این مطلب نوشتهٔ وینیسیوس د آولار سائو پدرو (Vinícius de Avelar São Pedro) و جولیا لورا پمپئو د آبرو (Julia Laura Pompeu de Abreu) است که نخستین بار در مجله Frontiers for Young Minds منتشر شد. آنچه می‌خوانید ترجمهٔ فارسی آن است.

آپوسماتیسم (Aposematism) راهبرد دفاعی است که در آن حیوانات با سیگنال‌های هشداردهنده، مثل رنگ‌های چشمگیر، شکارچیان را دور نگه می‌دارند. بسیاری از دوزیستان بالغ مانند وزغ‌ها، قورباغه‌ها و قورباغه‌های درختی از این راهبرد استفاده می‌کنند، اما روشن نبود که قورباغه‌ها (شکل جوان این حیوانات) هم چنین کاری می‌کنند یا نه. در این پژوهش، ما این ایده را با قورباغه‌های تقلبی ساخته‌شده از گل مدل‌سازی غیرسمی در رنگ‌های سیاه، قهوه‌ای و خاکستری آزمودیم. قورباغه‌های گلی را در برکه‌های مصنوعی نزدیک یک برکه طبیعی قرار دادیم و طی 9 روز حمله‌ها را زیر نظر گرفتیم. پرندگان به قورباغه‌های سیاه کمتر از قهوه‌ای‌ها و خاکستری‌ها حمله کردند؛ یعنی به نظر می‌رسد شکارچیان از رنگ سیاه دوری می‌کردند. چون قورباغه‌های گلی نه سم داشتند و نه طعم بد، رنگ تنها دلیل این تفاوت بود. این شاید نخستین آزمایشی باشد که نشان می‌دهد قورباغه‌های سیاه ممکن است از آپوسماتیسم استفاده کنند. شناخت این راهبرد به ما کمک می‌کند تعامل شکارچی و شکار را در طبیعت بهتر بفهمیم.

رنگ‌ها به‌مثابه دفاع

حیواناتی با رنگ‌های هشداردهنده در طبیعت. تصویر تولیدشده با هوش مصنوعی

برخی حیوانات رنگ‌های بسیار درخشانی دارند، مثل قرمز، آبی یا زرد. این فقط برای زیبا به نظر رسیدن نیست! در طبیعت این رنگ‌های تند می‌توانند بخشی از دفاعی به نام آپوسماتیسم باشند. آپوسماتیسم یعنی حیوانات با سیگنال‌های هشدار جلوی حمله شکارچیان را می‌گیرند. این سیگنال‌ها می‌توانند دیداری، شنیداری یا شیمیایی باشند. وقتی حیوانات از آپوسماتیسم دیداری استفاده می‌کنند، اغلب رنگ‌های درخشان یا به‌هرحال بسیار جلب‌توجه‌کننده دارند تا به شکارچیان هشدار دهند که خطرناک‌اند یا طعم بدی دارند. حیوانات زیادی برای در امان ماندن از این راهبرد استفاده می‌کنند، از جمله مارها، قورباغه‌ها، زنبورها، عنکبوت‌ها، پروانه‌ها، سمندرها و حتی بعضی پستانداران.

آپوسماتیسم این‌طور کار می‌کند: وقتی شکارچی به حیوانی سمی یا بدطعم حمله می‌کند، تجربه بسیار ناخوشایندی پیدا می‌کند و بعد از آن معمولاً دلش نمی‌خواهد دوباره از آن نوع حیوان بخورد. اما برای اینکه از تجربه بد دیگری جلوگیری کند، شکارچی باید در آینده طعمه را بشناسد؛ اینجاست که الگوهای رنگی قوی کمک می‌کنند. آن‌ها باعث می‌شوند طعمه راحت‌تر دیده، به خاطر سپرده و دوری شود. به همین دلیل حیوانات با رنگ‌های هشداردهنده بیشتر زنده می‌مانند و شکارچیان یاد می‌گیرند از آن‌ها دوری کنند.

