프레데터-프리 역전

Predator–prey reversal

프레데터-프리 역전은 전형적으로 포식자 상호 작용에서 먹이인 유기체가 대신 포식자 역할을 하는 생물학적 상호작용이다. 다양한 상호작용은 역할 반전으로 간주된다. 한 가지 유형은 먹이가 포식자와 맞서는 것으로, 그 상호작용은 먹잇감 없이 끝난다. 경쟁하는 두 포식자가 상호작용할 수 있고 더 큰 포식자는 더 작은 포식자를 잡아먹을 것이다. 작은 유기체는 더 큰 유기체를 잡아먹을 수 있다. 인구 밀도의 변화는 역할 반전을 유발할 수 있다. 게다가, 성인 먹잇감은 청소년 포식자들을 공격할 수도 있다.[1]

진화론

조지아 공대 연구에 따르면, 먹잇감과 포식자 역할은 먹잇감 개체수가 증가할 수 있는 주기를 가지고 있으며, 따라서 포식자 개체수도 증가하게 된다. 그러나 때때로 포식자 집단은 먹이 집단을 파괴할 정도로 먹이를 압도하고, 그 결과 포식자 집단을 황폐화시킨다. 몇몇 연구는 각각의 역할이 먹이가 포식자를 먹기 시작할 정도로 역전될 수 있다는 것을 보여준다. 밍크-머스크라트, 자르팔콘-록프타미건, 페이지-비브리오콜레라 관계에 대해 수집한 데이터를 이용하여 조지아 공대 연구진이 제안한 이론이 어떻게, 왜 이런 일이 발생하는지를 설명할 수 있는 연구를 수행했다.[2]

이 연구를 공동 집필한 조지아공대 생물학교의 조슈아 웨이츠 교수는 주변의 환경 변화에 따라 특정 표현형들이 지배적으로 나타날 수 있다고 말했다. 포식자와 먹이가 동시에 진화하고, 포식자 수가 먹이에 급격한 영향을 미칠 때, 포식자는 적은 수의 포식자를 극복하고 포식자 형태의 역할로 진화할 수 있는 능력이 있음을 깨닫게 될지도 모른다. 특정한 종들이 이런 방식으로 어떻게 상호작용을 하는지를 알면 과학자들은 이것이 생태계에 미치는 영향을 수치 데이터만으로 연구하는 것보다 더 진보된 방법으로 생태계에 미치는 영향을 연구할 수 있다. 그들은 왜 생태계에 광범위한 추세가 발생하는지 판단할 수 있다.[3]

연구 및 실험

설립자인 알프레드 J. 로트카와 비토 볼테라의 이름을 딴 로트카-볼테라 모델이라는 모델은 왜 특정한 식물과 동물의 상호작용이 그들이 하는 방식으로 일어나는지를 설명하면서 생태학과 인구통계 연구에 초점을 맞추고 있다. 1900년대 초반에 만들어졌지만 이 모델은 유연성과 적응성이 입증되어 오늘날에도 계속 사용될 수 있다.

로열 소사이어티 오픈 사이언스에[4] 의해 수행된 연구는 아모스 바카이와 크리스토퍼 맥콰이드의 문학 작품에서[5] 설명한 포식자와 먹이 사이의 상호작용에 대한 이유를 설명하기 위해 연구되었다.

대수 방정식과 그래프를 사용하여 데이터를 분석하여 포식자 역역할을 재현했다. 이 실험의 결론은 일반적인 먹이 개체수가 현저하게 낮은 수준으로 감소할 때 종 사이의 역할이 역전되어 포식자 또한 개체수의 크기를 감소시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 일단 이런 일이 일어나면, 먹잇감은 개체 수를 늘리기 시작하고, 먹잇감은 원래 포식자를 잡아먹는다.

