1833 年,一位名叫康斯坦丁·兰伯特·格洛格尔的德国研究员注意到,来自温暖栖息地的鸟类比来自凉爽气候的鸟类羽毛颜色更深。他的观察很快被称为格洛格尔定律;鸟类学家后来证实,热带羽毛的颜色确实靠近赤道时会变深。哺乳动物似乎也符合这一规律。但是,为什么纬度会影响动物的颜色呢?180 多年后,一个可能的答案从一个令人惊讶的地方浮出水面:花朵。
匹兹堡大学的生物学家马修·科斯基和蒂亚-琳·阿什曼最近观察了 34 个不同种群的委陵菜(一种广泛分布于赤道两侧温带地区的本土植物),发现其花朵在热带地区颜色更深。在这种情况下,“更深”意味着它们显示出更大的“靶心”——肉眼看不见的深色圆圈,周围环绕着较浅的花瓣,但在紫外线 (UV) 光下会显现出来(右下方)。
靶心可能充当授粉昆虫的信标,它们可以感知紫外线。但科斯基和阿什曼发现,深色斑点不仅仅如此。在一项实验室实验中,他们发现,与来自颜色较浅、靶心较小的花朵的花粉相比,来自颜色较深的花朵的花粉在有害紫外线照射下更可能发芽。根据 1 月份在《自然植物》杂志在线发表的这项研究,色素沉着具有保护作用:靶心越大,吸收的紫外线就越多,而不是反射到花粉上。对于位于较低纬度、面临更强烈紫外线照射的植物来说,吸收更为重要。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)
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靶心大小在紫外线防护中的作用不一定排除与纬度相关的其他环境因素;例如,鸟类学家认为,格洛格尔定律的出现是因为深色色素沉着来自一种化合物,该化合物可以保护羽毛免受潮湿、潮湿热带地区细菌的侵害。对于哺乳动物,研究人员表示,赤道附近的头顶阳光有利于背部颜色较深、前部颜色较浅的物种,因为这种组合在阴暗的热带雨林中提供了伪装。
然而,类似于化学或物理学中的规则、定律和定理,生态学中也存在解释模式的普遍公理。由于科斯基的研究建立了紫外线辐射与植物繁殖潜力之间的联系,他认为紫外线防护最终将成为色素沉着背后的关键机制。“紫外线普遍会对植物和动物的 DNA 和蛋白质结构造成损害,”科斯基说,而深色色素沉着——无论是否可见——可能是所有物种避免阳光有害射线损害的一种策略。