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Body size affects the evolution of hidden colour signals in moths
Kang, Changku,Zahiri, Reza,Sherratt, Thomas N. Royal Society 2017 Proceedings, Biological sciences Vol.284 No.1861
<P>Many cryptic prey have also evolved hidden contrasting colour signals which are displayed to would-be predators. Given that these hidden contrasting signals may confer additional survival benefits to the prey by startling/intimidating predators, it is unclear why they have evolved in some species, but not in others. Here, we have conducted a comparative phylogenetic analysis of the evolution of colour traits in the family Erebidae (Lepidoptera), and found that the hidden contrasting colour signals are more likely to be found in larger species. To understand why this relationship occurs, we present a general mathematical model, demonstrating that selection for a secondary defence such as deimatic display will be stronger in large species when (i) the primary defence (crypsis) is likely to fail as its body size increases and/or (ii) the secondary defence is more effective in large prey. To test the model assumptions, we conducted behavioural experiments using a robotic moth which revealed that survivorship advantages were higher against wild birds when the moth has contrasting hindwings and large size. Collectively, our results suggest that the evolutionary association between large size and hidden contrasting signals has been driven by a combination of the need for a back-up defence and its efficacy.</P>
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Body size affects the evolution of hidden color signals in insects
Changku Kang,Karl Loeffler-Henry,Thomas N. Sherratt 한국응용곤충학회 2018 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.10
Deimatic display 는 평상시에는 위장으로 자신을 보호하는 동물들이 포식자에게 위협당하였을 때에만 일시적으로 화려한 경고색을 보여줌으로써 포식자를 놀라게 하여 자신을 보호하는 방어전략이다. 본 연구에서는 3가지의 서로 다른 연구 방법을 이용하여 이 방어전략의 진화에 대해 연구하였으며, 연구의 모델로는 태극나방과 (Erebidae)의 나방을 이용하였다. 첫 번째로 deimatic display 전략이 어떤 종에서 진화하였으며, 이 전략이 동물의 몸 크기와 함께 진화하였는지를 계통수 분석을 이용한 방법으로 연구하였다. 연구 결과 deimatic display 는 몸 크기가 상대적으로 큰 곤충에서 선택적으로 진화하였다는 사실을 발견하였다. 두 번째로 deimatic display 전략이 왜 body size 가 큰 종에서 진화하였는지를 이론적으로 검증하기 위하여 수학적 모델링을 활용, deimatic display 와 몸 크기와의 이론적인 관계를 연구하였다. 이론적 모델링이 시사하는 바는 1) 몸 크기가 클수록 위장이 실패할 확률이 높으며, 2) 몸 크기가 클수록 deimatic display 가 포식자를 위협하는 효과가 클수록 이러한 진화적인 관계가 생성될 수 있다는 점을 발견하였다. 마지막으로 수학적 모델링에서 도출된 결과를 실험적으로 검증하기 위하여 로보틱스 기술을 활용, deimatic display 행동을 보이는 인공나방로봇을 제작하였다. 제작된 인공나방 로봇의 날개크기와 날개색채를 변화시켜가며 나방의 크기가 커질수록 deimatic display 전략이 포식자(조류)를 위협하는데 더 효과적인지를 테스트하였으며, 실험 결과 deimatic display 전략은 나방의 사이즈가 클수록 더 효과적이라는 사실을 입증하였다. 추가 연구 결과 이러한 큰 크기 – 숨겨진 화려한 색채의 관계는 태극나방과 뿐만이 아니라 메뚜기목, 대벌레목, 사마귀목, 그리고 누에나방과(나비목)에서도 발견됨을 확인하였다. 본 연구의 결과는 deimatic display 전략이 큰 크기와 공진화하였음을 보여주며, 이러한 크기-색채 공진화는 deimatic display 전략의 효용성과 밀접한 관련을 가지며 이루어졌다는 사실을 보여준다.
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