معلومة

لماذا لم تطور الفريسة القدرة دائمًا على التفوق على مفترسيها؟

لماذا لم تطور الفريسة القدرة دائمًا على التفوق على مفترسيها؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أستطيع أن أفهم لماذا لا تستطيع بعض الفرائس أن تتفوق على الأنواع المتطورة حديثًا. ومع ذلك ، نظرًا لوجود الفهود لفترة طويلة ، فلماذا لم تتطور فريستها لتتفوق عليها دائمًا ، مما دفع الفهود إلى الانقراض. هل يرجع السبب في ذلك إلى أن حجم عشيرة الفهد أصغر بكثير من حجم عشيرة معظم أنواع الفرائس ، مما جعل أنواع فرائسها تخضع لانتقاء طبيعي ضعيف للغاية لتتخطى الفهود؟ هل هو أن أولئك الذين يمكنهم الجري بشكل أسرع لديهم سمات بيولوجية أخرى مكلفة؟


هناك (على الأقل) ثلاثة عوامل مهمة يجب مراعاتها هنا ؛ يتطلب التطور تحت الانتقاء تباينًا جينيًا للعمل على أساسه ، ويمكن أن يعمل الاختيار على الصفات المتغايرة التي تسبب المفاضلات ، ويحدث التكيف أيضًا في المفترس. يتم تغطية الكثير من هذا في مكان آخر على هذا الموقع (بما في ذلك تأثيرات آليات التطور الأخرى) ، ولكن القليل من الإشارات المحددة تتم الإشارة إليها في التطور المشترك بين المفترس والفريسة.

التكيف والتباين الجيني

يعد الانتقاء إحدى آليات التطور ، ويحدث التكيف عندما تتطور الأنواع كاستجابة للانتقاء. لكي تحدث الاستجابة للانتقاء ، يجب أن يكون هناك تباين جيني داخل السمة ، بحيث تؤثر الجينات التي يحملها الفرد على لياقة الفرد. على سبيل المثال ، قد تكون هناك بعض الجينات التي تعطي الناقل بنية عضلية أفضل للجري السريع ، وهذا يزيد من البقاء على قيد الحياة والذي بدوره يزيد من الإنتاج التناسلي. غالبًا ما يتم التغاضي عن أهمية التباين الجيني ، ولكن يتم إبرازها من خلال معادلة المربيين. يمكن أن ينشأ التباين الجيني عن طريق طفرات جديدة ، أو يمكن أن يوجد تباينًا جينيًا ثابتًا.

الاختيار على الصفات المشتركة

نادرا ما يكون الاختيار عملية أحادية المتغير ، إن وجدت. هذا يعني أن اللياقة البدنية لا تحددها خاصية واحدة ، لذلك يمكن تحديد اللياقة في أنواع الفرائس بالسرعة التي يمكن أن تعمل بها ، ولكن أيضًا معدل الأيض ، والقدرة على التحمل ، والقدرة على اكتساب العناصر الغذائية ، والطريقة التي توفر بها العناصر الغذائية للنمو و إصلاح الخ ... يمكن أن يؤثر التباين الجيني بين السمات (الناجم عن الارتباط أو تعدد الأشكال) على الاستجابة للانتقاء ، لأن أي اختيار يعمل على سمة متغايرة يمكن أن يتسبب في التأثير على التكيف الذي يحدث في السمة البؤرية (تقوية ، أو إضعاف ، أو تحييد ، أو حتى عكس اتجاه الاستجابة). لذلك ، إذا كانت سرعة الجري ذات سمات أخرى قد يكون من الصعب الاختيار لزيادة سرعة الجري. فكر في الرياضيين ، أشك في أن يوسين بولت يمكن أن يركض بسرعة 10000 متر مثل مو فرح والعكس صحيح ، لأن هناك مفاضلة بين السرعة والقدرة على التحمل.

التكيف في الأنواع الأخرى

لو أدى الانتخاب إلى زيادة السرعة في أنواع الفرائس ، مما سيعزز الانتقاء لزيادة السرعة في المفترس. يسمى هذا بسباق التسلح التطوري ، حيث يتفاعل التطور التكيفي لنوعين مما يتسبب في التكيف والتكيف المضاد. على سبيل المثال ، قد تنتشر الجينات التي تسمح بالجري الأسرع عبر مجموعة من الغزلان (الفريسة) لأن الحاملات أكثر عرضة لتجاوز الأسد (أو الغزلان الأخرى) ، ولكن هذا سيزيد من الانتقاء على الأسود (المفترس) لزيادة السرعة (أو التبني) استراتيجيات أخرى) من شأنها نشر الجينات لجعل الأسود أسرع (استخدم استراتيجيات أخرى) ؛ والنتيجة هي التكيف والتكيف المضاد بين مجموعات الغزال والأسد.

هناك سلسلة صغيرة هنا عن بوتش برودي ودراساته حول سباقات التسلح التطورية بين ثعابين الرباط والنيوت السامة. سيكون من الجيد قراءة فرضية الملكة الحمراء ، التي تصف كيف يجب أن تستمر الأنواع ، في ظل التفاعل مع الأنواع الأخرى ، في التطور فقط لمنع الانقراض. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن أنواع الفرائس غالبًا ما تحتوي على أكثر من نوع مفترس واحد (وغالبًا ما تحتوي الأنواع المفترسة على أكثر من فريسة واحدة) ؛ التفاعل والشبكات ذات التطور المشترك معقدة. ما قد يكون قابلاً للتكيف في بعض التفاعلات قد يكون أيضًا غير قادر على التكيف مع التفاعلات الأخرى (انظر متخصص و اختصاصي، و الاختيار على الصفات المشتركة).


هناك سببان لهذا: المقايضات التطورية والتطور المشترك ("فرضية الملكة الحمراء" ، كما ذكر في التعليق أعلاه من قبل لويجي).

تصف المفاضلة التطورية المواقف التي لا يمكن أن تزيد فيها سمة واحدة دون انخفاض في واحدة أو أكثر. بعض الأمثلة الافتراضية:

  • قد تساعد الأرجل الأطول في الجري بشكل أسرع ، ولكن تجاوز نقطة معينة ، سيزيد من خطر الإصابة ، ويقلل من البقاء على قيد الحياة ؛
  • قد يؤدي انخفاض وزن الجسم إلى زيادة السرعة القصوى ، ولكن بعد نقطة معينة ، سيقلل من تحمل الجوع ؛
  • قد تساعد المزيد من العضلات في التسريع ولكنها ستزيد من متطلبات الطاقة.

كل التغييرات لها تكاليف وفوائد. في الحالات التي تكون فيها نتيجة حدث ما هي ببساطة "نجاح / فشل" ، هناك بالتالي حافز تطوري للتطور ليكون فقط جيد بما فيه الكفاية. بمجرد أن تصبح جيدًا بما يكفي ، فإن التحسن لا يؤدي إلا إلى زيادة التكلفة (أنا أبالغ في تبسيط هذا قليلاً).

التغيير في المحرك الخارجي سيغير توازن التكلفة والفائدة ، ويحول الضغط التطوري. على سبيل المثال ، عندما تغيب الحيوانات المفترسة (سكان الجزر) تصبح الطيور أحيانًا بلا طيران ، لأن إحدى مزايا الطيران (الهروب من الحيوانات المفترسة) لم تعد سارية.

يحدث الشيء المثير للاهتمام عندما يكون "المحرك الخارجي" كائنًا حيًا آخر قادرًا أيضًا على التطور. في هذه الحالة تحصل فجأة على سباق تسلح تطوري حيث يتعرض كل جانب باستمرار لضغط انتقائي ليكون أفضل قليلاً من الآخر ، وهو هدف متحرك. لذلك تحصل على حالة سباق تسلح (أو انقراض جانب أو آخر). تم تسمية فرضية الملكة الحمراء على اسم اقتباس من الملكة الحمراء في "أليس عبر الزجاج ذي المظهر" (كارول ، 1871):

الآن ، هنا ، كما ترى ، يتطلب الأمر كل ما يمكنك القيام به ، للبقاء في نفس المكان.

باستخدام مثال الأسد والغزال: تجري الأسود بسرعة كافية لاصطياد أبطأ الغزلان وأكلها. الغزلان المتبقية في المتوسط ​​أسرع ، لأي سبب (أسباب). ستكون بعض هذه الأسباب وراثية وسيكون الجيل القادم من الغزلان أسرع. سوف تموت أبطأ الأسود جوعًا ، وستكون بعض الأسباب التي تجعل الأسود المتبقية أسرع قابلة للتوريث ، لذا سيكون الجيل التالي أسرع قليلاً ، وبعد ذلك ستعود إلى حيث بدأت. اشطف و كرر.

