鸟:可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science

科学人   2017-09-06 17:29

作者:蛄蝼

编辑:婉珺

虫恐注意:本文中所有的毛毛虫都是假的,是假的,假的。

鸟:可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science

一条放在野外的假毛虫。摄影:Chung Yun Tak

捏橡皮泥发Science?听起来有点天方夜谭的感觉,可是今年5月一篇发表在Science上的文章的主要研究材料就是橡皮泥捏的[1],而且Science还在网站的首页进行了报道[2] (当然现在估计不在首页了,不过还是能看到当时的报道)。

来自瑞典的科研人员Tomas Roslin用制作粘土动画的粘土制作了2900多个假的毛毛虫,然后通过全世界40多个科研人员把这些毛毛虫放到了从北极到澳大利亚之间不同纬度和海拔的自然环境下,最远的两个研究地点之间跨越11635km,这个项目还有一个高大上的名称“全球假毛虫计划”(Global Dummy Caterpillar Project)。

我的老板中村彰宏(Akihiro Nakamura)2015年被邀请参加这个项目当(因为和昆虫生态学领域内的大牛关系很好,所以被牵线),他当时觉得很好玩所以就加入了,于是我也就顺带着也加入到了实验之中(其实我就是打酱油),不过我们当时绝没有想过会发表在Science上。

我们的实验是在西双版纳热带森林中进行的,实验连续进行了4天,第一天布置假毛虫,随后三天每天去检查一遍它们。由于我们当时还有其他实验要做,版纳又是雨季,所以基本上连续一个月每天湿身回去,不过我很享受野外工作。

鸟:可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science做实验时的合影,右二是我,左二比v字手势的是我的导师。供图:蛄蝼

要问为什么把这些假的毛毛虫放在野外,主要是为了观察它们是否“活着”。

这句话听上去有些奇怪,它们本来就是“死的”那还怎么观察它们是否“活着”呢?!其实,虽然我们知道它们是假的,但是自然界的那些捕食者们在咬上一口之前,可不知道这些毛毛虫是真是假。因为假毛虫是橡皮泥做的,如果它被咬了,它的体表就会留下咬痕,那么我们就可以确定它真的“死了”,也就是说这只毛虫被捕食者辨认出来是假的。

一般来说捕食者发现被骗后就扭头走了,所以不用担心你的实验材料“被盗”。通过这些咬痕我们还能分析出是哪种捕食者留下的,比如是鸟,还是蚂蚁、老鼠等。而通过观察某一地区假毛虫被咬的频率,我们就知道了这一地区毛虫的被捕食率,然后就可以比较不同地点毛虫被捕食率的差异了。

鸟:可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science

蚂蚁 (a), 鸟类 (b), 啮齿动物 (c), 和 蛞蝓/蜗牛(d)等在假毛虫上留下的咬痕。供图:Global Dummy Caterpillar Project

最终研究者们通过分析发现,从赤道到南北极,纬度每升高一度(或每111km)毛虫的被捕食率下降2.7%,最靠近极地的研究地点(格陵兰岛,74.3°N)的毛虫被捕食率只有赤道地区的八分之一;同时海拔每升高100m毛虫被捕食率降低6.6%。

所以,要想不被吃就待在冷的地方(这好像和《权利的游戏》的剧情不太像呀)!

其实这个研究最主要就是证明了从极地到赤道,物种间的相互作用增强了。当然这项研究也揭示了其他有趣的现象,通常人们想到吃虫子最多的应该就是鸟儿了,可是在这项研究中发现其实节肢动物,尤其是蚂蚁,才是吃虫子的主力军,正是这些小蚂蚁的辛勤劳动才使得植物的叶子不被毛虫吃光,从而使地球保持了绿色呀!