اما می‌دانستید آپوسماتیسم همیشه به معنای رنگ‌های درخشان و پرزرق‌وبرق نیست؟ آنچه واقعاً مهم است این است که حیوان با طعمه‌های بی‌ضرر فرق داشته باشد و در محیطش به چشم بیاید. مثلاً راسوی گندناک (skunk) سیاه‌وسفید است و بعضی افعی‌ها نوارهای زیگزاگ دارند؛ این‌ها هم الگوهای هشداردهنده‌اند، هرچند رنگ درخشانی در کار نیست.

آیا قورباغه‌ها می‌توانند از رنگ برای محافظت استفاده کنند؟

می‌دانیم وزغ‌ها، قورباغه‌ها و قورباغه‌های درختی بالغ در پوستشان سم‌هایی دارند که می‌تواند برای شکارچیان مضر باشد. بسیاری از گونه‌ها این موضوع را با رنگ‌ها و الگوهای بسیار چشمگیر اعلام می‌کنند. قورباغه‌ها هم الگوهای رنگی متفاوتی نشان می‌دهند. در این مرحله لاروی، دوزیستان در برابر شکار آسیب‌پذیرترین‌اند، پس منطقی است فکر کنیم آن‌ها هم ممکن است از رنگ برای محافظت از خود استفاده کنند. در واقع، بعضی قورباغه‌ها جاهایی را برای زندگی انتخاب می‌کنند که رنگ بدنشان با محیط اطراف ترکیب شود؛ به این می‌گویند استتار. اما گونه‌های دیگری رنگ‌هایی دارند که در محیطشان به‌راحتی دیده می‌شود؛ این یعنی رنگ‌آمیزی ممکن است از راه‌های گوناگون به بقای قورباغه کمک کند.

نمای نزدیک یک قورباغه سیاه. تصویر تولیدشده با هوش مصنوعی

قورباغه‌های سیاه اغلب در برابر برکه‌های معمولاً قهوه‌ای محل زندگی‌شان به چشم می‌آیند؛ یعنی استتار نشده‌اند. بعضی از این قورباغه‌ها، مثل قورباغه‌های وزغ‌های معمولی از خانواده بوفونیده (Bufonidae)، سمی یا برای شکارچیان بدطعم هم هستند. چون هم به‌راحتی دیده می‌شوند و هم خوردنشان ضرر دارد، سؤال جالبی پیش می‌آید: آیا قورباغه‌های سیاه برای در امان ماندن از آپوسماتیسم استفاده می‌کنند؟

برخی آزمایش‌ها با قورباغه‌های زنده تلاش کرده‌اند به این سؤال پاسخ دهند، اما نتیجه روشنی نگرفتند. یک چالش بزرگ این است که این پژوهش‌ها اغلب گونه‌های مختلف قورباغه را با هم مقایسه می‌کنند؛ اما این گونه‌ها فقط در رنگ فرق ندارند، در اندازه، شکل، رفتار و حتی مواد شیمیایی تولیدی‌شان هم متفاوت‌اند. این باعث می‌شود سخت باشد بفهمیم کدام‌یک از این ویژگی‌ها واقعاً بر انتخاب شکارچی اثر می‌گذارد. همچنین برخی پژوهش‌های گذشته از حشرات آبزی مثل لارو سنجاقک به‌عنوان شکارچی استفاده کردند؛ اما این حشرات ممکن است به‌اندازه پرندگان یا پستانداران به بینایی تکیه نکنند، پس شاید به رنگ‌های هشدار به همان شکل واکنش نشان ندهند.

قورباغه‌های گلی

در آزمایش ما برای اینکه بفهمیم قورباغه‌های سیاه آپوسماتیک هستند یا نه، به‌جای قورباغه‌های واقعی از نمونه‌های ساخته‌شده با گل مدل‌سازی غیرسمی استفاده کردیم. این روش پیش‌تر در آزمایش‌های شکار دیگری هم با موفقیت به کار رفته است. مدل‌های گلی اجازه می‌دهند اثر یک عامل موردنظر را در هر بار جدا آزمایش کنیم؛ در اینجا رنگ طعمه. آن‌ها همچنین در برانگیختن حمله شکارچیانی که برای انتخاب طعمه به اطلاعات دیداری تکیه می‌کنند، مثل پرندگان، کارآمدند و این برای موفقیت آزمایش رنگ دفاعی ضروری است.