من الواضح أن الافتراس يعمل على نطاق زمني أسرع بكثير من الاختيار ، لذلك لا يحدث هذا دائمًا (وضع الثعلب في حظيرة الدجاج لن يؤدي إلى تطور الدجاج السريع).

يمكن رؤية "سباقات التسلح" ذات التطور المشترك في التفاعلات بين المفترس والفريسة ، والتقليد وغير ذلك الكثير (بما في ذلك على سبيل المثال تطور الجنس ، ولكن هذا خارج عن موضوع هذه الإجابة).


هناك كلا من التكاليف و فوائد القدرة على الجري بشكل أسرع ، سواء كحيوان مفترس أو كحيوان فريسة. باختصار ، الحفاظ على العضلات الكبيرة اللازمة لتجاوز الفهد في كل مرة مكلف من الناحية الأيضية.

لذلك لا يتعلق الأمر بالقدرة على ذلك دائما تجاوز حيوان مفترس - إنها مسألة كيفية تخصيص الموارد الثمينة على النحو الأمثل إما لعضلات الجري المكلفة من الناحية الأيضية أو لأشياء أخرى مثل الرعي والبصر والدماغ وما إلى ذلك. بعض في ذلك الوقت بشكل عام جيد بما يكفي لأن تعيش معظم الحيوانات المفترسة لفترة طويلة بما يكفي لإنتاج الجيل التالي من النسل.


يجب أن تكون الحيوانات المفترسة دائمًا صيادين أفضل بكثير من الفريسة - يجب أن تأكل كل بضعة أيام بعد كل شيء. لكن يمكنهم فقط الحصول على أفضل ما في الأمر.

يميل توازن أعداد الحيوانات المفترسة / الفريسة إلى الظهور كمنافسة حيث إذا كانت الحيوانات المفترسة فعالة للغاية فإنها ستقتل الفريسة. إذا حدث ذلك فإنهم يبدأون في الموت جوعا.

إذا تجاوزت الفريسة الحيوانات المفترسة (أو على الأقل هربت طوال الوقت) ، فإن الحيوانات المفترسة سوف تموت جوعاً. ثم يتكاثرون حتى يصبح هناك الكثير بحيث يأكلون كل العشب / الغطاء النباتي ثم يموتون.

في حين أن كلاهما قد حدث بالتأكيد في التاريخ الطبيعي ، ما هو أكثر استقرارًا للحيوانات المفترسة والفريسة للتطور في المنافسة مع بعضها البعض بحيث تبدو مجموعاتها وكأنها توازن مستقر. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فسيختفي أحدهم. ثم لاحقًا عن طريق الهجرة سيأتي حيوان آخر ليحل محلهم.


بشكل عام ، ستكون الحيوانات المفترسة دائمًا أسرع من الفريسة عند مستوى معين من التطور البيولوجي (أو التكنولوجي). هذا ، في الواقع ، يتبع من الملاحظات الواضحة:

  1. تستهلك العواشب طعامًا ذا كثافة طاقة منخفضة. هذا يعنى:

    أ. يقضون نسبة كبيرة من وقتهم في تناول الطعام ومعالجته.

    ب. يجب أن يتواجد مخزون كبير من الدهون والمياه في جسم العاشبة حتى يتمكن من إطعامه على الإطلاق.

    يساهم هذان العاملان في ميل الأنواع العاشبة إلى الحصول على أجسام أكبر (لاستيعاب المعدة والأمعاء والغدد اللعابية الكبيرة ومرافق المعالجة الأخرى).

  2. من ناحية أخرى ، تعتمد الحيوانات المفترسة على الأطعمة ذات الطاقة العالية الكثافة. لا يحتاجون إلى جهاز هضمي معقد ، وبالتالي يمكنهم تطوير قوة عضلية أفضل إلى نسب الوزن. يمكنهم أيضًا أن يسمحوا لأنفسهم بأن يكونوا أصغر بكثير من العواشب. بشكل أساسي ، إنها بالضبط حالة "السيارة الرياضية" مقابل "شاحنة العمل".
  3. ليس من المستغرب أن تشبيه "السيارة الرياضية" مقابل "الشاحنة" يعمل في الاتجاه الآخر أيضًا: الحيوانات العاشبة الكبيرة (الفيلة ، فرس النهر ، إلخ) آمنة بشكل أساسي من أي مفترسات موجودة ، نظرًا لحجمها الكبير ووزنها.

ينطبق المنطق أعلاه على "الحالة المستقرة" التطورية ، ومع ذلك يمكن للأنواع بالطبع تغيير أدوارها في النظام البيئي في ظل الظروف المناسبة. الباندا هو أحد الأمثلة الجيدة على الحيوانات آكلة اللحوم التي تحولت إلى آكلة أعشاب: يمكن للمرء أن يقول ، أن كل فرائسها كانت قادرة على "تجاوزها". :-)


ELI5: لماذا & # x27t أسرع حيوان في العالم حيوان فريسة ، وهذا من شأنه أن يسمح لهم بالتفوق على جميع الحيوانات المفترسة بشكل صحيح؟

لماذا الفهد هو أسرع حيوان على الأرض ، والصقر هو أسرع حيوان على الإطلاق؟ أليس من الأفضل أن تكون الفريسة سريعة لتعيش؟ لماذا يعتبر أسرع حيوان دائمًا مفترسًا؟

يمكن أن تعيش أنواع الفرائس (كنوع) من خلال إنجاب المزيد من النسل. طالما يصل ما يكفي إلى مرحلة النضج والتكاثر ، تستمر الأنواع. ضغطهم التطوري هو أن يكونوا أكثر خصوبة (إلى حد ما) بدلاً من استخدام الموارد لتصبح أسرع وأقوى وأكبر. كنوع ، من الأفضل إنجاب المزيد من الأطفال بدلاً من أن يصبحوا أسرع كأفراد.

من ناحية أخرى ، ستعاني الحيوانات المفترسة كنوع إذا كانت خصوبتها مرتفعة للغاية - إذا كان هناك عدد كبير جدًا من الفهود ، فلن يحصل الفهد على ما يكفي من الطعام على المدى الطويل. بدلاً من ذلك ، فإن الضغوط التطورية تجعلهم ناجين بشكل أفضل كأفراد ، لذا فهم يتحسنون في أن يصبحوا أسرع وأقوى وما إلى ذلك بدلاً من الحصول على فضلات أكبر ، ووضع المزيد من البيض ، وما إلى ذلك.

بالطبع ، الأمر ليس بهذه البساطة ، وأنواع الفرائس لديها بعض الضغط التطوري لتزداد سرعتها حتى لا يجلسوا على البط ، ولكن ليس على حساب انخفاض الخصوبة.

أعتقد أنه & # x27s لأن السرعة ليست العامل الوحيد في النجاة من مواجهة مع حيوان مفترس. الرشاقة على سبيل المثال مهمة جدًا ، بالإضافة إلى القدرة على التحمل. الفرائس مثل Thompson & # x27s Gazelle هي أكثر رشاقة من الفهود ويمكن أن تتفوق عليها بمرور الوقت بسبب القدرة على التحمل الأفضل.

تتطلب السرعة التضحية ، يجب أن يكون الحيوان هزيلًا للغاية وقويًا ليكون سريعًا بشكل لا يصدق.

هذا يجعلها صيادًا ممتازًا ، ولكنها أيضًا مشكلة إذا كان هناك تراجع قصير في الطقس وأصبحت الفرائس نادرة. لا توجد احتياطيات من الدهون ، كما أن معدل حرق الطاقة مرتفع أثناء الراحة. يتضور الحيوان جوعًا بسرعة ولديه قدرة ضعيفة على التحمل.

في النهاية يصبح من الأفضل التوقف عن محاولة تجاوز السرعة الشيطانية وتجربة تكتيك آخر. تنمو بشكل كبير جدًا بحيث يتعذر عليهم إنزالها. اجتمعوا في قطيع حتى لا يتمكنوا من الوقوف خلفك. اعمل على خفة الحركة لقفز الحيوان بكل سرعة. اصغر حجمًا حتى لا يطاردك في الثقوب. فقط تزاوج منهم الجحيم.

من المؤكد أن بعض الحيوانات المفترسة سريعة للغاية ، لكن هذه ليست الأداة الوحيدة في ترسانتها التطورية.

