荧光斑蟑螂求偶行为的研究：前胸荧光斑对雌性选择的影响
2026-04-09 来源:本站 点击次数:106在昆虫的世界里，求偶行为往往充满视觉、化学与行为的复杂信号。你是否想过，一只蟑螂也能靠“颜值”赢得芳心？一项发表的研究以荧光斑蟑螂（Lucihormetica verrucosa）为对象，揭示了雄性前胸荧光斑点如何影响雌性的交配选择。同时，研究发现雄性体型大小并不起决定作用。本文将带你走进这项有趣的动物行为学研究！
一、研究背景：为什么研究蟑螂的求偶行为？
荧光斑蟑螂是一种原产于南美洲北部的大型蜚蠊，具有明显的性别二态性：雄性有两个对称排列的白色、橙色或红色的前胸发光斑（下文简称前胸斑），颜色从白黄到橙红不等，取决于其食物中类胡萝卜素的含量。以往研究表明，类胡萝卜素是动物无法自身合成的，必须通过饮食获取，因此被视为健康状况和免疫能力的信号。在鸟类、鱼类、两栖类中，类胡萝卜素相关的体色已被证实与性选择密切相关。但在昆虫中，尤其是蜚蠊类群，相关研究仍较少。
此外，许多无脊椎动物中存在雌性偏大的体型二态性，雌性往往偏好体型较小的雄性，因为小体型雄性更具机动性、交配成本更低。然而，这一假设在荧光斑蟑螂中尚未被验证。
因此，本研究旨在回答两个问题：
- 雄性体重是否影响雌性求偶行为？
- 雄性前胸斑是否影响雌性求偶行为？
二、材料与方法
2.1 实验对象
研究使用52只成年雄性、52只成年雌性荧光斑蟑螂。实验前，雌雄分开饲养3周，环境为透明塑料箱（35×20×24 cm），食物包括蔬菜、藻片、橡树叶和鸡饲料等，以保证营养一致。
2.2 实验设计
实验分为两组：
处理组（i）：雄性前胸斑不被遮盖（对照组，n=22对）
处理组（ii）：雄性前胸斑被黑色贴纸遮盖（实验组，n=30对）
每对雌雄个体仅使用一次。实验前，每只个体被称重（精确到0.5g），并记录雄性是否有触角、附肢等损伤。
2.3 行为观察
实验在暗室中进行，使用红外光箱和圆形白色亚克力场地。每对蟑螂先适应5分钟，随后用高分辨率日夜两用摄像头和诺达思的多视频录制软件(Media Recorder)连续录制15分钟。
录制完成后，行为分析使用诺达思的行为观察记录分析系统(The Observer XT)，由一名观察者进行观察记录。行为类别包括下方表1所示。
2.1 实验对象
研究使用52只成年雄性、52只成年雌性荧光斑蟑螂。实验前，雌雄分开饲养3周，环境为透明塑料箱（35×20×24 cm），食物包括蔬菜、藻片、橡树叶和鸡饲料等，以保证营养一致。
2.2 实验设计
实验分为两组：
处理组（i）：雄性前胸斑不被遮盖（对照组，n=22对）
处理组（ii）：雄性前胸斑被黑色贴纸遮盖（实验组，n=30对）
每对雌雄个体仅使用一次。实验前，每只个体被称重（精确到0.5g），并记录雄性是否有触角、附肢等损伤。
2.3 行为观察
实验在暗室中进行，使用红外光箱和圆形白色亚克力场地。每对蟑螂先适应5分钟，随后用高分辨率日夜两用摄像头和诺达思的多视频录制软件(Media Recorder)连续录制15分钟。
录制完成后，行为分析使用诺达思的行为观察记录分析系统(The Observer XT)，由一名观察者进行观察记录。行为类别包括下方表1所示。
表1.观察到的荧光斑蟑螂的行为及其描述
三、结果
3.1 雌雄体重差异显著，但不影响行为
性别对个体质量有显著影响，雌性平均体重为2.87g，雄性为2.54g，雌性显著重于雄性。在6组配对中，雄性比雌性重1克以内；在32组配对中，雌性比雄性重1.5克以内；在18组配对中，雄性和雌性质量相同。根据配对试验，雌雄体重差异共有6种：-1克、-0.5克、0克、+0.5克、+1克或+1.5克。研究发现，雌雄体重差异与雌性各种行为的发生频率之间无显著相关性。雄性体重对雌性行为无显著影响。
3.2 斑点存在与否显著影响雌性互动行为
与预期一致，斑点的缺失显著降低了雌性的互动行为（图1），包括：
3.1 雌雄体重差异显著，但不影响行为
性别对个体质量有显著影响，雌性平均体重为2.87g，雄性为2.54g，雌性显著重于雄性。在6组配对中，雄性比雌性重1克以内；在32组配对中，雌性比雄性重1.5克以内；在18组配对中，雄性和雌性质量相同。根据配对试验，雌雄体重差异共有6种：-1克、-0.5克、0克、+0.5克、+1克或+1.5克。研究发现，雌雄体重差异与雌性各种行为的发生频率之间无显著相关性。雄性体重对雌性行为无显著影响。
