袋符合隐蔽保护色的机制。另外,同一种蜘蛛的卵袋色型存在种内的差异。所以在第三章,我们选取了蜘蛛和其卵袋都具有种内多态性的妩蛛Philoponella prominens作为研究对象,野外调查不同色型的雌蛛编织不同颜色卵袋的情况以及各个色型蜘蛛野外的存活率,并且比较和分析了不同色型的妩蛛卵袋与妩蛛自身体色和植被背景的光谱反射率,探讨了它们之间的匹配性进而分析验证具有种内多态性的同一种蜘蛛编织的不同卵袋颜色的适应性意义。结果表明黑色、棕色妩蛛和它们主要编织的深色卵袋颜色匹配性最好。在第四章,我们分析了同一种蜘蛛不同地理种群之间的差异性,通过对比不同地理种群的两种蜘蛛卵袋的反射光谱图,分别为采自湖北狮子山和海南万泉河的Achaearanea tepidariorum和采自云南西双版纳和海南尖峰岭的Pardosa sumatrana,来探讨经纬度这个生态因子对蜘蛛卵袋颜色的影响。综上所述,本研究是首次从捕食者的眼光来探讨节肢动物卵的隐蔽保护色机制,对以后的深入研究有一定的参考价值。我们相信研究的结果不仅能加深我们对动物隐蔽和拟态的进一步了解,而且对深入探讨动物界颜色视觉系统的作用及其系统进化提供依据,其研究结果也极有可能为动物隐蔽保护机制提供全新的解释。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• CHAPTER 1 GENERAL INTRODUCTLON
• 1.1 ADAPDTIVE SIGNIFICANCE OF EGG-SACCOLOURATION
• 1.2 CRYPSIS AND BACKGROUND MATCHING
• 1.3 VISUAL SYSTEM OF BIRDS AND HYMENOPTERAS
• 1.4 EGG SAC-COLOUR DIVERSITYIN SPIDERS
• 1.5 EGG-SAC COLOUR POLYMORPHISM IN A COLONIAL SPIDER PHILOPONELLA PROMINENS
• 1.6 INTER-POPULATION VARIATION IN EGG SAC COLOURATION
• CHAPTER 2 EGG-SAC COLOURATION OF SPIDERS FROM A PREDATOR'S EYE VIEW
• 2.1 INTRODUCTION
• 2.2 MATERIALS AND METHODS
• 2.2.1 Study species and specimen collection
• 2.2.2 Quantification of egg-sac colour
• 2.2.3 Spectral reflectance measurements
• 2.2.4 Calcullation of colour contrasts
• 2.3 RESULTS
• 2.3.1 Comparisons of reflectance spectra
• 2.3.2 Modelling visual system and colour contrasts of 23 species of egg-sacs versus their respective backgrounds
• 2.4 DISCUSSION
• CHAPTER 3 A PREDATOR'S EYE VIEW OF EGG-SAC COLOUR POLYMORPHISM IN ACOLONIAL SPIDER PHILOPONELLLAPROMINENS （ARANEAE:ULOBORIDA）
• 3.1 INTRODUCTION
• 3.2 MATERIALS AND METHODS
• 3.2.1 Study sites and subjects
• 3.2.2 Field observations
• 3.2.3 Colour contrasts
• 3.3 RESULTS
• 3.3.1 Field observations
• 3.3.2 Reflectance spectra
• 3.3.3 Modelling visual system and colour contrastsbetween objects
• 3.3.4 Modelling visual system and colour contrasts between objects and backgrounds
• 3.3.5 Colour-receptor excitation values and chromatic contrast result
• 3.4 DISCUSSION
• CHAPTER 4 POPULATION VARIATION IN EGG-SAC COLOURATION OF TWO SPECIES OFSPIDERS
• 4.1 INTRODACTION
• 4.2 MATERIALS AND METHODS
• 4.3 RESULT
• 4.4 DISCUSSION
• CHAPTER 5 GENERAL DISCUSSION
• 5.1 Species-specific variation in egg-sac colouration
• 5.2 Colour polymorphism in females and egg-sacs of in the colonial spider Philoponella prominens
• 5.3 Population variation in spider egg-sac colouration
• 5.4 Other significance of egg-sac colouration
• 5.5 Future studies
• REFERENCES
• ACKNOWLEDGEMENTS