لأن التطور لا يحسن & # x27t ، فإنه يقول & quot جيد بما فيه الكفاية & quot. لكي يحدث التطور ، يجب أن تحدث سمة بشكل طبيعي من خلال طفرة عشوائية. يجب أن يوفر هذا التغيير فائدة لقدرة الحيوان على التكاثر ، وقدرة هذا الحيوان على التكاثر ، وما إلى ذلك. إذا لم & # x27t ، فلن يتم اختيار & # x27t من أجله ، وإذا كان ضارًا فسيتم اختياره مقابل.

لم تكن الحيوانات المفترسة في الواقع ذات أهمية لضغط الاختيار على الفريسة. إنهم يمثلون ضغطًا مطلقًا ، لكن إلى حده فقط. إن أقوى ضغط على أنواع الفرائس هو توافر الغذاء. القدرة على أن تكون سريعًا تستهلك الكثير من الموارد ، مما يعني أنها تتطلب المزيد من الطعام. تميل أيضًا إلى طلب حجم أصغر ، لأنه من الصعب نقل الكثير من الوزن ، وكونك أصغر يعني أنك تفقد الحرارة بسهولة أكبر في الغلاف الجوي ، وبالتالي تحتاج إلى حرق موارد إضافية للحفاظ على حرارة جسمك والحفاظ على عمل كل شيء بصورة صحيحة. ومع ذلك ، فإن النباتات هي مصدر غذاء غير فعال للغاية. عليك أن تأكل الكثير منها ويستغرق هضمها وقتًا طويلاً. هذا يعني أنه كلما تطوّرت السرعة بشكل أفضل ، كلما كان بوسع فصلك و # x27 تحمّل أن تكون أصغر ، وكلما زاد الوقت الذي تقضيه في تناول الطعام ، مما يجعلك في الواقع أكثر عرضة للافتراس.

لتطوير السرعة ، تحتاج أولاً إلى تطوير مصدر طاقة أكثر كفاءة من النباتات. وهذا هو المكان الذي تأتي منه الحيوانات المفترسة. يعني التحول إلى تناول اللحوم قضاء وقت أقل بكثير في الأكل لأن اللحوم مصدر طاقة أكثر كفاءة من النباتات. ومع ذلك ، أنت الآن & # x27 مفترسًا سريعًا ، وليس آكليًا عشبيًا سريعًا. وفي الوقت نفسه ، تختار الحيوانات المفترسة السرعة بشكل طبيعي لأنهم بحاجة إلى أن يكونوا قادرين على بصمة فرائسهم - لكن هذا & # x27s ليس صحيحًا في جميع المواقف. على سبيل المثال ، تميل الحيتان إلى أن تكون بطيئة جدًا ، على الرغم من أنها & # x27re آكلة اللحوم ، لأن الأشياء التي تأكلها صغيرة جدًا وبطيئة جدًا بحيث يمكنها السباحة مع فتح أفواهها وترك الطعام يعلق في البالينات.

تميل الحيوانات العاشبة إلى تفضيل استراتيجيات أخرى ، مثل كونها قاذورات دبابات تسبب ألمًا في الحمار لإسقاطها (الأبقار والفيلة والزرافات) وحيث تصبح فعالة ضدهم ، ستحتاج الحيوانات المفترسة إلى تطوير المتانة والقوة المطلقة بأنفسهم. أو يجري القرف متستر التي هي ألم في المؤخرة تجدمثل القوارض. عادةً ما تستخدم القاذورات المخادعة & quot؛ لديك الكثير والكثير من الأطفال & quot؛ - بشكل أساسي ، يكون لديك الكثير من الأطفال بحيث لا يمكن للبوم & # x27t أن تأكلهم جميعًا. هناك المزيد من الاختلافات الفريدة والمثيرة للاهتمام في هذه الاستراتيجيات أيضًا. على سبيل المثال، ماجيكادا تظل الأنواع نائمة لفترات تبلغ حوالي 15 عامًا ثم تظهر جميعها مرة واحدة في موجة تزاوج ضخمة. السكون الطويل يمنع الأنواع التي تأكل بشكل حصري ماجيكادا من التطور ، لأنها مصدر غذاء غير موثوق به وأن الأنواع المفترسة سوف تتضور جوعاً حتى الموت في الفترات الوسيطة.


هذا يمكن أن يذهب جدا ، جدا مظلمة ، لكنها أيضًا صحيحة بشكل أساسي في العالم الطبيعي. ربما يريد مجتمع فريستك التخلص من عناصر معينة. ربما يكونون قدريين ويشعرون أن الأقوى فقط هم من يستحقون العيش. (قد يمنحك الوكيل المسبق لكريستوفر أنفيل بعض الإلهام.)

يحتوي تاريخ البشرية على الكثير من الأمثلة على التضحية البشرية التي يمكنك استخدامها للإلهام. يمكن أن تكون التضحيات إرادة ، أو غير ذلك (هؤلاء الأخيرون عادة ما يكونون أسرى حرب). يمكن أن ينجح هذا بشكل خاص إذا فعلت الحيوانات المفترسة شيئًا ما للفريسة في المقابل ، إلى جانب مجرد "تكريمهم". ربما هناك حيوانات مفترسة "جيدة" وحيوانات مفترسة "سيئة" ، وترى الفريسة أنها تأكل من قبل مفترسين "سيئين" لأن الحيوانات المفترسة "الطيبة" المرعبة يمكن أن تحميها من أن تلتهمها الحيوانات المفترسة "السيئة".


مدونة التطور البشري

نظرية التشوير: كيف تتواصل الحيوانات المفترسة مع مفترساتها

(يمكن العثور على مناقشة أطول للتواصل مع الحيوانات في كتابي).

ليس من المستغرب أن تتواصل الحيوانات مع بعضها البعض ، لكننا عادة ما نفكر في التواصل مع الحيوانات بين أفراد من جنسهم. اتضح أن الحيوانات المفترسة وفرائسها قد طورت أنظمة اتصال معقدة أيضًا.

أنا خطير!

طور عدد قليل من الحيوانات المفترسة طرقًا للسماح لمفترساتها المحتملة بمعرفة أنها خطيرة وقد يكون من الأفضل أن تتحرك وتختار هدفًا آخر.

ربما تكون الأفعى الجرسية هي أوضح مثال على ذلك. الأفاعي الجرسية هي نفسها مفترسة ، لكن نداءها الخشخي المميز ليس بالتأكيد جزءًا من مطاردتها. لماذا يريدون الإعلان عن وجودهم لفريستهم ؟!

تعتبر الأفاعي الجرسية ، على وجه الخصوص الأحداث ، أهدافًا متكررة للصقور والنسور والغربان والراكون والذئاب والظربان وحتى الثعابين الأخرى. باستثناء الأفاعي السوطية (التي طورت مناعة ضد سم الأفعى الجرسية) ، فإن كل هذه الحيوانات المفترسة تتعرض لخطر كبير جدًا عند اصطياد أفعى الخشخاش السامة جدًا.

الأمل الوحيد في القبض على أفعى من دون أن تموت في هذه العملية هو التسلل إليها. عندما يتم رصد تهديد ، يهز القاتل ذيله ويصدر صوتًا واضحًا جدًا. من الواضح أن الحيوانات المفترسة قد تعلمت هذه الإشارة لأنها تتراجع دائمًا تقريبًا ، بدلاً من المخاطرة بالتعرض لإصابة قاتلة.

أنا سام!

بينما أرغب في التركيز على التواصل المتعمد في هذا المنشور ، سأكون مقصراً إذا لم أذكر على الأقل شيئًا يسمى التلوين الموضعى. هذه ظاهرة يطور فيها حيوان الفريسة آلية دفاع ضد المفترس وطريقة لإيصال هذا الدفاع إلى مفترساتهم.

وأشهر مثال على ذلك ضفادع الأشجار السامة في غابات الأمازون المطيرة. هؤلاء الرجال الصغار يفرزون سمومًا قوية للغاية في جلدهم. هذه الإفرازات سامة لدرجة أن القبائل الأمازونية تمسح سهامها على ظهور هذه الضفادع لصنع سلاح فتاك حقًا.

قيمة السم واضحة: إذا أكل حيوان مفترس الضفدع ، فسوف تموت. ومع ذلك ، حتى عندما يعمل السم كما ينبغي ، يظل الضفدع ميتًا. أفضل طريقة لاستخدام رادع سام هي تدريب الحيوانات المفترسة على عدم أكلك في المقام الأول.