آزمایش ما شامل شبیه‌سازی برکه‌هایی با قورباغه‌های گلی در سه رنگ بود: قهوه‌ای، به‌تقلید از قورباغه‌های غیرسمی و استتارشده؛ خاکستری، به‌تقلید از قورباغه‌های غیرسمی و غیراستتارشده؛ و سیاه، به‌تقلید از قورباغه‌های سمی و به‌راحتی قابل‌مشاهده (احتمالاً آپوسماتیک). ما 10 برکه مصنوعی با سینی‌های پلاستیکی شفاف و سفت پر از آب تمیز ساختیم. هر سینی پس‌زمینه قهوه‌ای داشت تا شبیه برکه واقعی شود. در هر سینی 30 قورباغه گلی قرار دادیم؛ 10 عدد از هر رنگ. سینی‌ها را در کنار لبه یک برکه طبیعی چیدیم، جایی که پیش‌تر پرندگانی را دیده بودیم که قورباغه‌های واقعی را شکار می‌کردند.

آزمایش در روزهای صاف تا نیمه‌ابریِ اواخر تابستان انجام شد. برکه‌ها را 9 روز پیاپی هر روز بررسی کردیم و تعداد قورباغه‌های گلی هر رنگ را که شکار شده بودند ثبت کردیم. شکار را فقط وقتی حساب کردیم که یک قورباغه گلی ناپدید شده بود؛ این وقتی رخ می‌دهد که پرندگان قورباغه‌ها را یکجا ببلعند یا برای خوردن به جای دیگری ببرند.

چه چیزی کشف کردیم؟

پرنده‌ای در کنار برکه به دنبال شکار. تصویر تولیدشده با هوش مصنوعی

در پایان آزمایش، از 300 قورباغه گلی، 201 عدد شکار شده بودند: 77 قهوه‌ای، 88 خاکستری و فقط 36 سیاه. با تحلیل آماری ثابت کردیم که رنگ، عاملی بود که تفاوت تعداد حمله‌ها به هر رنگ قورباغه گلی را توضیح می‌داد. نرخ بقای قورباغه‌های سیاه از قهوه‌ای‌ها و خاکستری‌ها بیشتر بود؛ یعنی به نظر می‌رسد شکارچیان فعالانه از سیاه‌ها دوری می‌کردند.

در طول آزمایش، برکه‌های مصنوعی از حشرات و ماهی خالی ماندند و این حیوانات را به‌عنوان شکارچی احتمالی قورباغه‌های گلی رد کردیم. همچنین هیچ نشانه‌ای از مار یا پستاندار نزدیک برکه‌ها ندیدیم. این شکارچیان در هر صورت عموماً برای یافتن طعمه به سرنخ‌های شیمیایی (مثل بو) تکیه می‌کنند.

در بررسی‌های روزانه، پرنده‌ای از گونه «بای‌وینگ خاکستری» (Grayish Baywing با نام علمی Agelaioides badius) را دیدیم که یک قورباغه گلی قهوه‌ای را می‌خورد. این نشان می‌دهد پرندگان شکارچیان اصلی این آزمایش بودند. پرندگان باهوش‌اند، درک رنگی عالی دارند و کاملاً می‌توانند یاد بگیرند بر اساس رنگ‌آمیزی از طعمه‌های مضر دوری کنند.

مشاهده جالب دیگری هم داشتیم: هرچند در مجموع به نمونه‌های سیاه کمتر حمله شد، نرخ شکار آن‌ها در روزهای پایانی پژوهش به‌طور محسوسی افزایش یافت. شاید چون در طول آزمایش، شکارچیان یاد گرفتند که نمونه‌های سیاه هم به‌اندازه بقیه خوردنی‌اند؛ یا با کم شدن تعداد قورباغه‌های «بی‌ضرر» (قهوه‌ای و خاکستری) در طول زمان، شکارچیان بیشتر حاضر شدند خطر حمله به سیاه‌ها را بپذیرند.

مقاله مرتبط پیشنهادی برای مطالعه: طی ۵۰ سال گذشته در آمریکای شمالی، حدود 3 میلیارد پرنده از دست رفته است.

