第一朵花是在蜜蜂出現之前進化的——那么它們是如何變得如此耀眼的呢？ _進化

第一朵花是在蜜蜂出現之前進化的——那么它們是如何變得如此耀眼的呢？信用:Pixabay/CC0公共領域
據對話（阿德里安·戴爾、艾倫·多林、杰爾·加西亞和馬尼·施雷斯塔）：五顏六色的花朵，以及在其令人眼花繚亂的展示中飛翔的昆蟲和鳥類，是大自然的一大樂趣。但是花朵顏色和動物傳粉者之間的早期關系是如何出現的呢？
在《皇家學會學報》上發表的一項研究中，我們通過分析當今蜜蜂祖先從花朵中覓食的視覺環境揭開了這個謎團。
我們測量并分析了從今天的花朵反射的光線，以及形成其自然背景的巖石、土壤、樹枝、樹皮和樹葉。
根據這些數據，我們建立了計算機模擬，重現了第一朵花出現時的古代視覺環境。
昆蟲的色覺先于花出現
今天，蜜蜂是包括糧食作物在內的開花植物的多產傳粉者。蜜蜂使用基于紫外線、藍色和綠色敏感光感受器（感光細胞）的色覺來檢測和區分最有益的花朵。相比之下，大多數人使用對藍色、綠色和紅色敏感的光感受器來感知顏色。
當第一朵花在2.52億至6600萬年前的中生代進化時，蜜蜂的祖先必須確定自己的方向，保持穩定的飛行，避免碰撞，并在自然背景中尋找食物。我們懷疑它們的視覺系統可能受到進化的影響，以便在那種環境下有效地工作。
當第一批開花植物出現時，蜜蜂的祖先已經進化出了色覺——我們知道這種色覺貫穿了蜜蜂的進化史。
因此，雖然蜜蜂最初并不存在，但它們的祖先卻存在。花朵的顏色很可能演變成我們今天看到的鮮艷顏色，以適應這種古老的視覺系統。與此同時，第一批蜜蜂成為最高效的傳粉者。

模擬背景標記點的分布（棕色）；僅由昆蟲授粉的澳大利亞花卉（藍色）和僅由鳥類授粉的澳大利亞花卉（粉色）。該圖允許比較植物信號的標記，這些標記是響應昆蟲和鳥類視覺系統的壓力而進化的，并系統地跨越模擬背景的標記。鳴謝:多林等人（2023年），皇家學會會報B
古代地球上的花背景是什么顏色？
澳大利亞是收集早期昆蟲會看到的自然背景材料數據的理想地點，因為它是一個地質上古老的大陸。
我們從澳大利亞各地收集了背景樣本，并使用一種名為分光光度計的工具測量了它們的反射特性。
我們使用這些數據創建了一個材料數據庫，這些材料在1億多年前——當第一朵花出現時——就會出現在飛行昆蟲的視覺環境中。
花朵的顏色是根據蜜蜂的色覺進化而來的
對于我們收集的自然背景、昆蟲和鳥類授粉的花朵，我們計算了標記點——在一個小波段內從表面反射的光強度的快速變化。
這些標記點識別彩色表面的關鍵視覺特征，我們可以使用它們對進化過程進行統計測試。
然后我們編寫了計算機模擬來生成可能的花朵背景。通過分析它們的標記點，我們測試了今天的花朵在模擬背景下的可見性。
有趣的是，我們發現蜜蜂授粉的植物花瓣上標記點的分布清楚地表明這些花朵是“突出的”——也就是說，它們在自然背景中表現出更強的信號。
這一發現與先前的研究相吻合，研究表明在北半球和澳大利亞，開花植物進化出顏色信號以促進蜜蜂對顏色的感知。
最初的花朵可能是暗黃綠色的，最初由蒼蠅授粉。然而，隨著第一批具有調諧視覺系統的蜜蜂開始為花朵授粉，花朵很可能進化出新的顏色來匹配蜜蜂的視覺能力。
自然選擇的過程似乎促使花朵顏色在授粉者眼中從背景中脫穎而出。
鳥類也參與其中
昆蟲授粉進化數百萬年后，鳥類開始成為訪花者。鳥類視覺使用四種類型的彩色光感受器，它們可以看到蜜蜂在自然背景下不容易處理的長波長紅色。
我們的分析證實，鳥類授粉的花朵比蜜蜂授粉的花朵進化出了更長波長的標記點。我們的新發現還表明，這些花與自然背景有系統的不同。
隨著地球氣候的變化，重要的是要考慮在一個沒有蜜蜂的世界里生態系統和我們的食物生產系統可能會發生什么。我們了解授粉和植物繁殖是如何被改變的是至關重要的。
我們的研究表明，蜜蜂是花卉進化的主要驅動力。除非我們保護這些昆蟲及其棲息地，否則我們將失去我們都喜歡和需要的生活的基本和美麗的方面。

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