هذا هو المكان الذي يأتي فيه تلوينها اللامع. لقد طورت الضفادع السامة ألوانًا بغيضة بحيث يمكن التعرف عليها قدر الإمكان ، على عكس التمويه تمامًا. هذا التلوين ثم & # 8220trains & # 8221 الحيوانات المفترسة للتعرف على الضفادع وتجنبها.

لا يتعلق هذا التدريب بالتعلم الحقيقي: لن ينجو المفترسون من عملية & # 8220learning & # 8221. بدلا من ذلك ، هو كذلك تطوري التعلم. من خلال الطفرة والاختيار ، تطور الحيوانات المفترسة سلوكيات التجنب. الحيوانات المفترسة التي لا تنفر من الضفادع تأكلها وتموت ، في حين أن الحيوانات المفترسة التي تميل وراثيًا لتجنبها تبقى على قيد الحياة وتترك ذرية.

بمجرد أن يتم هذا التدريب ، فإن ضفادع الأشجار السامة تترك وحدها إلى حد كبير من قبل الحيوانات المفترسة. اكتمل & # 8220comm Communication & # 8221.

آخر شيء عن التلوين. تميل الطبيعة بشكل شائع إلى مكافأة الغشاشين والإعلان عن السموم ليس استثناءً. بعد أن يواجه أحد الأنواع مشكلة تطوير السم ومن ثم تدريب الحيوانات المفترسة على تجنب أكلها ، يمكن للآخرين حمل السموم على الظهر. هناك أيضًا أنواع من ضفادع الأشجار ذات الألوان الزاهية ولكن بدون سم. هؤلاء هم المستغلون في الطبيعة و # 8217s وهذا المصطلح يسمى تقليد باتيسي.

(هل يمكنك معرفة أي من هذه الضفادع سامة؟ ولا الحيوانات المفترسة لها كذلك. الجواب: الصف العلوي جميع الأنواع السامة ، والصف السفلي كلها مقلدات غير سامة.)

أنا سريع وصحي!

بالنسبة لبعض أنواع الفرائس ، سيكون من السخف التظاهر بالعدوانية والتظاهر بأنه يمكنك محاربة المفترس. تخيل فأرًا يحاول إقناع قطة بأنه ضخم وصعب وسيقاوم.

ومع ذلك ، فقد طورت بعض الحيوانات المفترسة وسائل لإخبار القتلة المحتملين ، "أراك. أنا أسرع منك. لا تهتم بمحاولة مطاردتي لأن لدي السبق وسوف تضيع طاقتك فقط ". تسمى هذه الظاهرة بنظرية الإشارة وعادةً ما تتضمن هذه العروض حيوانًا فرائسًا ينخرط في مآثر القوة لتظهر للحيوانات المفترسة أنها قوية و / أو سريعة و / أو نبهت إلى وجودها.

أحد أشهر الأمثلة على نظرية الإشارة هو سلوك في الغزلان يُدعى stotting or verking.

الفهد المفترس الرئيسي للغزلان هو الفهد. يمكن للفهد أن يركض أسرع من الغزال ، ولكنه أقل قدرة على التحمل ولا يمكنه الحفاظ على السرعة أثناء الدوران. هذا يعني أن الفهد يجب أن يتسلل إلى الغزال خلسة ويقوم بهجوم مفاجئ مفاجئ إذا كانت ستقبض عليه. إذا كان للغزال السبق ، فلن يكون للفهد فرصة.

عندما يرصد الغزال الفهد المطارد ، سيبدأ في القفز عالياً جدًا ، بشكل مستقيم في الهواء. إنه مشهد رائع إلى حد ما ، في الواقع. للوهلة الأولى ، يبدو هذا نوعًا من الغباء. ها هو هذا الغزال يطارد من قبل الفهد ، وعندما يلاحظ ، بدلاً من الهروب ، فإنه يجعل نفسه واضحًا بشكل لا يصدق للفهد.

ومع ذلك ، فإن ما سيحدث بعد ذلك يوضح الغرض من الوقف: يتخلى الفهد عن الصيد ويبتعد. التنجيد هو طريقة الغزال لإخبار الفهد أنه يراها ، وأن له السبق ، وأن المطاردة ستكون بلا جدوى.

انا صادق!

غالبًا ما يشار إلى التنشيف على أنه إشارة "صادقة" لأنه نظرًا لأنه يجب أن يكون الغزال في حالة بدنية جيدة لأداء الإشارة ، فهو عرض حقيقي للياقة البدنية. هذا مثال رائع على التطور المشترك لأن الغزال قد تطور لأداء الإشارة وطور الفهد القدرة على تفسيرها. كلا النوعين يستفيدان من هذا الاتصال لأنه تم تجنيبهما عناء مطاردة غير مثمرة.

يسعد الغزال أن يطور طريقة لتجنب الاضطرار إلى تجاوز الفهد في كل مرة ، ويسعد الفهد أن يطور طريقة لتقليل سجله في الصيد الفاشل. مطاردات هي مكلفة للطاقة بعد كل شيء كما أنها عالية جدا وواضحة. بعد مطاردة ، كل حيوان فريسة محتمل في المنطقة يدرك فجأة الفهد. يحصلون على طلقة واحدة. إذا لم ينجح الأمر ، فربما لن يكون هناك أي مطاردة ناجحة بقية ذلك اليوم.

التواصل عن الحيوانات المفترسة

ينقل Stotting أيضًا أشياء أخرى إلى الحيوانات القريبة. وبطبيعة الحال ، فإن الشق يحذر زملائه من الغزلان من وجود فهد في المنطقة. قد يكون هذا هو السبب في أن السلوك قد تطور أولاً ثم تعلمه الفهود لاحقًا ، لكننا على الأرجح لن نعرفه على وجه اليقين. علاوة على ذلك ، قد يكون التمزق جزءًا من سلوك التودد للغزلان. نظرًا لفائدته في تجنب الافتراس وفي توفير الطاقة ، يبدو أن التعفن يمثل عرضًا جيدًا للياقة البدنية مثل أي شيء آخر.

العديد من أنواع الغزلان ليست الحيوانات الوحيدة التي تملأ. يُعتقد أن جميع أقاربهم المشقوقون ، إمبالا ، وظباء ، وأغنام برية. على الرغم من أن التدجين يبدو أنه قد قلل من التَّقطُّع في مواشي الأغنام البالغة ، إلا أن صغار الحملان تميل إلى الانخراط بشكل دوري في سلوك القفز التشنجي الغريب الذي يبدو مرحًا وقد يكون من بقايا غريزة التوقف. تم اكتشاف أشكال أخرى من إشارات ردع المطاردة في الطيور المتحركة ، والطيور الأوروبية الآسيوية ، والأرانب ، والفئران ، والسحالي ذات الذيل المجعد ، وحتى أسماك الغابي.

كما كتبت من قبل ، فقد تبين أن قرود ديانا تصدر مكالمات محددة لتحذير أقرانهم القرود من أنواع معينة من الحيوانات المفترسة. تتضمن مفرداتهم دعوات مميزة لكل من مفترسيهم الرئيسيين.

ومن المثير للاهتمام ، أن اثنين من الحيوانات المفترسة لقرد ديانا & # 8211 النمور والنسور & # 8211 يصطادون بهجوم مفاجئ. وبناءً على ذلك ، فقد "تعلموا" ما تعنيه المكالمات وعندما يسمعون القرود تصدر تلك المكالمات ، يتخلون عن الصيد. وبالتالي ، فإن هذه الدعوات تعمل أيضًا كرادع مطاردة لتلك الحيوانات المفترسة ، على عكس الشق في الغزلان.

ومع ذلك ، فإن الشمبانزي يصطاد أيضًا قرود ديانا ، لكنهم يفعلون ذلك من خلال المطاردة والمطاردة المستمرة ، وليس الهجمات المفاجئة. وبالتالي ، فإن مكالمات التحذير لا تثنيهم على الإطلاق. بالنسبة للشمبانزي ، لا يعتمدون على عنصر المفاجأة على أي حال ، لذا لا يهتمون كثيرًا إذا كانت الديانا تدرك أنه يتم اصطيادها.

في حين أن نظام إنذار قرد ديانا هذا قد تطور بشكل شبه مؤكد كتحذير لأشخاص معينين ، فإن الحيوانات المفترسة قد "تعلمت" ما تعنيه. بالنسبة للنسور والنمور ، تنتهي اللعبة عندما يتم رصدها ولذا يستسلمون ويمضون قدمًا.

