Mimikry v biologii: druhy, funkce a evoluce

Většina vyšších živočichů má poměrně dobrý zrak, a proto ho používají k vyhledávání toho, co chtějí. Býložravci (živočichové, kteří se živí rostlinami) i predátoři (živočichové, kteří loví a požírají jiné živočichy) používají k hledání potravy zrak. Kořist se musí vyhnout tomu, aby ji sežrali predátoři. Nejlepší šancí je vyhnout se tomu, aby je někdo viděl. Obvykle k tomu potřebují maskování. Díky kamufláži vypadá zvíře jako jeho pozadí, a je tedy obtížněji viditelné. Toho lze dosáhnout různými způsoby:

1. Shoda pozadí podle barvy a tvaru.

2. Narušující zbarvení, které rozbíjí obrys těla.

3. Protisvětlo, které zplošťuje vzhled. Většina zvířat má tmavý hřbet a světlou spodní stranu: jedná se o stínování. To působí proti běžnému působení světla shora a činí tvar těla méně viditelným.

4. Průhlednost a stříbřitost, vyskytující se především u živočichů žijících ve vodě.

Chování

Kamufláž i mimikry fungují nejlépe, když dravec pátrá z větší vzdálenosti. Když se predátor přiblíží ke kořisti a je jisté, že ji najde, některé kořisti změní metody a prchají (utíkají) nebo se brání. Toto chování je téměř vždy instinktivní. V každém případě, ať už je kořist kryptická (skrytá), nebo ne, musí její chování odpovídat mimice. Pokud vypadá jako list kroutící se ve větru, pak se musí kroutit ve větru. Téměř všechny formy mimikry zahrnují odpovídající chování, které posiluje vizuální dojem.

Ne všechna zvířata používají maskování, protože jsou situace, kdy je dobré se předvést. Jedním z případů je potřeba najít a udržet si partnera. Mnozí samci zvířat se v období páření zbarvují pestře nebo mění své chování a vycházejí do přírody. Bez toho by se jim páření nemuselo podařit. Na druhou stranu jejich samice bývají většinou chundelaté a maskované. Tento vzorec se vyskytuje téměř u všech zvířat, kde se samec předvádí a samice si vybírá. Existuje přinejmenším jeden dobrý důvod, proč samice zůstává maskovaná. V okamžiku, kdy je oplodněna, nese vzácný náklad: vajíčka, která budou součástí příští generace.

Výstražné zbarvení

Zvířata, která jsou nebezpečná nebo nevhodná k jídlu, na to obvykle upozorňují. Tomu se říká varovné nebo aposematické zbarvení. Je to přesný opak maskování. Výstražné zbarvení je výrazné, často některé z černé, bílé, červené, žluté.

Testy ukázaly, že výstražné barvy predátory rozhodně odrazují.

Někteří jedinci uhynou nebo jsou poškozeni, zatímco ptáci nebo savci při útoku poznávají souvislost mezi barvou a chutí. Pokud však varování stojí méně než úkryt, zvíře z toho má prospěch. A reklamní znaky, jako jsou barvy, mohou plnit i jiné funkce. Vzory mohou například pomáhat při identifikaci partnera v rámci druhu.

Skutečnost, že někteří živočichové jsou skutečně nebezpeční nebo nechutní, dává příležitost k mimikry na základě varovného zbarvení: Müllerova a Batesova mimikry.

Müllerova mimikry

Při Müllerově mimikry se některé druhy s varovným zbarvením navzájem podobají. Anglický přírodovědec Henry Walter Bates si poprvé všiml, že někteří odporní motýli se navzájem podobají, o čemž napsal v roce 1862. Nepodal však dobré vysvětlení; to bylo v roce 1878 přenecháno německému přírodovědci Fritzi Müllerovi. Müllerovo vysvětlení bylo jednoduché: Oba druhy využívají společného vzoru. Sdílejí náklady na to, že se predátoři dozvědí o jejich odporné chuti. Pouze jedna zkušenost s učením na jednoho predátora by mohla stačit k tomu, aby ho odradila od konzumace obou druhů.