3.2 斑点存在与否显著影响雌性互动行为
与预期一致，斑点的缺失显著降低了雌性的互动行为（图1），包括：
- 触角接触行为：频率下降37%
- 爬背行为：频率下降48%
- 身体接触行为：频率下降100%
在雄性前胸斑存在组（处理 (i)）中，15%的配对最终交配成功（26对中的4对）；而在遮盖组（处理 (ii)）中，没有配对最终交配成功。
其他行为如行走、静止、清理、钻入等未受显著影响。
图1.雌性行为平均频率的差异显著受到雄性前胸斑存在（处理 (i)）或缺失（处理 (ii)）的影响。
3.3 雄性损伤不影响行为
尽管发现约39%的雄性存在触角或附肢损伤，但未对任何雌性行为产生显著影响。
四、讨论与总结
4.1 体型不是择偶标准
本研究发现，雌性荧光斑蟑螂并不偏好较小体型的雄性。这与之前研究者提出的假设不相符，可能原因包括：雄性体型缩小可能导致其背腺体变小，减少雌性获得的营养；该物种的交配过程对雌性无显著伤害，因此无需选择小体型以规避损伤；雌性体型更大可能是自然选择的结果，以提高繁殖力，而非雄性选择的结果。
4.2 斑点：不仅仅是“装饰”
斑点显著影响雌性的互动行为，说明它们是性选择的重要信号。但有趣的是，雌性并非直接“看到”斑点的颜色，因为荧光斑蟑螂缺乏红色光感受器。它们更可能通过UV光下的荧光信号来识别斑点。研究还提出，斑点可能具有双重功能：一方面能够吸引配偶：作为健康状况的指示器。另一方面，可以避免捕食：高类胡萝卜素含量使斑点在UV下更暗，减少夜行捕食者的注意。这提示雌性可能通过选择斑点较暗（即类胡萝卜素含量高）的雄性，间接选择更擅长躲避捕食者的个体，这是一种间接性选择机制。
3.3 雄性损伤不影响行为
尽管发现约39%的雄性存在触角或附肢损伤，但未对任何雌性行为产生显著影响。
四、讨论与总结
4.1 体型不是择偶标准
本研究发现，雌性荧光斑蟑螂并不偏好较小体型的雄性。这与之前研究者提出的假设不相符，可能原因包括：雄性体型缩小可能导致其背腺体变小，减少雌性获得的营养；该物种的交配过程对雌性无显著伤害，因此无需选择小体型以规避损伤；雌性体型更大可能是自然选择的结果，以提高繁殖力，而非雄性选择的结果。
4.2 斑点：不仅仅是“装饰”
斑点显著影响雌性的互动行为，说明它们是性选择的重要信号。但有趣的是，雌性并非直接“看到”斑点的颜色，因为荧光斑蟑螂缺乏红色光感受器。它们更可能通过UV光下的荧光信号来识别斑点。研究还提出，斑点可能具有双重功能：一方面能够吸引配偶：作为健康状况的指示器。另一方面，可以避免捕食：高类胡萝卜素含量使斑点在UV下更暗，减少夜行捕食者的注意。这提示雌性可能通过选择斑点较暗（即类胡萝卜素含量高）的雄性，间接选择更擅长躲避捕食者的个体，这是一种间接性选择机制。
五、总结
这项研究系统证明：在荧光斑蟑螂中，雄性前胸荧光斑点——而非体型大小——是雌性选择配偶的关键信号。斑点不仅是视觉装饰，更可能是健康、免疫、甚至捕食回避能力的综合体现。未来，结合行为观察、化学信号分析和神经生物学手段，或许能进一步揭开昆虫求偶行为的“隐秘语言”。
这项研究系统证明：在荧光斑蟑螂中，雄性前胸荧光斑点——而非体型大小——是雌性选择配偶的关键信号。斑点不仅是视觉装饰，更可能是健康、免疫、甚至捕食回避能力的综合体现。未来，结合行为观察、化学信号分析和神经生物学手段，或许能进一步揭开昆虫求偶行为的“隐秘语言”。
参考文献
Whitaker, E.X., Akerman, J. & Wilson, A.D.M. Investigating the Effects of Male Size and Pronotal Glowspots on Female Courtship Behaviour of the Glowspot Cockroach (Lucihormetica verrucosa). J Insect Behav 37, 96–105 (2024).
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