تعتمد نظرية التشوير على صدق الإشارات. ماذا لو تجولت قرود ديانا لإجراء مكالمات النسر بشكل عشوائي ، فقط لحماية نفسها في حالة عدم وجود نسر في الجوار؟ بعد فترة ، تفقد النسور تدريبها ولن يتم ثنيها عن الهجوم بناءً على المكالمات وحدها. قد تجد قرود ديانا غير الشريفة نفسها ضحايا لهجمات النسر ، وربما في كثير من الأحيان أكثر من الصدفة وحدها لأن المكالمات قد تكون في الواقع جذب النسور. إذا كان سلوك الغش وراثيًا ، فسرعان ما ينتشر الخداع من السكان ويعاد التوازن. وبالتالي ، فإن الصدق يدوم ذاتيًا في نظرية الإشارة.

التنصت

ومن المثير للاهتمام ، أن بعض الحيوانات يبدو أنها تطورت "للتنصت" على نداءات التحذير من الحيوانات المفترسة التي تصدرها أنواع أخرى. هناك نوع من الإغوانا في جزيرة مدغشقر طور سمعًا محترمًا للغاية ، على الرغم من حقيقة أنهم لا يصطادون باستخدام الصوت ، ولا يتواصلون فيما بينهم باستخدام أي اتصال سمعي.

ومع ذلك ، فهم يستجيبون لنداءات التحذير من المفترس لنوع من طيور صائد الذباب التي تعيش أيضًا في الجزيرة. أحيانًا يتم افتراس كل من الإغوانا وصائد الذباب من قبل الطيور الجارحة الكبيرة - الطيور الجارحة. لم تطور الإغوانة أبدًا نداء تحذير للطيور الجارحة لأنها لم تكن مضطرة لذلك. يمكنهم فقط الاستماع إلى المكالمات التي أجراها صائدو الذباب.

تمامًا مثل الضفادع غير السامة التي تحاكي السامة ، الغشاشون علبة تزدهر.


لماذا لم يصنع التطور خلد الماء آخر؟

نُشر في الأصل في Nautilus في 14 سبتمبر 2017.

يتجول هذا المخلوق الصغير الأشعث من خلال الفرشاة خلال ليلة سيلفان ، ويضع أنفه في مكان ، ثم في مكان آخر ، باحثًا عن رائحة ...


شكر وتقدير

شكر خاص لـ John Calambokidis و Ari Friedlaender و David Johnston وطاقم Research Vessel Truth لقيادة العمليات الميدانية إلى Jo Welsh على عينات الأنشوجة إلى Madison Bashford و Ben Burford و Diana Li للمساعدة التجريبية لـ Jake Linsky للمساعدة التحليلية لـ جيسيكا بندر عن الرسوم التوضيحية لأسد البحر ولأليكس بورسما في بقية الرسوم التوضيحية. يجب تقديم الشكر إلى المراجعين الثلاثة المجهولين الذين عززت اعتباراتهم الدقيقة المخطوطة. تم تمويل هذا العمل من خلال منحة NSF Integrative Organismal Systems 1656691 ، و Office of Naval Research Young Investigator Program Grant N000141612477 ، وزمالات Terman and Bass من جامعة ستانفورد. تم تنفيذ جميع الإجراءات بموجب المبادئ التوجيهية المؤسسية لرعاية الحيوان واستخدامه وترخيص خدمة المصايد البحرية الوطنية رقم 16111.


لماذا نتقدم في العمر

كما قرأت في الفصل الأخير ، فإننا نتقدم في العمر لأنه في كل مرة تتكاثر فيها خلايانا ، تقصر التيلوميرات لدينا. كل تقصير في التيلومير يؤدي إلى ضعف متزايد في الأداء الخلوي. هذه ، باختصار ، هي نظرية التيلومير للشيخوخة ، وهي تخبرنا بقدر هائل عن كيفية تقدمنا ​​في العمر ، كما سترون في بقية هذا الكتاب.

ومع ذلك ، في هذا الفصل ، أود أن أتناول تحويلًا موجزًا ​​لطرح سؤال آخر: لماذا نتقدم في العمر؟ تميل النظريات السابقة للشيخوخة إلى تجنب هذا السؤال. إذا كنا نتقدم في السن بسبب البلى أو الجذور الحرة ، فإن الإجابة واضحة: نحن نتقدم في العمر لأن الشيخوخة أمر لا مفر منه. على الرغم من الجهود التي تبذلها أجسامنا ، فإن الضرر المتراكم يتغلب في النهاية على قدرتنا على إصلاح هذا الضرر.

لكن نظرية التيلومير للشيخوخة تجعل السؤال عن سبب تقدمنا ​​في العمر أكثر إثارة للاهتمام. تحتوي جميع خلايانا على جين الإنزيم تيلوميراز. يمكنهم التعبير عن الإنزيم تيلوميراز ، تمامًا كما تفعل الخلايا الجرثومية والجذعية. لكنهم لا يفعلون. على ما يبدو ، فإن أجسامنا ، بدلاً من الشيخوخة كنتيجة لعملية جسدية حتمية ، هي في الواقع ، مصمم إلى العمر. أجسادنا تتقدم في العمر عن قصد.

التفكير التطوري

& # 8220 التطور أذكى منك. & # 8221 ليزلي أورجيل ، عالمة الأحياء التطورية

في أي وقت نسأل عن سبب حدوث شيء ما في علم الأحياء ، فإننا نسأل سؤالًا تطوريًا. إن عمل كل كائن حي على هذا الكوكب هو نتيجة لمليارات السنين من التطور ، وكل جانب من جوانب جسمك تقريبًا هو نتيجة أعمال التطور التي لا هوادة فيها. إذا لم يكن للشيخوخة معنى تطوريًا جيدًا للأنواع ، فلن تتقدم الكائنات الحية في العمر. بطريقة ما ، تجعل الشيخوخة من المرجح أن تتكاثر جيناتنا وأن جنسنا سيبقى على قيد الحياة.

السؤال عن السبب يمكن أن يبدو وكأنه لعبة أطفال لا نهاية لها ، ولكن في علم الأحياء ، تنتهي الأسباب عمومًا بتفسير تطوري.

ج: لأننا لم نأكل منذ فترة.

س: لماذا لا يجعلك الأكل جائعا؟

ج: لأنك عندما لا تأكل ، فإن جسمك ينتج كمية أقل من اللبتين ، وهذا يجعلك تشعر بالجوع.

س: لماذا يقوم جسدك بذلك؟

ج: لأن الحيوانات التي لم تجوع لم تعمل بجد للعثور على الطعام ، ولم تنجو لتتكاثر ، بينما نجت الحيوانات التي جاع. ورث الناس هذه الصفة من أسلافهم من الحيوانات.

لاحظ أنه من المغري جدًا أن تقول إن جسمك "يريد" منك أن تأكل أو أن التطور "يريد" منك أن تأكل. سأستخدم هذا الاختصار من حين لآخر ، ولكن من المهم أن نتذكر أن قول "أريد" هو اختصار مناسب فقط. لا "يريد" التطور أي شيء ، ولكن إذا لم تأكل ، فلن تنجو جيناتك. في هذا الفصل نسأل ، "لماذا يريد أجسادنا أن يتقدم في العمر؟" لكن هذا اختصار. السؤال الحقيقي هو: لماذا نجت الحيوانات التي تقدمت في العمر وتغلبت على الحيوانات التي لم تتقدم في العمر؟ لماذا تجعل الشيخوخة نوعًا ما (وجيناته) أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة؟

نظرًا لأن الحيوانات متعددة الخلايا بدأت بالشيخوخة منذ مليارات السنين ، فإن أي إجابة على السؤال عن سبب تقدمنا ​​في العمر هي إجابة تخمينية بطبيعتها. لكن طرح السؤال يمكن أن يعلمنا الكثير عن التفكير التطوري وطبيعة العملية التطورية.

التكلفة التطورية-المنفعة

لماذا لا تكون الأسود أسرع؟ يمكن أن تجري الأسود بسرعة مذهلة تبلغ خمسين ميلاً في الساعة لرشقات نارية قصيرة ، لكن فرائسها بنفس السرعة. يمكن أن يركض Wildebeest بسرعة خمسين ميلاً في الساعة أيضًا. يمكن أن يركض الحمار الوحشي وجاموس الرأس حوالي أربعين ميلاً في الساعة. نظرًا لأن الأسود تنجو بمطاردة الفريسة ، فلماذا لم تتطور لتجري بسرعة مثل الفهد ، الذي يمكنه الركض سبعين ميلاً في الساعة؟

لأنه ، كما هو الحال مع كل شيء في التطور ، هناك مقايضات. يمكن أن تصل الفهود إلى سرعات لا تصدق لأن أجسامها النحيلة ورؤوسها الصغيرة وأرجلها الطويلة النحيلة هي ديناميكية هوائية للغاية. لديهم قلوب كبيرة ورئتين كبيرتين وفتحات أنف للسماح لعضلاتهم بالبقاء بالأكسجين بهذه السرعات. لكن هذه الفوائد لها ثمن. رأس الفهد الصغير يعني أسنانًا أصغر وفكينًا أضعف من معظم الحيوانات المفترسة.