پس آیا قورباغه‌های سیاه آپوسماتیک هستند؟

یافته‌های ما نشان می‌دهد قورباغه‌های سیاه آپوسماتیک هستند! با اینکه در برابر پس‌زمینه قهوه‌ای راحت‌تر دیده می‌شدند، کمتر از قهوه‌ای‌ها و خاکستری‌ها شکار شدند. این نتیجه نشان می‌دهد شکارچیان ممکن است بر اساس تجربه‌های گذشته‌شان با قورباغه‌های سیاه واقعی، یاد گرفته باشند از این رنگ دوری کنند. چون نمونه‌های ما نه سم داشتند و نه طعم بد، رنگ تنها عاملی بود که می‌توانست انتخاب شکارچیان را توضیح دهد. پژوهش ما به فهم این موضوع کمک می‌کند که آپوسماتیسم می‌تواند حتی در حیوانات بسیار کوچکِ بدون رنگ‌های درخشان هم راهبرد دفاعی کارآمدی باشد.

پژوهش ما نخستین پژوهشی است که شواهد تجربی ارائه می‌دهد که قورباغه‌های سیاه از رنگ‌آمیزی‌شان به‌عنوان هشدار برای دور کردن شکارچیان استفاده می‌کنند. اما هنوز سؤال‌های زیادی بی‌پاسخ مانده است. آیا تعداد نسبی قورباغه‌های سیاه در یک محیط بر کارآمدی این راهبرد دفاعی اثر می‌گذارد؟ کارآمدی این راهبرد در شرایط نوری مختلف (مثلاً دشت‌های باز در برابر جنگل‌های سایه‌دار) چگونه فرق می‌کند؟ چه راهبردی قورباغه‌هایی با الگوهای رنگی متفاوت، مثل نوارها یا لکه‌های رنگی، را توضیح می‌دهد؟ و البته هنوز چالش آزمودن آپوسماتیسم با قورباغه‌های زنده و واقعی هم باقی است! در آینده، بررسی این سؤال‌ها به ما کمک می‌کند بهتر بفهمیم حیوانات چگونه در طبیعت از خود محافظت می‌کنند.

واژه‌نامه

آپوسماتیسم: راهبرد دفاعی که در آن طعمه‌های مضر با سیگنال‌هایی مثل رنگ‌ها، بوها یا رفتارها به شکارچیان هشدار می‌دهند.

بدطعم: چیزی که طعم خوشایندی ندارد.

سموم: زهرهایی که موجودات زنده مثل گیاهان، حیوانات یا باکتری‌ها می‌سازند و اگر لمس، خورده یا تنفس شوند می‌توانند انسان یا حیوان را بیمار کنند.

مرحله لاروی: مرحله جوانی زندگی بعضی حیوانات مثل حشرات که معمولاً از نظر ظاهر و عادت با بزرگسالان فرق دارند.

شکار: تعامل زیستی که در آن یک موجود (شکارچی) موجود دیگری (شکار) را می‌کشد و می‌خورد.

تحلیل آماری: استفاده از اعداد و ریاضی برای مطالعه داده‌ها، یافتن الگوها و فهم معنای نتایج.

جمع‌بندی

با آزمایشی ساده اما هوشمندانه، پژوهشگران برزیلی نشان دادند که رنگ سیاه قورباغه‌ها فقط یک تصادف نیست؛ یک پیام هشدار است که شکارچیان آن را خوانده‌اند. این یافته یادآوری می‌کند که در طبیعت، دیده شدن گاهی بهترین راه در امان ماندن از خطر است؛ به‌شرط آنکه پیام درستی ارسال شود.

منابع

مقاله اصلی این پژوهش: Abreu, J. L. P., and São-Pedro, V. A. (2024). «Experimental evidence of aposematic signal in black tadpoles». Behavioural Processes 223:105124. doi: 10.1016/j.beproc.2024.105124

منابع تکمیلی مقاله: Rojas و همکاران (2015)؛ Thibaudeau و Altig (2012)؛ Gontijo و همکاران (2018)؛ Bateman و همکاران (2017). متن کامل مقاله در Frontiers for Young Minds منتشر شده است.