2018-12-11 23:22:02
复杂的关系气候变化模型模仿和捕食者

气候变化作为一种破坏性力量已经根据其对生态关系中的直接相互作用的影响进行了研究,例如捕食者和猎物之间的相互作用。然而,到目前为止,关于气候变化对物种 - 物候同步的年度出现周期的影响如何影响更为复杂的进化关系(如贝特西亚模仿复合体中的那些)的知之甚少。在Batesian复合体中,一个物种模仿了另一个(模型)物种的行为,这些物种已经针对第三种捕食者物种进化出防御措施。

在最近发表在PNAS上的一篇论文中,克里斯托弗·哈索尔,雅克·比林顿和托马斯·N·谢拉特详细介绍了他们如何通过利用公民科学和在线视频游戏的力量来模仿贝特斯模仿复合体,然后将其应用于大型历史观测数据集中。试图更好地理解气候变化中的模型,模仿和捕食者之间的复杂关系。他们的结果最终可以参考关系中每个成员的进化适应度成本和收益来理解,因为它们与复合体中的其他合作伙伴相关。

在这项研究中,Hassall及其同事研究了膜翅目昆虫模型(刺痛黄蜂和蜜蜂物种),双翅目:Syrphidae模仿物种(hoverflies)之间的关系,以及试图以两种方式为食的捕食者:幼稚的鸟类幼龟。之前对Batesian复合体的一些研究表明,外观的物候顺序很重要,并且模仿了它们在模型物种之前出现的益处。模拟和模仿物种的其他研究计数器同步且独立于鸟类刚出现的出苗日期。无论如何,之前没有使用足够大的数据集的研究来阐述关于这个Batesian复合体的物候同步问题以及其成员的适应性成本或收益。气候变化在这种生态环境中的作用进一步混淆了这种关系。

他们的实验的第一部分详细介绍了42种Syrphidae模拟物的选择和56种蜜蜂和黄蜂模型 -  2,353对。选择主要基于英格兰中部地区生物记录的丰度,其中已知模式和模拟物种共存,但也有其分类和形态的区别。研究人员随后要求用户根据视觉相似性对来自Syrphidae和膜翅目的成对代表图像进行评分。由此,选择了237种高保真成对组合。与使用鸽子的类似实验相比,这些组合显着相关,从而使研究人员基于人类视觉的配对方法合法化。

对于他们实验中的下一项研究,Hassall及其同事研究了模型和模拟物的比较物候学 - 即,出现优先出现或出现重叠的Syrphidae模拟物和膜翅目模型之间的关系,与物候进展相比,增加了研究区域(英格兰中部)的年平均温度。为了统计评估,他们使用等级双线性相关(RBC)。研究人员没有发现模型和模拟物“以相同的速度推进其物候学”的重要证据。

为了研究“物候不匹配的适应性后果”,该研究的第三部分再次依赖于人类参与者,这次是为了在视频游戏场景中实现捕食者的角色,其中他们被呈现三对模型 - 模仿猎物刺激。要求参与者从捕食者的角度做出关于每对刺激的盈利能力的决定。参与者在三种情景中的一种情况下被呈现这三对,每种情景涉及25个模型和25个模拟物。这三种物候场景代表1)模拟平均出现的第一个2)模型平均出现在第一个或3)随机呈现,每个模型和模拟的平均次序相等。点击一个模仿者,游戏参与者获得了5分,点击模型被罚了10分,并且没有因为传递决定而受到处罚或奖励。

从这种关于物候场景的Batesian模型 - 模拟 - 捕食者关系的游戏化,作者发现了关系中所有三个成员的统计显着的预测率。随机呈现与模仿中最大的适应性相关联,而模型优先模式则与模型的最佳利益相关;这些结果与经典的Batesisan理论基本一致。另一方面,随机呈现会对掠食者造成损害,掠食者从关于猎物的明确教育信号中获益最多。

在他们的实验的最后部分,作者将上一部分的结果应用于1960年至2005年的历史数据集,参考了之前确定的237个高保真对中的每一个。由此,他们能够将RBC评分阈值与“模型优先”,“模仿优先”或“随机”类别配对,这反过来又使他们能够推断出在上下文中关于真实世界时间序列的适应性后果。当代气候变化。他们发现,在“模型优先”模式中,这个时间跨度显着增加,“模拟优先”事件的显着减少,以及物种对随机出现的不太显着的下降。从这一切开始,他们能够推断健身趋势,显示模型从新兴的第一个中受益最多,由于随机对的减少,模仿的混合趋势,但对于掠食者也是积极的好处,当模型首先出现时,受益者最多。

那么,在气候变化的背景下,这一切意味着什么?嗯,这很复杂。研究人员指出,过去的研究表明,物候脱钩在许多生态系统中肯定是有害的。他们举了一个例子,说明了在早期积雪融化之后蜕皮的雪兔野兔的困境,以及在这种情况下如何增加死亡率。但是,在其他研究表明与物候变化相关的负面影响的情况下,该研究的数据“表明气候变化将导致物候学上最佳的出现模式,这有利于(至少部分)模拟系统内的所有三个参与者。”不仅如此,作者总结说,他们的研究还说明了“整合机械和组织数据以研究在物候上对抗的贝特西亚模仿复合体中的大规模生态进化过程的好处”。

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