研究显示,欧洲蝰蛇背部的标志性之字形图案在捕食事件中发挥着看似对立的功能。首先,之字形图案帮助蛇保持不被发现。但一旦暴露,它提供了一个明显的警告,表明蛇具有危险的防御能力。最重要的是,之字形图案还能产生一种幻觉效应,可能隐藏蛇在逃跑时的移动。这项研究发表在《动物行为》2020年第164期,揭示了单一颜色图案如何在捕食事件中具有多种效果,从而扩展了关于保护色和反捕食者适应的讨论。
保护色是猎物种用来躲避捕食者最简单但最有效的工具之一。通常,不同的颜色图案在捕食事件的不同阶段有用。一些颜色图案是隐蔽的,模糊了猎物,使其不被发现,例如变色龙。其他图案是警戒色,向捕食者公然发出警告,例如黄蜂。最后,一些图案可以产生光学幻觉,惊吓或迷惑捕食者,给猎物一个逃脱的机会,例如斑马。
但最近由Janne Valkonen和Johanna Mappes领导的团队在Jyväskylä大学(芬兰)进行的一系列实验表明,欧洲蝰蛇(Vipera sp.)可以用单一的颜色图案实现所有三种技巧——它们的标志性之字形。首先,之字形图案帮助蝰蛇隐藏。研究人员在路径上隐藏了具有不同颜色图案的塑料蛇模型,并记录了人们走过路径时发现这些模型的频率。具有之字形图案的模型被发现的频率低于纯色模型。
这是首次确认蝰蛇的之字形图案具有隐蔽功能。但即使蝰蛇被发现,之字形仍然可以发挥其魔力——图案现在功能是使蛇更加明显。先前的研究已经确定,该图案警告捕食者关于蛇的危险咬伤。逃离的蛇的之字形快速闪烁可以产生对哺乳动物捕食者的'闪烁融合效应'。Janne Valkonen博士的研究最重要的贡献涉及由之字形图案生成的特定类别的幻觉。
就像一系列快速静止的图片可以产生平滑的动画一样,逃离的蛇的之字形快速闪烁可以产生一个实体形状。团队测量了逃离蛇的速度并计算了之字形的闪烁率。对于观察者来说,如果闪烁率超过视觉系统中的阈值,快速变化的刺激(例如移动的之字形或旋转的直升机叶片)被视为连续的。研究人员发现,之字形移动得足够快,可以对哺乳动物捕食者产生这种'闪烁融合效应',尽管猛禽的眼睛更快不会被愚弄。
这种幻觉的效果可能会改变移动蛇的外观,使其更难被捕捉。因此,像一位熟练的魔术师,蝰蛇通过揭示隐藏。蝰蛇的之字形似乎是一个简单的图案,但它是一个巧妙的幻觉,可以隐藏、揭示,并同时实现两者。同样,这项研究解决了理论上的紧张关系,即颜色图案的明显对立功能。也就是说,隐蔽和警戒色似乎是相互排斥的:一个是将动物融入其环境,另一个是使其脱颖而出。
然而,通过运动和光学的魔力,在捕食序列的不同阶段,两者功能可以通过相同的图案获得。此外,之字形对其反捕食者功能的从一到多方面意味着颜色图案和反捕食者适应的进化范围比简单的单图案到单功能关系要广泛得多。