قد يجد الأسد الذي يركض بسرعة أنه من الأسهل اصطياد الفريسة ، ولكن قد يحتاج إلى أن يكون أقل قوة وديناميكية هوائية. قد يقع هذا الأسد الأسرع ضحية لمسابقات مع أسود أخرى ولا يعيش أبدًا للتكاثر.

النقطة المهمة هي أنه لفهم سبب اتخاذ التطور لاتجاه معين ، من الضروري النظر إلى المقايضات بين التكاليف والفوائد.

هذا يقودنا إلى مسألة الشيخوخة. Wouldn’t it be a big evolutionary advantage to live and reproduce indefinitely? Animals that didn’t age could theoretically produce many times more offspring than their aging competitors.

It turns out that aging has a much lower cost than it might seem. While there is great variation in lifespan from species to species, most animals do not live a full lifespan and die of old age. Starvation, interspecies competition, predation, disease, and cancer kill most animals long before they reach old age. Aging isn’t a factor in their deaths. The “cost of aging” only applies to those animals who reach a point where aging is a factor in their death.

There’s another factor that is a little more subtle. Organisms function in their own ecological niches, which can only support so many of each species. The limiting factor in the number of deer, for example, isn’t the rate at which deer can reproduce. It’s based on the availability of food and prevalence of predators. If a given area can support a population of 1,000 deer, what would happen if another 1,000 deer were suddenly added? Starvation and predation would soon reduce the population back to 1,000.

With this in mind, imagine a small group of ageless deer that reproduce indefinitely. These deer are a small subset of the total population of deer, which age normally. The aging deer, like all species, continually evolve in response to changes in the environment.

But the ageless deer are producing offspring that represent an earlier evolutionary phase. With each generation the offspring of the ageless deer are less fit than the offspring of aging deer. These ageless deer would be quickly be crowded out.

This last point is the key issue in the evolution of aging. If a species has a long lifespan, then it can’t adapt as quickly as a species with a shorter lifespan. It’s a bit like the turning radius of a car—if the turning radius is shorter, the car can turn sharper corners. If a species lives a long life and has offspring late in life, then the “turning radius” of the species may not keep up with rapid changes in its physical or biological environment. If the temperature, oxygen, pH, or some other physical aspect of the environment changes, a species needs to change with it. If the biological competition or a prey species changes quickly, then once again, a species with a shorter lifespan can adapt more quickly and is more likely to survive. On the other hand, if the environment—physical or biological—is stable, then longer lifespans are advantageous to survival. Lifespan and the rate of aging have to be finely tuned not just to the environment, but also to the rate at which the environment changes.

So the benefits of “agelessness” are much lower than it might seem, for two reasons: Most deaths occur before aging decreases fitness, and agelessness slows the rate of evolution. Aging has benefits to a species, but the costs to an individual—aging and disease—are severe.

Historically, we’ve sometimes assumed that aging was simply part of being multicellular. As it turns out, some multicellular organisms (like hydra) don’t age, while some unicellular organisms (like yeast) do age.

The Multicellular Dilemma

Multicellular life first evolved around one billion years ago, after an estimated 2.6 billion years during which only single-celled organisms lived. Early multicellular life was in the form of cooperative colonies, in which single-celled organisms could thrive better than they could on their own over time.

Multicellular life eventually learned to differentiate cells to allow for more sophisticated organisms with specialized germ cells for reproduction. Consider how radical this change was for the cells of multicellular creatures. For billions of years cells had evolved to survive and reproduce. The single-celled organisms that reproduced most rapidly and most successfully crowded out those single-celled organisms that were not as aggressive.

Now, as part of a multicellular life form, cells had to learn a very different way of behaving. Cells had to operate responsibly to perform their roles in support of the whole organism. They had to divide only when needed for the benefit of the organism. A cell that divides too rapidly—when the organism doesn’t need it to divide—is a cancer cell, which kills the organism. Organisms with cells that reproduced willy-nilly were selected against organisms that carefully controlled their cells survived and prospered.

Multicellular creatures evolved to control their cells’ reproduction. What was the mechanism of that control? Part of that mechanism was cell aging.

The Hayflick Limit provides a harsh but powerful tool for controlling cell reproduction. After a certain number of divisions, cells simply couldn’t reproduce any further. With each cell division, the telomeres shorten, and after forty or so divisions, most cells simply can’t divide any further. This mechanism of control came at a price—aging and death from aging—but, as we saw earlier, this price wasn’t all that high, evolutionarily speaking, and may have had some benefit in fine-tuning the rate at which a species can adapt to environmental changes.

لماذا نتقدم في العمر؟

While the complete answer to why we age may never be known, it seems quite likely that aging was a product of evolution—a tool to enhance a species’ ability to adapt quickly to environmental change. So if evolution “chose” aging, can scientists develop tools to “unchoose” it in whole or in part? This brings us to the next chapter, in which we leave theory behind and examine the progress we’ve made applying the telomere theory of aging to improving health and lengthening lives.

About the Author:

The world’s foremost expert on the clinical use of telomerase for age-related diseases, Dr. Michael Fossel has lectured at the National Institute for Health and the Smithsonian Institute, and continues to lecture at universities, institutes, and conferences throughout the world. He has appeared on Good Morning America, ABC 20/20, NBC Extra, Fox Network, CNN, BBC, Discovery Channel, and regularly on NPR. He is currently working to bring telomerase to human trials for Alzheimer’s disease.


Snake v. newt

The three species of newts from the genus Taricha defend themselves with a lethal poison called tetrodotoxin. It kills by plugging up molecular pores on the surface of nerve and muscle cells that act as channels for sodium ions. If these ions are denied passage, nerve cells can’t fire and muscles can’t contract. The heart stops, breathing becomes impossible and death soon follows. There is no antidote.

The skin of a single newt is laced with enough tetrodotoxin to kill 10-20 humans, or thousands of mice. But not the common garter snake (Thamnophis sirtalis) some individuals have become immune to tetrodotoxin, by changing the structure of their sodium channels so that the poison no longer blocks them.

To study the arms race between snake and newt, Hanifin surveyed different populations across their entire shared range, a 2,000 km stretch of land between British Columbia and the southern tip of California. While many arms-race studies look at a single pair of populations, that’s a bit like spotlighting on two actors on a crowded stage instead, Hanifin wanted to look at a large geographical stage to watch populations at different stages of escalation.

Together with two Edmund Brodies (Jr and III), he measured the levels of tetrodotoxin in newts from 28 locations across the west coast. They also measured how resistant local snakes were by injecting them with the poison and measuring its effect on their slithering speed.

As expected, they found massive differences in both toxicity and resistance. Some populations haven’t entered the arms race at all in British Columbia, for example, non-resistant snakes live alongside poisonless newts. As the newts become more toxic, the snakes become more resistant and the conflict escalates until both poison and resistance are magnified by a thousand times.

In general, the most resistant snakes lived alongside the most toxic newts. But Hanifin also found that the animals’ abilities were often mismatched and in every single case, it was the snakes that came out ahead. In a third of the locations they sampled, even the least resistant snakes were more than capable of eating the most toxic newts. Taking mouthfuls of one of the most lethal of animal poisons barely slowed them down.

In these locations, the snakes have escaped from the cyclic nature of the evolutionary arms race. Their advantage is so great that there isn’t a newt toxin they can’t handle, and as such, they are under no impetus to become even more resistant.


The Basics of Equine Behavior

A horse’s vision is its primary detector of danger. Even though they have poor color vision, they can differentiate blue and red from gray hues. However, they have more trouble differentiating yellow and green from gray. Horses also have poor depth perception when only using one eye. They can’t tell a trailer from an endless tunnel, or a mud puddle from a bottomless lagoon. Their perception is improved by about 5 times when using both eyes (binocular vision). They can instantly change their focus from near to far objects. This is why horses cock their head in different ways to see close vs. distant objects. Horses have an acute ability to detect movement. This is why a horse is much flightier on windy days things that are normally stationary are now moving and perceived as a potential threat. Horses are able to see fairly well at night however, the contrast sensitivity is less than that of a cat.

