什么是工业黑化症?

了解动物如何改变颜色以应对捕食者和污染。

石壁上有浅黑相间的飞蛾"class=

盖蒂图片社

工业黑化是一个术语,描述了一些动物如何改变颜色以应对污染引起的环境变化。beplay体育官网电脑这个词是在工业革命之后创造的,当时伦敦和纽约等城市的工厂使用煤炭作为动力。1900年,遗传学家威廉·贝特森发现了工业黑化现象,随着时间的推移,许多博物学家都观察到了这一现象。虽然工业黑化的原因并不明显,但研究人员发现,这是对环境变化的进化反应。beplay体育官网电脑

为什么会发生工业黑化

许多动物,如变色龙,会根据环境改变颜色。beplay体育官网电脑那些表现出工业黑化的动物生活在高度工业化的地区,这些颜色的变化可以伪装动物,这样它们就不会被捕食者发现。达尔文的“适者生存”理论解释了这一现象;与背景颜色最接近的动物,因此伪装得更好,能够存活足够长的时间来繁殖。因此,它们将变色的能力遗传给后代,这样它们也能生存下来。

在煤烟弥漫的城市里,深色的飞蛾和蝴蝶比它们浅色的表亲生活得更好。当然,如果工业废物被清理干净,环境变得更轻,颜色较深的动物就会变得更明显,更容易受到攻击。beplay体育官网电脑在这种情况下,那些更轻的人将能够活得更久,并将他们更轻的基因遗传给他们的后代。

虽然这种解释对于一些工业黑化症的例子来说是有道理的,但对于一些动物,如蛇和甲虫由于色素沉着的改变,似乎伪装得更好;这些物种改变颜色还有其他原因。

工业黑化的例子

有不少工业黑化症的例子.最著名和最常见的是生活在工业化城市的飞蛾。

的飞蛾

花椒蛾(Biston betularia)伪装在橡树微距照片。"class=
伪装的斑蛾(白桦斑蛾属)。 Henrik_L /盖蒂图片社

斑纹飞蛾在英格兰很常见;最初,它们是浅色的飞蛾,生活在覆盖在树上的浅色地衣上。它们的浅色有效地掩盖了捕食者。

在工业革命期间,燃煤电厂排放二氧化硫和煤烟。二氧化硫杀死了大部分地衣,而煤烟则使浅色的树木和石头变暗。浅色的斑纹飞蛾在昏暗的背景下格外显眼,很容易被鸟儿叼走。与此同时,颜色较深的蛾子寿命更长,繁殖能力更强;事实上,深色斑纹飞蛾比浅色斑纹飞蛾有30%的适应度优势。到1895年,超过90%的胡椒蛾都是深色的。

随着时间的推移,美国和英国的新beplay体育官网电脑环境法从根本上减少了烟尘和二氧化硫的排放。1959年,宾夕法尼亚州和密歇根州几乎所有的胡椒蛾都是深色的,但到2001年,只有6%是深色的。他们对更清洁的空气、更轻的表面和更健康的浅色地衣有反应。

海蛇

带状海蛇"class=
带状海蛇。 詹姆斯·R.D.斯科特/盖蒂图片社

龟头海蛇生活在南太平洋,它们最初在那里有浅色和深色的条纹。然而,这些蛇的一些种群几乎是黑色的。研究人员对颜色的差异很感兴趣,并共同努力更好地理解这种差异发生的原因和方式。

多年来,研究人员从新西兰和澳大利亚的工业和非工业地点收集了数百条海蛇。他们还收集了脱落的蛇皮。经过测试,他们发现:

  • 黑色皮肤在生活在工业区的蛇中更常见;
  • 黑色皮肤含有锌和砷等工业用元素;
  • 带状蛇在生活在清洁地区的蛇中更常见;
  • 深色条纹的蛇比浅色条纹含有更多的锌和砷;
  • 颜色较深的蛇更容易蜕皮。

与斑纹飞蛾不同,海蛇似乎并没有因为颜色的改变而获得任何适应性优势。那么为什么会出现这种变化呢?深色的蛇蜕皮的频率更高,这可能意味着它们能更频繁地清除污染物。这一假设已得到验证,但尚未得到证实。

双斑瓢虫

柳叶上的两点黑瓢虫"class=
柳叶上的两点黑瓢虫。 Yana Boiko /盖蒂图片社

双斑瓢虫有两种颜色模式:红色带黑点,黑色带红点。然而,随着时间的推移,研究人员发现大多数都是红色的黑点。这似乎是一种适应性优势;红色虫子更容易被发现,对捕食者来说,因为它们的颜色看起来不那么诱人,这使得它们不太可能被吃掉。

与辣椒蛾和海蛇不同,斑点瓢虫似乎对工业影响没有直接反应。这项研究的地区(在挪威)一直在变暖,研究人员认为瓢虫最有可能是对气候变化的反应。

查看文章来源
  1. 库克、L. M.和I. J.萨基里。”胡椒蛾和工业黑化:自然选择的进化案例研究."遗传,第110卷,no。3, 2012, pp. 207-212。, doi: 10.1038 / hdy.2012.92

  2. Clarke, C. A.等人。”逆向进化:清洁的空气和胡椒蛾."林奈学会生物学杂志,第26卷,no。2, 1985,第189-199页。, doi: 10.1111 / j.1095-8312.1985.tb01555.x

  3. 格兰特,学士。”美国桦尺蠖黑化症的近代史."遗传杂志第93卷,no。2, 2002,第86-90页。, doi: 10.1093 / jhered / 93.2.86

  4. Goiran, Claire等人。”《海蛇》中的工业黑化Emydocephalus annulatus."当代生物学,第27卷,no。16, 2017, pp. 2510-2513.e2。, doi: 10.1016 / j.cub.2017.06.073

  5. 布雷克菲尔德,P. M.和P. W.德容"瓢虫黑变症的陡坡已经衰减了25年:对气候变化的遗传反应?遗传,第107卷,no。6, 2011, pp. 574-578。, doi: 10.1038 / hdy.2011.49