생태계가 어떻게 운영되는지, 그리고 생태계 내의 개별 종들 간에 일어나는 상호작용을 이해하는 것은 그 생태계 내의 자연자원과 야생동물을 관리할 때 유용할 것으로 예측된다. 본 연구에 따르면,[4] 종의 반응에 대한 보다 정확한 예측을 통해 유지 가능한 생체 공학이 확립될 수 있다고 한다.

자연의 예

크기-반전

양서류는 종종 딱정벌레 유충을 잡아먹는다. 그러나 지렁이 에포미스의 유충은 이를 뒤집고 그들을 먹으려는 양서류만을 독점적으로 잡아먹는다. 에포미스(E. calscriptus, E. dejeani)의 두 종은 양서류를 그들에게 유인함으로써 양서류의 포식 행동을 유리하게 이용한다. "에포미스 유충은 앉아서 기다리는 전략과 더듬이와 하악물의 독특한 움직임을 결합하여 잠재적인 먹잇감의 존재로 양서류의 관심을 끌어낸다."[6] 유충은 400여 차례의 검사 중 양서류의 혀를 피해 약 98%의 성공률을 보이는 양서류의 몸에 붙어 반격했다. 일단 붙으면 에포미스 유충이 먹이를 먹기 시작한다.[6]

양서류의 입에 붙어 있는 에포미스 애벌레

포식자-선행자 관계 중 약 10%는 더 큰 유기체를 선호한다. 에포미스 유충들이 자신들에게 더 큰 양서류를 유인하려는 전략과는 달리 이 모든 공격들은 적극적인 것이다. 위젠과 가시트는 그 전략이 반프레데이터 방어로서 진화를 통해 시작되었을 수 있었고, 후에 유충의 생활 수단이 되었을 수 있었다고 제안한다. 양서류는 에포미스 유충에 적응하기 위해 아직 진화하지 않았는데, 그들이 먹이를 먹는 동물의 대다수가 양서류에게는 쉬운 포획물이기 때문이다.[7]

남아메리카 개미의 한 종은 평균 몸무게의 13,350배에 이르는 생물체를 사냥하는 능력을 적응시켰다. 아즈테카 안드레아 개미들은 그들의 매복을 가능하게 하는 물리적 갈고리를 개발했다: 개미들은 목초지이고 나무에 착륙하는 날아다니는 곤충들을 매복하고 있다. 벌레가 나뭇잎에 떨어질 때마다 개미들은 갑자기 행동을 개시한다: 날개가 달린 생물의 다리에 적은 수가 물린다. 벌레가 달라붙어 잎에 붙어 있는 동안, 더 많은 개미들이 먹이를 잘라내기 위해 온다. 보통의 개미는 자신의 몸무게의 5700배까지 지탱할 수 있다. 그 이유는 아즈테카 안드레아개미와 체크로피아 오투사 잎 사이의 가능한 공진화에 의해 제시된다. 나뭇잎들은 개미들이 연결할 수 있는 벨크로 같은 고리 모양으로 뚜렷이 보였다. 개미들은 다른 벌레들이 잎을 먹는 것을 막는 반면, 잎들은 종종 먹이를 먹는 개미들에게 포식적인 우위를 준다.[8]

청소년 포식자 및 크기 우위적 역전

벨로스토마티과 내의 레토세리나과에 속하는 거대한 물벌레 커칼디야 디롤리는 주로 작은 개구리와 물고기를 잡아먹는 멸종위기종이다. 오바 신야 박사는 K.디롤리가 알려진 1차 식단 이외의 음식을 먹는 사진을 포착했다. 58mm의 수컷 물벌레가 야간 시료채취 과정에서 어린 리브스 거북이를 소비하는 것으로 밝혀졌다. 오바 박사는 케이 디롤리가 뱀을 먹는 것을 발견했는데, 이것은 물벌레에게는 또 다른 희귀한 행동이다.[9]

