המטרה של פרוטוקול זה היא לתמרן את דפוסי הצבע של עכבישים קופצים מאוד קטנים ופרוקי רגליים עם צבע כדי ללמוד שאלות הקשורות בחירה מינית, קניבליזם מיני, לפחד, aposematism או כל שדה אחר של בעלי חיים.
בתחום האקולוגיה התנהגותית, ניסויים רבים מתוכננים לחקור את המטרות ההתפתחותיות של תכונות צבעוניות בהקשר של הבחירה המינית והירידה. שיטות הן שונות, אבל בעיקר מורכב לשנות את דפוסי הצבע של אנשים עם צבעים מגוונים. טכניקות כאלה שימשו על פני מיני בעלי חוליות רבים, במיוחד בציפורים, אך נותרו לא מפותחות לחסרי חוליות בשל הקושי של שימוש יעיל בצבע באורגניזמים קטנים. במקום זאת, כדי לתמרן את המראה של חסרי חוליות, מדענים שינו בדרך כלל את סביבת התאורה כדי לסנן אורכי גל מסוימים. עם זאת, שיטה כזו משפיעה לא רק על התכונה פנוטימית של עניין, אלא על המראה כולו של הפרט וסביבתו. כאן, שדרוג למטה את הטכניקות המשמשות בעבר על ציפורים צבעוניות, אנו מציגים דרכים לתמרן את הצבעים של יצורים פרוקי רגליים קטנים, באמצעות סמלי באופן שווה אך מינים לא למדו: עכבישים קופצים צבעוניים.
בעלי חיים לעיתים קרובות יש דפוסי צבע מורכבים שהם מציגים במהלך מפגשים מיניים, מפגשים אגאליים, או להרתיע מראש. תכונות אלה עשויות להעביר מידע למקלטים כגון האיכות האישית של האדם כשותף1, יכולת הלחימה כמתחרה2, או הפליוביליות כפריט טרף3. כדי להבין את המטרות האדפטיבית של תכונות צבעוניות, החוקרים עיצבו ניסויים הכרוכים מניפולציה צבעים בדרכים שונות. כמה חוקרים השתמשו גירויים בצבע דמה כגון מודלים4,5,6,7,8, תצלומים9, או קטעי וידאו10,11, 12 המוצגים לרסיברים בניסויים התנהגותיים. אחרים, במיוחד כאשר משתמשים חסרי חוליות, השפיעו על סביבת התאורה כדי להשפיע על המראה של צבעים של אנשים חיים13,14,15,16, 17. כל אלה מניפולציות, בעוד גאוני, יש את החיסרון של הסרת התנהגות טבעית העלול להיות חשוב ו/או להשפיע הרבה יותר מאשר תכונה של ריבית. בחוליות גדולות, כגון ציפורים, חוקרים לעתים קרובות מניפולציה צבע ישירות על חיות חיים (שנסקרו בגבעה מקגרו, 200618). נוצות בודדות או מקורים בצבע ישיר עם סמנים2,19,20,21,22,23,24, צבעים המכילים מי חמצן מימן משמש לעתים קרובות ב לימברק שיער25,26,27, או צבעים שונים כולל מסמר פולנית28. בחסרי חוליות, מחקרים כאלה שמשנים דפוסי צבע ישירות על חיות חיים הם נדירים יחסית אבל עדיין סיפקה תובנה עצומה לתוך הפונקציה והאבולוציה של צבע29,30,31 ,32,33,34,35,36,37,38,39. אפילו מחקרים ארמטים נראים מוטים לקראת מטקא שיכול להיות יותר קל לטפל ולצבוע, השארת דפוסי צבע במינים קטנים מאוד יחסית.
כאן, אנו מתארים טכניקה עדינה מניפולציה צבע שפותחה עבור בעלי חיים קטנים מאוד. באופן ספציפי, שיטה זו כרוכה בטיפול בצבע הפנים של עכבישים קופצים זכר מתחת למיקרוסקופ כדי לחקור את החשיבות של תכונות צבעוניות כגון בהקשר של הבחירה התאומה וקניבליזם מיני. במקרה זה, השתמשנו בברואטיוס פירובריקס (שנאסף מפיניקס, AZ, ארה ב) כמין מודל (איור 1). פרסמנו את התוצאות של עבודה ניסיונית באמצעות חלק משיטות אלה במקום אחר38,39, אבל כאן אנו מתארים את השיטות בפירוט רב יותר מאשר נעשה בעבר, בדרך שאמורה להפוך אותם לנגישים לאחרים מנסה לשכפל אותם או להתאים אותם לשימוש על מיתר קטן מאוד. פרוטוקולים כאלה צריכים לפתוח הזדמנויות ניסיוני על בעלי חיים שיכולים להיות צבעוניים כמו הציפורים הסמלי ביותר אבל כי הם בדרך כלל למדו.