The mechanics of a horse’s vision are different from our own. They can see almost panoramically, with a small spot directly in front and directly behind as their blind area (see Figure 1). Never approach a horse without talking to them in these areas if frightened they will use one of their defense mechanisms, e.g., kick or run. A horse can see two things at once, one from each eye. That allows each side of its brain to work separately. Like humans, horses have a dominant side (right-handed or left-handed) however, unlike humans, horses need to be taught things twice: on the right side and on the left side. The expression in a horse’s eye is often thought to be a good indicator of their behavior, e.g., wide open with white showing (and not an Appaloosa), scared half closed, sleepy, etc.

A horse’s hearing is much keener than ours. They use their hearing for three primary functions: to detect sounds, to determine the location of the sound, and to provide sensory information that allows the horse to recognize the identity of these sources. Horses can hear low to very high frequency sound, in the range of 14 Hz to 25 kHz (human range = 20 Hz to 20 kHz). Horses’ ears can move 180 degrees using 10 different muscles (vs. 3 for the human ear) and are able to single out a specific area to listen to. This allows the horse to orient itself toward the sounds to be able to determine what is making the noise.

Horses’ tactile sensation or touch is extremely sensitive. Their entire body is as sensitive as our fingertips. They can feel a fly on one single hair and any movement of the rider.

Body Signals
Horses are good at letting us know exactly how they are feeling the only problem is most people don’t know how to speak “horse”. So here are some tips on reading a horse’s body language.

If a horse’s tail is:

  • High: they are alert or excited
  • Low: it is a sign of exhaustion, fear, pain or submission
  • Held high over its back: (as seen in most foals) they are playful or are very alarmed
  • Swishing: they are irritated.
  • Pawing: they are frustrated
  • One front-leg lifted: can be a mild threat (or a normal stance sometimes when eating
  • A back-leg lifted: is often a more defensive threat
  • Stamping: indicates a mild threat or protest (or they may be getting rid of insects or flies biting their legs).

Some horses’ facial expressions include:

  • Snapping: This is seen in foals showing submission to an older horse. They will open their mouths and draw back the corners, then open and shut their jaws.
  • Jaws open with teeth exposed: this shows aggression or possible attack.
  • The Flehmen response: This is caused by an intense or unusual smell, usually in stallions when they sense a mare in heat. They stick their nose in the air and curl the upper lip over their nose.
  • Flared nostrils: usually means they are excited or alert.
  • Showing white around the eyes: usually means they are angry or scared. (White around the eyes is also a normal characteristic of the Appaloosa breed.)

The horses’ ears are a unique feature:

  • Neutral: is when the ears are held loosely upward, openings facing forward or outward.
  • Pricked: ears held stiff with openings pointed directly forward means the horse is alert.
  • Airplane ears: the ears flop out laterally with openings facing down, usually meaning the horse is tired or depressed.
  • Drooped ears: hang down loosely to the side, usually meaning tiredness or pain.
  • Ears angled backward (with openings directed back towards a rider): usually mean attentiveness to the rider or listening to commands.
  • Ears pinned flat against the neck: (see picture below) the means watch out! The horse is angry and aggressive.


تواصل

Horses have a variety of methods of vocal and non-vocal communication. Vocal noises include a squeal or scream which usually denotes a threat by a stallion or mare. Nickers are low-pitched and quiet. A stallion will nicker when courting a mare a mare and foal nicker to each other and domestic horses nicker for food. Neighs or whinnies are the most familiar: high pitched, drawn out sounds that can carry over distances. Horses whinny to let others know where they are and to try to locate a herd mate. They also respond to each other’s whinnies even when out of sight.

Blowing is a strong, rapid expulsion of air resulting in a high pitched “whooshing” sound, which usually is a sign of alarm used to warn others. Snorting is a more passive, shorter lower pitched version of blowing and is usually just a result of objects entering the nasal passage.

I n contrast to signals of aggression within a herd, there are also signs of friendship. Mares and foals nudge and nuzzle each other during nursing or for comfort, and mutual grooming, when two horses nibble at each other, is often seen.

A herd of wild horses consists of one or two stallions, a group of mares, and their foals. The leader of the herd is usually an older mare (the “alpha mare”), even though one stallion owns the herd. She maintains her dominant role even though she may be physically weaker than the others. The older mare has had more experiences, more close encounters, and survived more threats then any other horse in the herd. The requirement of the lead horse is not strength or size if this were so, then humans could never dominate a horse. Dominance is established not only through aggression but also through attitudes that let the other horses know she expects to be obeyed.

The stallion’s job is to be the herd’s guardian and protector, while maintaining reproductive viability. The stallion’s harem usually consists of 2 to 21 horses, with up to 8 of those being mares and the rest their offspring. When the colts are old enough to be on their own they will form a bachelor herd. The fillies will either remain in their natural herd or more commonly disperse into other herds or form a new herd with a bachelor stallion. As soon as a stallion becomes too old to maintain his status as herd owner he is replaced by a younger stallion from a bachelor herd. The average time for a stallion to remain leader is about 2 years, but some can last more than 10 years.

Horses are most vulnerable when they are eating or drinking. So, when a horse is being submissive, it will simulate eating by lowering its head, chewing, and licking its lips (similar to العض mentioned above). Dominance occurs when a horse forces the other to move against its will. One horse will move its body in the direction of or in contact with the other forcing it to move. Fighting usually occurs when the dominant horse is challenged by the other horse not moving, or responding aggressively.

Vices are negative activities that occur due to various causes, including stress, boredom, fear, excess energy, and nervousness. Horses naturally graze for 12 to 16 hours a day. When kept in stalls we prevent them from engaging in many natural activities such as grazing, walking, or playing with other horses. Not enough natural stimuli will cause a horse to invent its own stimuli. Once these habits start they are difficult to eliminate.

Cribbing occurs when the horse bites onto a fixed surface (e.g., stall door edge, grain bin, fence rail), arches his neck and sucks in air, making a grunting noise. This causes a release of endorphins which relieves the unpleasant situation. Cribbing becomes addictive even when removed from the unpleasant situation the horse may still crib. Some horses even prefer cribbing to eating! Cribbing can lead to weight loss, poor performance, gastric colic, and excessive tooth wear.


Weaving
occurs when the horse stands by the stall door and rhythmically shifts its weight back and forth on its front legs while swinging its head. This is also caused by boredom or excess energy, and can lead to weight loss, poor performance and weakened tendons.


Stall kicking
, stall walking, pawing، أو حفر، و عض over the stall door are also vices that are caused by boredom from being kept in a stall. To decrease the frequency of this behavior, you might try adding another mealtime, placing toys in the stall, or providing more roughage or turn out time.

Wood chewing, eating bedding, or dirt، و self-mutilation are caused by lack of exercise or boredom. However, nutritional deficiencies could also cause these vices. To eliminate this as a cause, provide more roughage to the diet, and free choice salt or minerals. This may decrease the frequency of the vice.


Super-predatory humans

Predators have roamed the planet for 500 million years. The earliest is thought to be some type of simple marine organism, a flatworm maybe or type of crustacean, perhaps a giant shrimp that feasted on ancient trilobites. Much later came the famous predatory dinosaurs such as تي ريكس, and later still large toothed mammals such as sabre toothed cats or modern wolves.

But one or two hundred thousand years ago, the world’s most powerful predator arrived.

We lacked big teeth or sharp claws, huge tentacles or venomous bites. But we had intelligence, and the guile to produce tools and artificial weapons. And as we became ever better hunters we started harvesting animals on a great scale.

We wiped out the passenger pigeon, the dodo, the great herds of North American bison. Last century we decimated great whale populations. Today the world’s fishing fleets routinely take more fish than scientists say is sustainable, leading to crashes in cod numbers for example, while people kill more large mammals in North America than all other causes put together.

But out of our mass consumption of the world’s fauna appears a curious conundrum.

Predators and prey are normally locked in an evolutionary arms race. As predators evolve to run faster, their prey too is selected to become fleeter of foot. As predators evolve sharp teeth, herbivores evolve horns for protection. Some carnivores hunt in packs, so their prey form defensive herds.

But animals don’t appear to have evolved defences against us. Which raises the question why?

Is it that these animals simply haven’t had time to evolve defences, or lack the variation in their genes to produce them? Or is it to do with the way we hunt them?