鸟:可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science

全球采样点分布图以及各采样点数据分析散点图。图B显示采样点在地球上的分布,图E表示每个采样点的海拔信息;图中圆点的颜色代表采样点的生境信息,包括森林、苔原/灌丛、湿地;圆点的大小代表假毛虫在野外经历的时间(一个假毛虫在野外“活”一天就是一个“毛虫天”,如果一个采样点,放置了100毛虫,过了一天就是“100毛虫天”)。图A和D表示不同维度和海拔每个采样点假毛虫每天的被捕食率(因每个采样点有5个重复采样样方,图中全部标出)。图C和F表示不同纬度和海拔上每个采样点中不同捕食者所占的比例。图片来源:参考文献[1]

如果我们还想从这篇Science里得到什么的话,那就是要合作。

这项研究在全世界6大洲的31地点开展实验,来自21个国家的40位科研人员参与到这个项目之中。实验中通过给每个参与人员分发统一的假毛虫,并遵循标准化的实验流程,使得在较短的时间内获得了分布全球的31个试验点的数据。想想如果是你自己做这个实验,要花多少路费和时间呀。现在越来越多的生态学家开始研究大尺度上的生态格局和过程,然而单个研究人员或是团队却没有精力去开展相关实验来回答这些问题,通过设计能被分成许多个小实验的研究,我们能让全世界的科研人员参与进来,一起合作阐释更大格局的问题,发大文章!

其实用假毛毛虫来做实验并不新鲜,相似的方法已经发表过多篇论文,通过假毛虫的被捕食率来描述物种间的相互作用,从而阐述更为复杂的生态学问题。如果你也有一个好的idea要用橡皮泥来做实验,你都不用做的像这篇Science封面文章中的那么惟妙惟肖,哪怕随便扯一段都行。

鸟:可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science

做成这样也算是假毛虫……真的太敷衍了。图片来源:参考文献[3]

请问你还可以再随便一点吗?

当然可以,请看下面这张图。

鸟:可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science

够随便了吧,那个三角形的片片是翅膀,身体是被压在下面的那一条,面捏的。图片来源:参考文献[4]

这篇文章中的虫子身体都不是橡皮泥捏的,是面粉!就这样一个用面粉做身体、塑料片做翅膀的猎物,竟然在96小时后平均77%都被“吃”了[4]。捕手们,你们捕猎的时候走点心行吗?

当然你不要局限于做虫子,做什么青蛙[5]呀、蛇[6]呀都可以嘛!当然你也可以用真的活的虫子[7],只是要想办法不要让他们跑掉!

鸟:可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science

研究者们用来进行研究的橡皮泥青蛙。图片来源:参考文献[5]

所以你看,橡皮泥是多么好的实验材料呀,非常适合那些想法满天飞,有精力又没钱的科研工作者。

当然,橡皮泥作为小朋友们的最爱之一,让孩子们用它去设计小实验肯定是乐趣无穷又可以传播科学知识。

改变颜色、改变气味、改变形状,发挥你的想象力,放手去做吧!

作者名片

鸟:可能吃了个假毛虫;科学家:然而我们发了篇真Science

排版:晓岚

题图来源:123RF

参考文献:

[1] Roslin et al., 2017 Higher predation risk for insect prey at low latitudes and elevations. Science 356, 742–744.

[2] http://www.sciencemag.org/news/2017/05/fake-caterpillars-reveal-worst-places-world-be-prey

[3]Katerina Tvardikova,Vojtech Novotny. 2012Predation on exposed and leaf-rolling artificial caterpillars in tropical forests of Papua New Guinea, Journal of Tropical Ecology, doi:10.1017/S0266467412000235

[4]J. Carroll & T. N. Sherratt, 2013 A direct comparison of the effectiveness of two

anti-predator strategies under field conditions, Journal of Zoology, 291 (2013) 279–285

[5]Stuart YE, Dappen N, Losin N (2012) Inferring Predator Behavior from Attack Rates on Prey-Replicas That Differ in Conspicuousness. PLoS ONE 7(10): e48497. doi:10.1371/journal.pone.0048497

[6]Wolfgang Wuster et al., 2004 Do aposematism and Batesian mimicry require bright colours? A test, using European viper markings, Proc.R.Soc.Lond.B 271, 2495–2499

[7]Robert L. Jeanne,1979 A Latitudinal Gradient in Rates of Ant Predation,Ecology, 60( 6 ),1211-1224

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