כאן, אנו מראים כי הצבעים של חלקי גוף זעירים של פרוקי רגליים ניתן ביעילות להיות מניפולציות באמצעות צבעי כגון איפור צבע אמייל.
הצעד הקריטי הראשון להשגת מניפולציה עדינה זו הוא להיות מסוגל לשתק בעלי חיים קטנים שבדרך כלל אי אפשר לרסן ביד אחת. כאן, כדי להיות מסוגל לצייר אזורים רגישים כגון קפיצה הפנים של עכביש, אנו מורדם אנשים עם CO2 ו רכוב עליהם על ראשו של סיכה. הדבר מאפשר לעבוד קרוב לעיני העכביש בפחות מתח מאשר העכביש היה מנוסה אם היה ער (עם אור ממיקרוסקופ הנוצץ לתוך פניהם במהלך תהליך הציור).
השיטה גם דורשת קבלת איכות טובה מברשות מיקרו, ו, באופן ביקורתי ביותר, חומרים צביעה מתאים. הצעד הקשה ביותר בהחלת צבע ללא מריחת, אך עם כיסוי טוב הוא לקבל את העקביות הנכונה. לכן, את החומרים צביעה צריך להיות מדולל בקלות עם רזה, ובקלות להתייבש לעיבוי. ניתן להשתמש בסוגים שונים של צבעים; כאן, התוצאות מוצגות עם מסיסים במים (שאינם עמידים בפני אטימות) eyeliners וצבעי אמייל. Eyeliners שאינם עמידים למים יש את היתרון של להיות מעובה בקלות כאשר מעורבב עם מים. עם זאת, מסחר זה עם דילול של פיגמנטציה (אשר עשוי לא יכול להיות רצוי (ראה למשל איור 3)). צבעי אמייל יש עקביות כי ניתן לשלוט בקלות על ידי הוספת רזה אמייל, תוך מתן כיסוי מלא. עם זאת, מאפיין זה משנה את האפשרות של שמירה על מבנה השיער או קנה המידה של חלק הגוף צבוע. בנוסף, צבעי אמייל הם ממושכים. החיסרון הוא כי צבע האמייל ולדלל פולט ריחות חזקים במהלך היישום ולפני ייבוש. אחד הקושי הנוסף לגבי החומרים צביעה יכול להיות למצוא את הגוון הנכון, עם תכונות ספקטרלי הנכון. זה למשל קשה לקבל אייליינר אדום להשתמש במקביל עם אייליינר שחור, כמו eyeliners הם לעתים קרובות יותר ורוד מאשר אדום. זה גם קשה לקבל אבקת איפור (או פיגמנטים) שאינם מכילים כל נצנצים (אשר יכול לפעמים להיות גלוי רק מתחת למיקרוסקופ). מוצרי איפור רבים משקפים גם אור UV אשר, בעוד בלתי נראה לניסויים, יכול להיות בולט לבעלי החיים למדו.
שינוי הצבע של פרוקי רגליים על ידי החלת צבעים ישירות על חלקי הגוף שלהם מגיע עם יתרונות וחוסר נוחות כאשר בהשוואה לשיטות אחרות. המגבלה העיקרית שלה היא כי אי אפשר לבטל לחלוטין את האפשרות של כמה אפקטים הרעילות עדין. עם זאת, ניתן להבטיח לא להחדיר הטיות נגד קבוצת טיפול אחת על ידי החלת צבע על כל קטגוריות הטיפול, ו/או אחד יכול לבדוק אם יישום הצבע מפריעה התנהגויות עניין. עם השיטות המוצגות כאן, אספנו מספיק ראיות כדי להציע שיישום הצבע הוביל לזניח ללא השפעה שלילית (שולחן 1 ושולחן 2). היתרון העיקרי של שיטה זו היא כי כתמים זעירים של צבע יכול להיות ממוקד, הצבע שלהם ‘ הוסר ‘ (ראה איור 2), עשה העמום (איור 3) או בהיר (איור 4), בבידוד משאר הצבע הגוף ואת האדם של סביבה. הדבר מנוגד לשיטה האלטרנטיבית הנפוצה ביותר, המורכבת מטיפול בתנאי התאורה, ובכך משנה את המראה החזותי של הפרט כולו וסביבתו. למעשה, גם כאשר לא מניפולציה במיוחד בתנאי תאורה, ניתן לטפל בהצלחה בצבע ולראות מוגבל או לא אפקטים של מניפולציה זו אם סביבת התאורה אינה מתאימה39. לכן, חשוב למדוד ולשקול את הסביבה האור שבו כל הניסויים יתקיימו (כלומר, למדוד irradiance) ולוודא היטב להתאים אותו לתנאי תאורה טבעית (למשל באמצעות מלוא הספקטרום נורות המחקים אור טבעי כאשר בשבי). בסך הכל, באמצעות מברשות מיקרו ומיקרוסקופ, פרוטוקול זה מאפשר מניפולציה מדויקת יותר של תיקוני צבע זעירים מאשר ברוב שיטות צביעה ישירה אחרים שהיו בשימוש בעבר חסרי חוליות. רוב המחקרים הקודמים השתמשו בעלי חיים עם טלאים צבע כי הם גדולים יחסית לפנים של עכבישים קופצים (g., מניפולציה של הכנף פרפר צבעים29,34,35, הגופות של מבוגרים המיפטרנים (‘ באגים אמיתיים ‘)30,36 ו חגבים31, או הרגליים של עכבישים זאב גדולים יחסית32,33,37). השיטות שהוצגו כאן לפתוח את ההזדמנויות כדי ללמוד את המגוון המדהים של תיקוני צבע על מיסים שאינם למדו בשל גודלם הקטן.