청소년 사냥은 효과적인 반프레데이터 전략과 역할 반전으로 발전했다. 어린 포식자들은 그들 자신의 종과 경쟁자들로부터 위험에 처해 있고, 그들은 또한 어린 포식자들이 성인 포식자들에게 거의 아무런 포식 위험도 주지 않기 때문에 먹이 종의 어른들에게도 취약할 수 있다.[10] 청소년 먹잇감이 발달한 동안 성인 포식자에게 노출되는 실험은 청소년으로 노출되지 않은 먹잇감보다는 성인으로서 청소년 포식자를 죽일 확률이 높았다.[11] 청소년 포식자들에 대한 공격 수준이 증가하면 성인 포식자들은 그들의 새끼가 공격받을 수 있는 장소를 피할 수 있기 때문에 성인 포식자들을 단념시킬 수 있다. 이것은 차례로 먹이 종에 대한 포식 위험을 감소시킨다.[11]

진드기를 포식자로 하고 먹이로써 번성하는 실험을 한 결과, 심지어 어린 먹잇감도 청소년 포식자를 공격할 수 있다는 것을 보여주었다. 이러한 공격은 성인 포식자들에게 부모의 돌봄 대응을 촉발시켰고, 그들은 그들의 새끼를 공격한 어린 먹잇감을 죽였다. 이것은 "포식자 공격, 먹이 반격, 그리고 포식자 방어의 캐스케이드"를 만들었다.[12]

프레데터 대회

더 일반적인 반전은 포식자들 사이에서 특정한 살인이라는 것이다. 어떤 종들은 다른 포식자들에 의해 죽임을 당하는 것으로 알려진 죽음의 68%를 경험할 수 있다. 한 맹수 종이 다른 종을 죽일 수도 있고, 다른 종을 죽일 수도 있고, 두 종 모두 서로를 죽일 수도 있다. 포식자 사이의 살인은 심지어 멸종될 때까지 개체수를 감소시킬 수 있고, 먹이 개체수를 감소시키거나 증가시킬 수 있다.[13]

인구 밀도 변화

남아프리카의 서해안에 있는 두 섬은 해저 생태계가 매우 다르다.

말가스 섬의 인구는 대부분 해초와 바위 가재다. 바위 바닷가재는 정착하려고 하는 홍합을 먹으며 포식자 역할을 한다. 바닷가재는 또한 송곳니를 잡아먹는다. 단 한 종인 버누페나 파피라세아는 보통 균사체로 덮인다.

이와는 대조적으로 마커스 섬은 홍합 개체수가 많고, 해초나 바위 가재는 거의 없다. 윌크스, 버누페나 spp는 마커스 아일랜드에서도 인구 밀도가 높다. 마커스 섬으로 가져온 암석 가재는 숫양에 의해 빠르게 소비되었고, 이것은 수적으로 우세했다. 이러한 상호작용은 먹잇감 종(햄버거)과 포식자 종(바위 랍스터) 사이의 역할 반전을 보여주었다.[14]

대중문화에서

프레데터-프리 역전은 수많은 책과 영화에 등장하는 줄거리 테마로, 브람 스토커의 드라큘라부터 몬스터 대학교와 같은 어린이 영화에 이르기까지, 일어날 것 같지 않은 확률에서 돌아와 엄청나게 우월한 적을 상대로 성공하는 약자들의 이야기의 한 버전이다.

1987년 영화 '프레데터'는 피해자가 포식자가 되는 먹이 반전의 한 예다. 스텔스 슈트와 궁극의 첨단 장비로 무장한 이 포식자는 정글에서 자신을 발견하는 인간들을 체계적으로 파견한다. 그의 마지막 선수인 "Dutch" (Annold Schwarzenger)는 사냥꾼에서 사냥꾼으로 변신해야 한다.[15] 먹이는 포식자와 적극적으로 맞선다.