Motýli, které Bates, Wallace a Müller sledovali a sbírali, byli pestře zbarvení a pomalu se pohybovali. Často létali ve skupinách, které byly dobře viditelné. Přesto se jim ptáci vyhýbali. To je typické pro aposematické (výstražné) zbarvení. Zbarvení některých druhů ze stejné oblasti bylo tak dokonalé, že je na křídle nedokázali rozlišit ani zkušení přírodovědci.

Jakmile jsme je posbírali a rozložili na tabuli, aby byly vidět detaily, ukázalo se, že všechny nepatří ke stejnému druhu a často ani ke stejné biologické čeledi. Podobné výstražné zbarvení sršňů, vos a některých včel je Müllerovo, pokud žijí ve stejné zeměpisné oblasti, takže predátor by si mohl, než se poučí, vybrat některou z nich.

Testy ukazují, že ptáci se v mládí učí, co mají jíst, odebíráním vzorků. Všechny aspekty této situace byly předmětem výzkumu. Terénní a experimentální práce na těchto myšlenkách pokračují dodnes.

Batesova mimikry

V Batesově mimikry je mimikry ovce ve vlčím rouše: vypadá jako něco nebezpečného nebo nechutného, ale ve skutečnosti je to dobré k jídlu. Když Bates v 50. letech 19. století zkoumal údolí Amazonky, sbíral motýly. Viděl, jak někteří neškodní motýli vypadají jako jiné druhy, které jsou jedovaté. Ptáci se jim vyhýbali, takže napodobeniny přežívaly, i když byly dobrou potravou. To byl první vědecký popis mimikry.

Vznášivky často navštěvují květy, aby se živily nektarem. Jedná se o neškodný hmyz, který často napodobuje vosy a včely. Také létají pomalu a nepravidelně, podobně jako vosy a včely. Jejich napodobování často není dokonalé a po usednutí je snadno rozeznáte. I nedokonalá imitace však může způsobit, že pták zaváhá, a to mu může zachránit život.

Biologové se stále zabývají výzkumem batesovské a müllerovské mimikry. Zkoumají, jak se modely liší svým falešným vkusem; a co se stane, když se poměr mimikrů a modelů mění. Poměrně často je mimikem pouze samice; samec nese normální vzhled svého rodu. Samice potřebují více ochrany, zatímco samci se potřebují pářit. Jemnějším důvodem je to, že se počet mimiků snižuje na polovinu, a tím se posiluje účinnost mimikry. Batesovské mimikry by mohly poškodit varovný účinek, kdyby se frekvence mimikrů zvýšila, protože by je ochutnalo více mladých ptáků a byli by povzbuzeni k dalším pokusům. Přínos varování klesá, pokud je více mimikrů.

To může vysvětlovat případy, jako je Papilio dardanus, africká vlaštovka, jejíž samice napodobují řadu nelibých druhů z čeledi Danaidae: přežití je vyšší, když je každá mimetická forma vzácná ve srovnání se svým vzorem. Výhoda je pravděpodobně větší pro samice, protože samci nevykazují mimetické vzory; pohlavní výběr pravděpodobně pomáhá tento rozdíl udržovat. Tyto a další otázky jsou zkoumány již mnoho let.

U tohoto typu hmyzu je život rozdělen do několika fází (viz kompletní metamorfóza). Larva je stádium růstu, dospělý jedinec je stádium rozmnožování. I u larev se projevuje maskování, aposematické zbarvení a mimikry. Právě larvy zachycují útočné chemické látky z rostlin, kterými se živí. Larvy však nevykazují rozdíly mezi samci a samicemi, protože rozmnožování není jejich funkcí.