טכניקות דומות יכול להיות מיושם על פרוקי רגליים אחרים שיכולים להיות מנוכל או מורדם ועבור אזורים שבהם צבע לא ישפיע על הניידות או הבריאות של הפרט (כלומר, למעט אזורים כגון פרקים, מבנים כגון שיער או ארוליה הדרושים לתנועה מתאימים, לחלקי פה או לפתחים אחרים כגון מבני נשימה. טכניקות אלה ניתן גם להרחיב כדי לכלול לוח גדול יותר של צבעים, צבעים, ו-איפור כי הם רבים זמינים.
לבסוף, טכניקות עדינות אלה יכול לשמש לא רק כדי לתמרן צבעים על אורגניזמים קטנים, אלא גם לתמרן דפוסים (כגון פסים) באורגניזמים גדולים יחסית. זה צריך להיות מועיל למגוון רחב של חוקרים שיכולים להתאים את השיטות שלנו למחקרים שלהם של בחירה מינית, תקשורת, אותות הטרף aposematic, והקשרים אחרים בהם בעלי חיים להשתמש בצבע.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכת על ידי מימון של הקרן הלאומית למדעים (IOS-1557867 כדי LAT), מוזיאון פלורידה לתולדות הטבע, ואת אנטומולוגיה ונמטולוגיה המחלקה באוניברסיטת פלורידה. דמי הפרסום של מאמר זה מומן בחלקו על ידי הקרן הפתוחה של אוניברסיטת פלורידה להוצאת גישה.
CO2 tank | AirGas (Radnor, PA) | #CD 50 | to anesthesize spiders |
Enamel paint thinner | Testors (Vernon Hills, IL) | 75611792569 | to thin enamel paint |
Flat enamel paint | Testors (Vernon Hills, IL) | red: 075611115009, black: 075611114903, white: 075611116808 | can be thinned with enamel paint thinner |
Light microscope | Zeiss (Jena, Germany) | stemi 508 | to paint small areas with precision |
Light microscope camera | Zeiss (Jena, Germany) | Axiocam 105 color | to take picture before and after manipulation for documentation |
Light microscope camera software | Zeiss (Jena, Germany) | Zen 2 blue edition | to process pictures taken before and after manipulation |
Liquid liner eyeliner, shade “Perversion” | Urban Decay (Costa Mesa, CA) | (discontinued) | non-waterproof eyeliner which can be thinned with water; eyeliner 2 |
MegaLiner liquid eyeliner, black | WetnWild (Los Angeles, CA) | SKU# 871A | non-waterproof eyeliner which can be thinned with water; eyeliner 1 |
Micro brushes | MicroMark (Berkeley Heights, NJ) | #84648 | to allow precise painting of small areas |
Non-hardening modelling clay | Van Aken International Claytoon (North Charleston, SC) | 18165 | to stick small nail or insect pin in and flexily adjust their angles |
Small nail or insect mounting pins | BioQuip (Rancho Dominguez, CA) | #1208B7 | to glue spiders on as well as moving away spider’s appendages in front of the area to paint |
Small plastic containers such as the lids of snap-cap insect collection vials | BioQuip (Rancho Dominguez, CA) | #8912 | to mix paint and thinner to the right consistency |
Small syringe | Fisher Scientific | 1482910F | to transfer small amount of enamel thinner |
Spectralon white standard | Labsphere Inc. (North Sutton, NH) | WS-1-SL | to measure spectral properties of colors |
UV-VIS spectrophotometer | Ocean Optics (Dunedin, FL) | USB 2000 (spectrophotometer) with PX-2 (light source) | to measure spectral properties of colors |
Water soluble school glue | Elmer's (High Point, NC) | #E304 | to mount the spiders onto a nail/pin |
Wood toothpicks | Up&Up, Target Corporation (Minneapolis, MN) | #253-05-0125 | to transfer drops of enamel paint |