Helsingin yliopistossa johdettu kansainvälinen tutkimus tarjoaa ensimmäistä kertaa empiiristä eli havaintoihin pohjautuvaa näyttöä tälle hypoteesille, jolla on vahva teoreettinen pohja, mutta jota ei ole aiemmin testattu luonnosta peräisin olevilla aineistoilla.
Tutkijat löysivät hypoteesille vahvistuksen käyttämällä luonnontieteellisten museoiden digitaalisia kokoelmia ja mittaamalla tuhansista kuvista perhoslajien sisäistä värien ja kuvioiden muuntelua. Tutkimus vahvisti hypoteesin, että suojaväritykseensä luottavilla eli kryptisillä lajeilla oli suurempi monimuotoisuus siipikuvioiden kuvioinnin suhteen kuin aposemaattisilla lajeilla, jotka luottavat varoitusignaaleihin eli kirkkaisiin väreihin – usein mustaan ja keltaiseen tai punaiseen.
– On mielenkiintoista, että tutkimus on vuosikymmeniä keskittynyt selittämään, miksi aposemaattiset lajit ovat niin vaihtelevia, vaikka teoria ei salli sitä. Kenellekään ei ole vain tullut mieleen aiemmin kysyä, onko todella näin, naurahtaa professori Johanna Mappes, joka johti tutkimusta. Raitayökkönen, (Orthosia incerta) on klassinen esimerkki suojavärisestä ja erittäin muuntelevasta perhosesta. Isosiilikäs (Arctia caja) on hyvä esimerkki aposemaattisesta laji, jonka väritys ainakin Suomessa on melko yhtenäinen.
Saaliseläinten kaksi taktiikkaa pedoilta suojautumiseen
Lintujen saalistuspaine on suurin yksittäinen valintapaine, joka vaikuttaa saalishyönteisten ulkonäköön. Esimerkiksi koivunrungolla lepäävää koivumittaria (Biston betularia) on lähes mahdotonta havaita, mutta harjaantuneet linnut kyllä löytävät ne. Peli on julmaa: helpoimmin löytyvät yksilöt putsataan pois ja parhaat piiloutujat jäävät jatkamaan sukua. Harjaantuessaan etsimään vaikeasti löytyviä saaliskohteita, saalistajan aivoihin muodostuu niin sanottu havaitsemiskuva (”search image”), joka auttaa havaitsemaan kohteen. Tällaista erityisen harjaantunutta saalistajaa vastaan on saaliille edullista poiketa hieman keskiarvosta. Tämä mekanismi ajaa kryptisiä lajeja (kuten esimerkin isoraitayökkönen) siipikuvioiden vaihtelevuuteen.
Esimerkiksi sienestäjät, jotka bongaavat suppilovahveroita helposti sienimetsällä todennäköisesti käyttävät apunaan sienistä oppimaansa havaitsemiskuvaa.
Toisaalta varoitusvärin omaavat eli aposemaattiset saaliseläimet, jotka mainostavat myrkyllisyyttään kirkkailla väreillä ja kuvioilla, ovat teorian mukaan ilmiasultaan yhteneväisempiä. Yhteneväisyys auttaa saalistajia yleistämään pahanmakuisiksi opittujen saaliiden välillä.
Museoiden digitoidut kokoelmat mahdollistavat laajojen aineistojen käytön tutkimuksessa
Tutkimusryhmä hankki aineistonsa digitoiduista arkistoista, jotka ovat peräisin Lontoon luonnontieteellisestä museosta, maailmanlaajuisesta biodiversiteettitietokannasta (GBIF) ja selkärangattomien Symbiotica-kokoelmista (SCAN). He tutkivat 82 perhoslajin yli 2800 siipikuvaa arvioidakseen värikuvioiden vaihtelua kussakin lajissa.
– Enemmänkin olisi otettu, mutta käytimme kaikki otanta-aikaan saatavilla olleet kuvat, jotka läpäisivät laatukriteerin. Biologisten museokokoelmien digitoiminen on vielä melko uutta, toteaa Mappes.
Helsingin yliopiston Luonnontieteellinen museo on viime aikoina digitoinut kokoelmiaan, mutta tähän tutkimukseen heidän näytteensä eivät vielä ehtineet.
Tutkimus nostaa esiin luonnontieteellisten museoiden kokoelmien merkitystä tieteellisen tutkimuksen tukemisessa ja uuden tiedon luomisessa. Nämä kokoelmat eivät ainoastaan tarjoa arvokasta tietoa biologisen monimuotoisuuden historiasta ja nykytilasta, vaan myös mahdollistavat laajojen ja monimuotoisten aineistojen käytön tutkimuksessa. Kokoelmat tarjoavat tehokkaan tutkimusreitin empiristeille, sillä ne kattavat sukupolvien ajanjaksot ja mantereiden laajuuden.
Luonnontieteellisten museoiden kokoelmia käytetään jo, mutta mahdollisuuksia olisi paljon enemmän. Lisäksi museot ovat Mappesin mukaan pahasti aliresurssoituja. Yksi yleinen ongelma on myös se, että lajeista digitoidaan usein vain tyyppilaji. Tällaisten hypoteesien testaamiseen tarvittaisiin useita kuvia samoista lajeista.
Professori Mappes korostaa digitoitujen kokoelmien potentiaalia evolutiivisten ja ekologisten hypoteesien testaamisessa, ja painottaa, että tärkeitä vastauksia voi jo olla olemassa museoissa kokoelmissa, jotka ovat digitaalisesti tallennettuja ja vapaasti saatavilla.
Alkuperäinen julkaisu
-
Nokelainen, O., Silvasti, S.A., Strauss, S.Y. et al. Predator selection on phenotypic variability of cryptic and aposematic moths. Nat Commun 15, 1678 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-45329-5
Aposematismi viittaa eliöiden kykyyn varoittaa petojaan potentiaalisesta vaarasta tai epämiellyttävistä ominaisuuksista, kuten myrkyllisyydestä tai pahanmakuisuudesta. Tämä ilmenee usein kirkkailla väreillä tai kuvioilla, jotka toimivat varoitussignaaleina petoeläimille. Aposemaattiset eliöt pyrkivät olemaan helposti tunnistettavissa ja vältettävissä petojen toimesta.
Kryptisyys tarkoittaa eliön kykyä sulautua ympäristöönsä ja välttää huomiota petoeläimiltä. Tämä voi ilmetä esimerkiksi sulautumalla samanvärisenä ympäristöön tai muuntautumalla muuten huomaamattomaksi. Kryptiset eliöt pyrkivät olemaan petojen havaitsemisen kannalta vaikeasti erottuvia. Tämä auttaa niitä välttämään saalistusta ja säilymään hengissä.
Petojen aiheuttaman valintapaineen saaliin ulkoasuun odotetaan toimivan eri tavalla lajeilla, jotka käyttävät kryptisyyttä (suojaväriä) tai aposematismia (varoitusvärejä). Tässä tutkimuksessa mitattiin 82 perhoslajin kuvioiden ja värien monimuotoisuutta hyödyntämällä digitaalisia kuvakokoelmia. Kryptisten lajien siipikuvioiden monimuotoisuus oli suurempi kuin aposemaattisten lajien, mutta värin ja kontrastin monimuotoisuus oli samankaltainen kahden ryhmän välillä.