Mimické kroužky

Terénní výzkumy v tropických zemích ukázaly, že do mimikry je zapojeno velké množství druhů. Je známo 54 druhů rodu Heliconius s více než 700 pojmenovanými barevnými formami. Existují čtyři (nebo možná pět) asociace motýlů, které zahrnují heliconii a jejich mimikry. Tyto "mimikry" se zkráceně nazývají tygří, červená, modrá a oranžová. Příslušníci jednotlivých kroužků mají tendenci společně hnízdit v noci, létat na podobná stanoviště a ve stejnou roční dobu. Mimikry zahrnují jak müllerovské, tak batesovské mimikry.

Vavilovská mimikry se vyskytuje u rostlin, kde plevel vypadá jako kulturní rostlina. Je pojmenována po Nikolaji Vavilovovi, ruském šlechtiteli rostlin, který tuto myšlenku objevil. Před použitím herbicidů se plevel vytrhával ručně. To se dělalo po tisíce let. Plevele začnou vypadat jako plodiny, protože plečkaři trhají ty plevele, které vypadají nejodlišněji. Vavilovské mimikry jsou způsobeny neúmyslnou selekcí ze strany člověka. Plevele, které přežijí, předávají své geny dál. Postupně se všechny plevele více podobají plodinám.

Příkladem je žito, běžný středomořský druh. Původně bylo žito jen plevelem rostoucím s pšenicí a ječmenem. Plevel z něj udělal podobnou plodinu. Stejně jako pšenice začalo mít větší semena a pevnější vřetena, ke kterým jsou semena připevněna. Žito je odolnější rostlina než pšenice: přežívá v drsnějších podmínkách. Poté, co se žito stalo plodinou podobnou pšenici, mohlo se stát plodinou v drsných oblastech, jako jsou kopce a hory.

Tento typ mimikry je zcela běžný. Je to biblická metafora vlka v rouše beránčím. Mimikry fungují tak, že lákají oběť, která je pak snědena nebo jinak zneužita. Příkladem jsou ryby, hmyzožravé rostliny a kukačka. Všechny tyto skupiny jsou široce rozšířené a není pochyb o tom, že agresivní mimikry jsou úspěšným životním stylem.

Další dva příklady uvádějí další metaforu, a to metaforu sirény. Australská katydida Chlorobalius leucoviridis dokáže přilákat samce cikád napodobováním druhově specifického cvakání odpovědí sexuálně vnímavých samic cikád. Experimenty s přehráváním ukazují, že C. leucoviridis dokáže přilákat samce mnoha druhů cikád, přestože signály cikád k páření jsou druhově specifické.

Samičky světlušek rodu Photuris vysílají stejné světelné signály, jaké používají samičky jiných rodů jako signál k páření. Další výzkum ukázal, že samci světlušek několika různých rodů jsou těmito mimikry přitahováni a následně chytáni a požíráni. Samičí signály jsou založeny na signálech přijímaných od samců, přičemž každá samice má repertoár signálů odpovídajících zpoždění a délce trvání signálu samice příslušného druhu.

Vábení však není nutnou podmínkou, protože predátor může mít značnou výhodu, když není identifikován. Může připomínat mutualistického symbionta nebo druh, který je pro kořist málo významný.

Agresivní mimikry mohou někteří parazité využívat jako prostředek, jak se dostat k dalšímu hostiteli. Ve střevech zpěvných ptáků žije parazitická trematoda (plochá hlístice). Jejich vajíčka se vylučují a jsou pak požírána plži, kteří žijí ve vlhkém prostředí. Vajíčka se v tomto druhém hostiteli vyvinou v larvy. Na rozdíl od příbuzných druhů jsou tyto larvy jasně zbarvené a schopné pulzovat. Váček plný výtrusů si razí cestu do očních stopek plže a pulzuje vysokou rychlostí. To způsobuje zvětšování chapadla. Ovlivňuje také chování hostitele: plž se pohybuje směrem ke světlu, kterému se obvykle vyhýbá. Díky těmto faktorům jsou sporocysty velmi nápadné a brzy je sežere hladový zpěvný pták. Hlemýžď pak regeneruje své oční stonky a pokračuje ve svém životním cyklu. ^s134

