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热带圆网蜘蛛体色在群落水平上的进化意义与种内竞争

甘文瑾  
【摘要】:自达尔文提出进化论以来,生物学家们就一直把动物和植物的颜色多样化作为研究的焦点之一,并以此用来验证自然选择理论。节肢动物门蛛形纲的蜘蛛目是最丰富的类群之一。圆网蜘蛛体色鲜艳多变,但视力极弱,主要依赖网的振动进行通讯交流,因此,一般认为圆网蜘蛛体色不可能在种内识别及求偶过程中起到重要的视觉通讯信号作用。已知关于圆网蜘蛛体色功能的研究主要集中在种的水平上,并以体色鲜艳的圆网蜘蛛种类为主。然而,在自然环境中,体色鲜艳和不鲜艳的圆网蜘蛛广泛分布且在同一生境中共存。到目前为止,国内外还没有就“圆网蜘蛛体色在群落水平上的进化意义”这一主题相关的研究报道。本研究以中国热带圆网蜘蛛作为研究对象,将可能发挥作用的多种潜在因素考虑在内,这些因素中既包括生物因子也包括非生物因子,以蜘蛛体色为重点全面综合地探讨在群落水平上哪些因素对共存的多种圆网蜘蛛,其捕食与被捕食发挥关键影响。1.园蛛科弓长棘蛛体色多态的进化意义我国云南省西双版纳州地处亚热带,是我国物种多样性最高的地区。在对该地区圆网蜘蛛体色类型的野外调查中,我们发现了园蛛科脊腹蛛属的弓长棘蛛,不仅体色丰富多变,而且都在同一生境中。弓长棘蛛种内分化产生的色型,按数量多少依次为白色型、黄色型、红色型和黑色型。通过对弓长棘蛛体色多态现象的野外调查以及比较弓长棘蛛不同色型捕食率和被捕食率,来评估同种内不同色型的适合度。结果表明:(1)白色型弓长棘蛛猎物捕获量显著高于黄色;(2)体色与蜘蛛体长之间、体色与圆网面积之间均有显著交互作用。与黄色弓长棘蛛相比较,白色蜘蛛体长与捕获量呈显著负相关;白色圆网面积与捕获量呈正相关;(3)从猎物拦截量上看,黄色稍高于白色,但是两者之间的差异在统计学上无显著差异;(4)从出现的潜在捕食者上看,黄色型的风险显著高于白色型,但两种体色在被捕食率上没有显著差异。2.等待型日行性捕食者的捕食策略:视觉诱饵上述结果表明,同种内不同色型之间存在显著差异,且这两种色型均为鲜艳体色。基于这一依据,我们进一步从群落角度出发,以亮体色和暗体色的日行性圆网蜘蛛为研究对象(分别来自于园蛛科、肖蛸科和络新妇科,共18个种),对有可能对捕食效应产生重要影响的潜在因素进行分析。结果表明:(1)与体色相关的因素包括腹背面朝向、背景色、网装饰物对猎物的拦截与捕食在群落水平上有显著影响;(2)另一部分潜在因素包括植被疏密度、网的朝向(水平网或垂直网)、网的类型(平面网或二维网)、网高,在群落水平上,这些因素对猎物捕获与捕食风险无显著影响。因此,本研究结果支持吸引猎物的假说:在群落水平上,亮体色是作为一种视觉信号,吸引猎物以提高捕获率。3.热带夜行性圆网蜘蛛亮体色作为视觉通讯信号的功能由于日间与夜间光线的变化,当讨论动物之间的颜色信号的时候,人们的注意力都往往都集中在白天,体色在夜晚所发挥的作用还很少有人研究。在对植物园夜行蜘蛛(晚上才开始结网捕食)体色调查时,我们发现一种园蛛科痣蛛属的蜘蛛同样具有多态现象,色型有:纯白色型(亮体色)、白色斑纹型(混合色)、深色斑纹型(暗体色)。通过对三种体色多态现象的野外调查以及比较不同色型蜘蛛的捕食率和被捕食率,来评估同种内不同色型的适合度。我们发现:(1)在潜在猎物量上,不同色型之间的差异显著,靠近暗体色与混合色的潜在猎物显著高于亮体色,暗体色的猎物捕获量最高;(2)混合背景色下的猎物捕获量高于深背景色;(3)体色与背景色在捕获量上也有极显著交互作用,混合色在深色背景下的猎物拦截量显著高于其它。4.生态位共存的夜行性圆网蜘蛛体色的适应性意义在对夜行性圆网蜘蛛的野外调查中发现,夜行性蜘蛛的数量和种类很丰富,且同种类蜘蛛的体长、圆网面积、网高等生物因素差别很大。其次,亮体色日行性蜘蛛的鲜艳斑纹多在背面,而我们所观察到的夜行性蜘蛛的亮色斑纹多在腹面。因此,我们对同一生境中共存的亮体色与暗体色夜行性圆网蜘蛛的捕食与被捕食进行了研究,主要结果如下:(1)在群落水平上,体色对夜行性圆网蜘蛛的猎物捕获量同样具有显著影响:亮体色的猎物捕获量高于暗体色;(2)腹面朝向的蜘蛛其猎物拦截量显著高于背面朝向;亮体色背面朝向的蜘蛛,其捕获量最低;(3)在群落水平上,蜘蛛体长、网的面积与体色之间具有显著交互作用。5.夜行性圆网蜘蛛的入侵现象及其机制同时,我们还发现在夜行性圆网蜘蛛中广泛存在同种之间的入侵现象:(1)在拍摄的七个圆网蜘蛛种内,入侵行为的发生比例为36%,入侵成功率为25%;(2)个体大的圆网蜘蛛,被入侵的比例较低;(3)被入侵的圆网蜘蛛,其猎物捕获量显著高于未被入侵的蜘蛛。由此推测,入侵现象发生的原因之一,有可能是由于潜在的猎物丰富度。综上所述,当两种体色的蜘蛛处于同一小生境中时,与暗体色蜘蛛相比,亮体色的圆网蜘蛛更易吸引到猎物但也伴随着风险的增加。对比而言,暗体色的结网蜘蛛能够隐蔽自己,不易被天敌和猎物发现,降低了被捕食风险的同时,也降低了猎物捕获量。在体色鲜艳和体色灰暗的两类结网蜘蛛身上,体现出了两种不同的补偿选择机制,尤其是在群落水平上,这两种机制代表了来自不同生存压力下的选择。已有的日行性圆网蜘蛛的研究结果,支持了我们的假设。


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