These questions are raised by Professor Geerat Vermeij of the University of California at Davis, US, in a scientific paper just published in the journal Evolution. He has been studying the effects of predators on evolution for more than thirty years.

“Usually, when new, more powerful predators evolve or come in from elsewhere, the local species can often adapt by themselves becoming better defended through a variety of means but this option seems to be closed when it comes to the evolution of humans as super-predators,” he tells me.

Even huge blue whales have become potential prey

In his paper he investigates why this is so.

First he examines how animals adapt to other non-human predators. He shows how prey animals consistently, and successfully, evolve certain types of defence.

The first is growing big. If you can grow big enough, it becomes very difficult, even for predators hunting in packs, to tackle you without injury and bring you down.

Scientific studies have shown that large terrestrial herbivores are by weight up to ten times bigger than their largest predators, which can’t grow mouths large enough to cope with their outsized prey. It explains why lions, wolves and orca tend to avoid fit adult buffalo, moose and whales respectively, targeting more often the weak and young (which are smaller).

If species can’t grow big, then they evolve other defences, such as the passive armour afforded by shells. As predators evolved to drill through shells, many prey species evolved to become toxic. The evolutionary arms race once more. A good example here, says Prof Vermeij, is the cephalopods, animals including squid and octopi. Early versions of these animals had armour, but as they were eaten by fish and toothed whales, they were replaced by lineages that were faster, more aggressive, venomous or toxic.

But then humans came along.

“The spread of modern humans represents one of the great ecological and evolutionary transformations in the history of life,” Prof Vermeij writes in Evolution.

We hunted and gathered on land, but soon began exploiting intertidal zones, taking shellfish and fish. Such intertidal zones were important food sources for prehistoric human populations living in places as far and wide as South America, South Africa, California and Oceania.

Boar hunting depicted in the 14th Century

Then we started taking big animals. When we did the very adaptations that offered protection against natural predators attracted rather than deterred human hunters. The huge size of mammals such as bison or whales made them juicy targets for meat-hungry humans for example.

Other defensive ornaments became disadvantageous as humans evolved into super-predators. Elephants were killed for ivory, crabs and lobsters fished for their large meaty claws. These once advantageous traits became liabilities in the modern, human-dominated world.

We didn’t just take large species, we also preferentially harvested out the largest individuals of smaller species, a problem that persists today.

Prof Vermeij has examined the degree to which this happens.

He looked at one group of animals, marine molluscs and echinoderms such as starfish, and surveyed all the scientific research into how they have been exploited by humans. We select the largest individuals among 35 of 40 species studied, he discovered.

That means that size is no longer a refuge. Whereas growing big may have been one defence against natural predators, it offers no defence against human super-predators.

Sticking to rocks, as limpets do, is no good either as humans have invented picks and knives to prise them off.

Prey animals may do better to become toxic instead, and there is evidence that some marine species have become poisonous to people, either producing their own toxins, or by harnessing toxins produced by microbes. Reef fish and crabs are often toxic to people because they contain unpalatable, and sometimes lethal, dinoflagellates, for example.

Elephant tusks attracted rather than deterred human hunters (Ron O'Connor / NPL)

But humans have found ways to get around this too. Many toxins need to be concentrated into organs such as the liver. And humans have learnt to remove these, to avoid their ill effects.

In short the way humans hunt appears to be the main factor preventing animals evolving adaptations to defend themselves from us.

Animals do respond to selective pressures, even over short time scales, and many species have responded to humans being super-predators, says Prof Vermeij.

By eliminating large apex predators, secondary predators have boomed. As cod numbers crashed in the 20th Century, their place was taken by an abundance of shrimp, lobster and crabs, which in turn feed on marine snails. As a result, these snails may have evolved thicker shells to protect themselves against these marauding shell-crunching crustaceans.

But we hunt on too grand a scale, with too much ingenuity, targeting the biggest animals.

“Our arrival and technological history has engendered an enormous change in the evolution of most species on Earth,” says Prof Vermeij.

In evolutionary terms, we leave our prey with nowhere to go. They have no way to defend themselves and simply cannot respond.

And that, says Prof Vermeij, represents a cataclysmic shift for species on this planet, the implications of which, he adds, we have barely begun to understand.

Comments Post your comment

Comment number 1.

Enjoyed the article. Here's a thought. Given the unusual nature of our dominance, it could be considered that defending against us has required unusual "work-arounds" by natural selection.
Animals that have become successful since the rise of Homo sapiens are the domestic dog, the domestic cat, cattle, sheep, goats, etc. In other words, success has come not by competing with us but by becoming commensal or by having a synergistic relationship with us.
You might think it isn't much of a life being a cow or a sheep but, in biological terms, they are currently extremely successful.
For that matter, rhinoviruses are doing quite well, the influenza virus, the Lactobacillae, Escherischa coli is booming, Staph., and so on.
So, our "servant" species and our parasites and micro-predators are doing ok. Perhaps the closest to an "old-fashioned" competitor that is doing well would be the fox, crows and the like. Small, to medium-sized intelligent generalists.
أوه. And of course, cockroaches. :-)

Comment number 2.

Very interesting article. I suppose the same goes for plant evolution, given the scale of human agriculture, urbanisation, impact on climate etc.

As the writer says, we have barely begun to understand the implications of the ecosystem transformations we have caused. At the same time, humans themselves have barely evolved over the last 10,000 years, during which our impact on the natutral world has been greatest. So we are altering our environment dramatically without adapting to this genetically.

Comment number 3.

As humans have wiped out many of the major sea predators such as tuna, sharks etc a new kid on the block is becoming dominant and that is the Humboldt squid and it reproduces in large numbers and even likes human.

Comment number 4.

I thought that one explanation of the extinction of large mammals in America after the arrival of humans was that unlike Africa they had not evolved behavioral defenses.

Comment number 5.

Some interesting observations on the flip side of this matter from @sarahtim.

Far more species have learned and evolved anti-human predator and adaptations than we realise. It is merely that most people are so out of touch with animal behaviour that they never see it. Modern humans are in general extraordinarily poor at reading the behaviour of wildlife. Whilst evolved predator defences can be very effective, they are rarely easily observable as such. This is because if the defence is very effective, the species tends to get ignored by predators, so you won't actually see it in action. The most effective predator protection is probably the most subtle, because of its success. Often protection from predation just involves the numbers game and so whilst greatly reducing the success of predator attacks, it is not a 100% defence against them i.e. it just makes it more difficult for the predator.

All species have limitations of what type of predation they can adapt to. Ground nesting birds have trouble adapting to introduced ground predators, as it would require a major change in their behaviour. Therefore how quickly a species can adapt to predation depends on what it's experience of analogous predators is, and what genetic or phenotypic tool kit it has at its disposal. Self-evidently there is a continuum of protection from near complete protection from predation, to just subtle statistical drops in the efficacy of predator attacks.

Through a lifetime of watching and photographing wildlife I've had to learn to get closer to it. To understand how different species see the world, what scares them and what they are comfortable with. This has left me being much better at reading animals than most. What has become very apparent to me is that wildlife is a lot better at reading and understanding us, than we are at reading them.

For instance in the UK countryside wildlife is far more terrified of humans than even their regular predators. I've seen rabbits ignoring a fox strolling past them, because they've seen it, and it knows that. But the same rabbits will scatter at over 100m if they see a passing rambler. This is because rabbits understand how foxes hunt and when they are safe. People are much harder to read as some have rifles that can kill a rabbit well over 100m away. Nevertheless, whilst not giving themselves complete protection from firearms, in daylight it makes it difficult to do more than pick off the odd rabbit.

There is plenty of anecdotal evidence for how quickly animals learn. The oral history of one Native American tribe has it that wolves did infrequently take their people in the past, but that quickly stopped after European colonisers and firearms arrived in the area. This is another key point. Most of the more modern dangers from human predation, firearms, commercial fishing boats etc, are relatively new, especially in their modern efficient forms.

What I'm trying to say is that I believe that plenty of species already have highly adapted responses to human predation. The reason it isn't documented is for a number of reasons. Firstly it is probably because this behaviour is now taken for granted i.e. it's how that species behaves, because we never knew of its previous behaviour. Most of this adaptation is behavioural, like simply keeping out of sight, and therefore very difficult to document. Finally evolution works the numbers game on many dimensions. Species come and go from an ecosystem perspective. The most likely adaptation of ecosystems with species heavily exploited by humans, is that in the future these niches would get filled by more variable species, less interesting and useful to people, and less commercially exploitable.

Comment number 6.

This comment was removed because the moderators found it broke the house rules. يشرح.