메모들

  1. ^ Sanchez-Garduno, F.; Miramontes, P.; Marquez-Lago, T. T. (2014). "Role reversal in a predator–prey interaction". Royal Society Open Science. 1 (2): 140186. arXiv:1404.2685. Bibcode:2014RSOS....140186S. doi:10.1098/rsos.140186. ISSN 2054-5703. PMC 4448886. PMID 26064541.
  2. ^ Cortez, Michael H.; Weitz, Joshua S. (20 May 2014). "Coevolution can reverse predator–prey cycles". Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (20): 7486–7491. Bibcode:2014PNAS..111.7486C. doi:10.1073/pnas.1317693111. ISSN 0027-8424. PMC 4034221. PMID 24799689.
  3. ^ "Evolution Species May Reverse Predator–Prey Population Cycles". Georgia Institute of Technology. Retrieved May 3, 2015.
  4. ^ a b Sánchez-Garduño, Faustino; Miramontes, Pedro; Marquez-Lago, Tatiana T. (2014). "Role Reversal in a Predator–Prey Interaction". Royal Society Open Science. 1 (2): 140186. arXiv:1404.2685. Bibcode:2014RSOS....140186S. doi:10.1098/rsos.140186. S2CID 8148392. Retrieved 8 May 2015.
  5. ^ "Predator–Prey Role Reversal in a Marine Benthic Ecosystem". Science AAAS. Retrieved 11 May 2015.
  6. ^ a b Wizen, Gil; Gasith, Avital (2011). "An Unprecedented Role Reversal: Ground Beetle Larvae (Coleoptera: Carabidae) Lure Amphibians and Prey upon Them". PLOS ONE. 6 (9): e25161. Bibcode:2011PLoSO...625161W. doi:10.1371/journal.pone.0025161. ISSN 1932-6203. PMC 3177849. PMID 21957480.
  7. ^ Smith, Chris (25 September 2011). "Predator–Prey role reversal: hunter becomes hunted". The Naked Scientists. University of Cambridge. Retrieved 9 May 2015.
  8. ^ Keim, Brandon. "Ants Use Their Own Velcro to Catch Supersized Prey". Wired. Retrieved 11 May 2015.
  9. ^ Davies, Ella. "Giant water bug photographed devouring baby turtle". BBC Nature. BBC. Retrieved 9 May 2015.
  10. ^ Janssen, Arne; Faraji, Farid; van der Hammen, Tessa; Magalhaes, Sara; Sabelis, Maurice W. (July 2002). "Interspecific infanticide deters predators" (PDF). Ecology Letters. 5 (4): 490–494. doi:10.1046/j.1461-0248.2002.00349.x.
  11. ^ a b Choh, Yasuyuki; Ignacio, Maira; Sabelis, Maurice W.; Janssen, Arne (11 October 2012). "Predator–prey role reversals, juvenile experience and adult antipredator behaviour". Scientific Reports. 2: 728. Bibcode:2012NatSR...2E.728C. doi:10.1038/srep00728. PMC 3469038. PMID 23061011.
  12. ^ Magalhaes, S.; Janssen, A.; Montserrat, M.; Sabelis, M. W (22 September 2005). "Prey attack and predators defend: counterattacking prey trigger parental care in predators". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 272 (1575): 1929–1933. doi:10.1098/rspb.2005.3127. PMC 1559880. PMID 16191599.
  13. ^ Palomares, F.; Caro, T.M. (May 1995). "Interspecific Killing among Mammalian Carnivores". The American Naturalist. 153 (5): 492–508. doi:10.1086/303189. hdl:10261/51387. JSTOR 303189. PMID 29578790. S2CID 4343007.
  14. ^ Barkai, Amos; McQuaid, Christopher (1988). "Predator–Prey Role Reversal in a Marine Benthic Ecosystem". Science. 242 (4875): 62–64. Bibcode:1988Sci...242...62B. doi:10.1126/science.242.4875.62. PMID 17757631. S2CID 31421784.
  15. ^ "Predator". 12 June 1987.

참조