《Animal Behaviour》:Unlearned responses of chicks,
Gallus gallus domesticus, towards aposematic insect-like stimuli
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本研究针对贝氏拟态系统中捕食者非习得性偏误的演化意义,通过3D打印技术构建胡蜂模型、食蚜蝇拟态及人工中间态刺激,观察 na?ve 家鸡雏鸟(Gallus gallus domesticus)的捕食行为。结果发现雏鸟对警戒色刺激(包括模型与拟态)的攻击延迟显著高于对照组,但未支持感知偏误假说(即拟态不准确性可最大化先天回避)。研究为警戒信号与欺骗性拟态的演化机制提供了关键行为学证据。
在自然界中,许多猎物通过鲜艳的警戒色(aposematism)向捕食者传递“有毒勿近”的信号,而一些无害物种则通过模拟警戒色外形(贝氏拟态,Batesian mimicry)骗取保护。长期以来,学界存在一个关键争议:捕食者对警戒色的回避究竟源于后天学习,还是先天偏误?若存在先天偏误,不完美的拟态者是否可能通过“精准匹配捕食者偏误”而非“完美复制模型”获得生存优势?这一“感知偏误假说”(perceptual bias hypothesis)对解释拟态系统多样性具有重要意义,但缺乏直接实验证据。
为验证该假说,研究团队以食蚜蝇(Syrphidae)拟态胡蜂(Hymenoptera)这一经典系统为对象,选取 na?ve 家鸡雏鸟(Gallus gallus domesticus)作为模型捕食者,开展控制性行为实验。雏鸟出生后从未接触昆虫刺激,可排除学习干扰。研究者通过3D扫描真实昆虫标本,打印出胡蜂(模型)、食蚜蝇(拟态)、人工中间态及非拟态蝇类(对照)四类刺激,每类均覆盖不同物种及个体变异。刺激被置于隐藏黄粉虫(Tenebrio molitor)的食盘上,通过记录雏鸟攻击顺序、延迟及啄击次数等指标,量化其非习得性行为偏误。
关键技术方法包括:基于光摄影测量法(photogrammetry)的昆虫3D数字化建模、多参数(形态、图案、颜色、尺寸)人工中间态生成、高精度全彩3D打印,以及基于BORIS软件的盲法行为编码。实验设计严格控制雏鸟早期经验,确保行为反应仅反映先天偏好。
研究结果
行为差异分析:雏鸟对所有警戒色刺激(胡蜂、食蚜蝇、中间态)的攻击延迟均显著长于对照组(非拟态蝇),但不同警戒色类型间无显著差异。例如,打开警戒色食盘平均需1.04秒(95% CI [0.93, 1.17]),而对照组仅0.89秒(95% CI [0.76, 1.06])。
攻击顺序与偏好:雏鸟攻击顺序未呈现对特定刺激的系统性回避,警戒色与对照组食盘被首次攻击的比例相近(对照组37次 vs. 警戒色38次),平均攻击秩次(rank)与随机预期无差异。
啄击行为:警戒色刺激的啄击次数显著低于对照组,其中胡蜂模型(0.18次/盘)与非拟态蝇(0.15次/盘)高于食蚜蝇(0.09次/盘)和中间态(0.06次/盘),暗示雏鸟对“典型”警戒色图案探索性更强。
结论与意义
本研究首次在胡蜂-食蚜蝇拟态系统中检验感知偏误假说,发现雏鸟虽对警戒色刺激存在轻微先天迟疑,但未支持“不完美拟态更优”的预测(H3假说被否定),结果更符合H1假说(即警戒色整体引发非习得性回避,但模型与拟态间无差异)。这一发现挑战了“拟态不准确性为适应性策略”的传统猜想,提示在中等防御代价的猎物系统中,捕食者可能更依赖后天学习与社会信息(如同类回避行为)而非先天偏误。研究通过高仿真3D打印技术实现了对自然形态的精准操控,为动物行为学与演化生态学提供了方法学创新。论文发表于《Animal Behaviour》,为理解警戒信号与欺骗性拟态的演化动力学提供了关键实验证据。