Čistotné ryby jsou spojenci mnoha jiných druhů, kterým umožňují konzumovat jejich parazity a odumřelou kůži. Některé z nich dovolují čisticím, aby jim vlezly do úst a tyto parazity ulovily. Jeden z druhů čističů, čistič modravý (Labroides dimidiatus), na obrázku vpravo čistí skupinovce, žije na korálových útesech v Indickém a Tichém oceánu. Ostatní ryby ji poznávají a nechávají se od ní čistit.

V Indickém oceánu žije také jeho napodobitel, šavlozubka mimetická (Aspidontus taeniatus). Nejenže se mu podobá velikostí a zbarvením, ale dokonce napodobuje i jeho "tanec". Poté, co oklame svou kořist, aby se přestala hlídat, ji kousne a utrhne jí kus ploutve, načež z místa činu uteče. Takto napadené ryby se brzy naučí rozeznávat imitaci od modelu, ale protože podobnost je těsná, stanou se mnohem opatrnější i vůči modelu. Díky schopnosti oběti rozlišovat mezi nepřítelem a pomocníkem se u blanokřídlých vyvinula blízká podobnost, a to až na regionální úrovni.

Fenomén, který se někdy nazývá automimikrie, spočívá v tom, že model patří ke stejnému druhu jako imitátor. Příkladem je motýl monarcha Danaus plexippus, který se živí rostlinami mléčnic. Motýli si z této rostliny ukládají toxiny, které si uchovávají i v dospělosti. Vzhledem k tomu, že hladina toxinu se liší v závislosti na stravě během larválního stadia, budou někteří monarchové toxičtější než jiní.

Méně chutné jedince lze považovat za napodobitele nebezpečnějších jedinců. Nesou úplně stejné výstražné barvy jako jedovatější jedinci, ale jejich trestání predátorů je slabší. U druhů, kde jedno pohlaví může být větší hrozbou než druhé, pokud obě pohlaví vypadají podobně, může jedno chránit druhé. Důkaz pochází od opice z Gabonu, která pravidelně pojídala samce můr rodu Anaphe, ale okamžitě přestala poté, co ochutnala jedovatou samici.

Falešné části

U malých kořistí je běžné, že jejich hlava je méně viditelná. Některá z nich si jako hlavu upravují i nejméně vitální část těla. To je, stejně jako oční skvrny u některých motýlů, technika úhybného manévru. Klovnutí nebo kousnutí do falešné hlavy bude jen nepříjemností, zatímco klovnutí do hlavy by bylo smrtelné.

Kombinovaná taktika

Mnoho zvířat používá více než jeden typ mimiky. To je patrné u motýlů, kteří obvykle odpočívají s křídly složenými nahoru. Na spodní straně křídel mají obvykle různé vzory. Spodní strana může být kryptická, zatímco horní strana má nějaký výstražný vzor. Můry, které odpočívají s křídly ve vodorovné poloze, mohou mít na zadní straně křídel různé vzory. Zadní křídla jsou v klidu obvykle zakryta předními křídly, ale mohou být odhalena, pokud je můra vyrušena. Tato taktika se vyskytuje u můr, které jsou aktivní ve dne nebo za soumraku. Tygřík šarlatový používá podle situace jak maskování, tak výstražné zbarvení. Je to krásný příklad toho, jak chování a mimikry spolupracují.

Nejstarší známý příklad napodobování listů u hmyzu byl nalezen ve střední juře před 165 miliony let. Hmyz jsou krajníci (Neuroptera) a listy pocházejí z cykasů nebo příbuzných gymnospermů. To je zajímavé, protože to ukazuje, že tento typ mimikry se vyvinul dlouho před vznikem kvetoucích rostlin.

• Obrana proti predátorům
• Obrana proti býložravcům
• Obrana proti úleku
• Koevoluce