月初在Facebook的教師討論版上,有人貼出自由時報這則新聞。

《解世紀之謎 斑馬黑白紋 為防蚊蠅叮咬2014-04-03

 

關於斑馬條紋的功能,以往都認為與迷惑掠食者有關,而且幾乎確信如此。因此,防止蚊蟲叮咬是全新的觀點,挑戰以往的認知,無怪乎老師們這麼有興趣。可惜的是新聞稿中並沒有清楚闡述防紋機制,只好自己找paper來看。大約瀏覽一下,將感興趣的部分大致整理,如有會錯意的部分還請斧正。

讀一篇文獻最重要的還是要清楚其選用的統計及含意,這篇作者用的統計方式是GPLS analysis,這似乎是建立在系統分類基礎的統計法。與我所學背景差太遠,搞不懂他的統計涵義,所以數據解釋的部分無法完全理解。

這篇論文中,作者整理並檢視斑馬條紋的五個假說,其中相關性最高的是蚊蠅的叮咬(采采蠅及tabanid)。進一步檢視這些蚊蠅分佈及馬科種類的條紋關係(如下圖),顯示蚊蠅氾濫程度越高的環境,當地馬屬動物的條紋也越多。

 

一般而言,我們對蚊蠅選擇宿主的刻板印象,就是依靠體溫及氣味這兩項因子。然而文章指出,視覺是影響蚊蠅著陸的重要關鍵,深色尤具吸引力。既然與視覺有關,當然就能與條紋演化扯上關係。前人研究中顯示,條紋會混淆距離、打散宿主輪廓及影響著落。蚊蠅喜歡降落在全色系的表面,不喜歡降落在黑白相間的條紋環境。下圖顯示,而且紋路越細(5cm↓)、越多的防蚊效果越好,垂直條紋效果尤其明顯。身體各部位中,距離地面較近的部位(越易被叮咬的部位),條紋尤細。

 

被蚊蠅叮咬看來不過小事一件,為何會成為演化壓力?

作者進一步討論,其主要原因有:
  1. 近端壓力:如圖所示,馬屬動物的毛髮與共域的哺乳類相比顯得較短,甚至比蚊蠅的口器還短。這麼一來,當然更容易被咬。

2. 遠端壓力:不要小看被蚊子叮咬,對野生哺乳類來講,失血量是非常可觀,文獻指出美國每頭牛每天失血量可達200~500cc,導致產肉率及產乳率下降。每頭牛乳汁年產可減少到139公斤之多。
3.采采蠅及tabanid是錐蟲的帶原者,這也是演化壓力之一。

除了蚊蠅叮咬外,背景匹配(Background matching)、熱管理(heat management) 、社會的交互作用(facilitation of social interactions)和捕食壓力也被認為是在馬屬動物條紋演化的驅動力。

作者根據數據資料,花了相當的篇幅,討論這些並非造成條紋演化的原因。「背景匹配」作者提出幾個理由解釋他的看法,熱管理及社會交互作用則完全被否定。

其中捕食的演化壓力是之前的主流,這一頁有一半的篇幅討論這個因子。雖然許多文獻解釋條紋對捕食過程造成的影響,例如打散輪廓、迷惑掠食者等。但作者認為在條紋演化前,這些掠食者早已存在。不同亞種、不同種的條紋特徵與這些共域的掠食者間,沒有強烈的一致性。尤其獅子掠食斑馬的比率與其豐富度顯著相關,顯示條紋沒有太大的干擾效果。雖然條紋對斑點鬣狗似乎真的有禦敵效果,但作者認為這是演化後帶來的附加價值。

註:由於近期考試關係,只能速覽文獻,本篇文章預計暑假會重新閱讀整理。

延伸閱讀:

1.解世紀之謎 斑馬黑白紋 為防蚊蠅叮咬

2.The function of zebra stripes

 

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