實驗重現-掠食者對於獵物性狀的選擇
孔雀魚(Poecilia reticulata) ，在體色、花紋和體型上擁有很大的多樣性(Endler 1978)。在性擇上，尾色、和花紋為主要性擇選項。擁有較鮮艷尾色之雄魚會有較高的機率與雌魚交配(Grafen 1990)。 然而在天擇上，鮮豔尾色卻容易受到掠食者的攻擊(Endler 1978)。掠食壓力是影響獵物性狀表現、人口數量和族群結構的重要依據(Templeton 2004)。
孔雀魚在千里達(Trinidad)擁有很大的族群多樣性，因此有許多科學家前往千里達觀察(Endler 1980; El-Sabaawi et al. 2015)。在千里達，科學家發現上游的掠食者(河鱂)因流速較快，而有體型、口型偏小的趨勢。因此只能以體型較小之孔雀魚為獵物，此時成年孔雀魚的捕食壓力較小，可供雌孔雀魚挑選的雄孔雀魚較多，這時天擇的影響會小於性擇的影響，進而導致在此環境中孔雀魚的體型偏大，尾色較鮮艷。而下游之掠食者(慈鯛)因流速變慢，體積、口型變大，通常選擇較大的孔雀魚為食物。成年孔雀魚所面臨的壓力提高，因此，存活下來的孔雀魚體型型較小、尾色較不鮮艷。 (Reznick and Endler 1982; Templeton & Shriner 2004; Magurran
2005; Weese et al. 2010)。
為了更有效的控制各種變因，Endler 將野外觀察到之現象移入至實驗室中，並設計不同的實驗來檢測各種現象 (Endler 1980)。
然而，野外所觀察到的現象需要經過好幾個世代的交替才能看出明顯的差異，這需要大量的時間。因此科學家開始設計一些短期實驗。Godin 等人想了解慈鯛者對於孔雀魚尾色是否有偏好，因此設計了行動受限孔雀魚的捕食偏好實驗。而為了有效的收集數據， Johansson 等人將掠食者的行為做了明確的定義，並且將所有行為量化，以便最後的統計和分析。
前人研究介紹
此議題有許多方向的研究，有世代演變、掠食者行為或獵物行為。因觀察世代演變所需時間過長且複雜；而獵物數量不足，難以觀察，故決定使用掠食者行為。
而Godin & McDonough與Johansson等人的實驗皆是在探討掠食者行為，不須觀察世代演變且操作較符合我們現在能力Godin & McDonough的實驗是對於行動受限孔雀魚的尾色偏好而Johansson等人的實驗則是對於不同體長孔雀魚偏好
Johansson et al. (2004)於實驗中觀察到慈鯛(Crenicichla lepidota)一連串的掠食行為，分為三階段(補食前、補食、補食後)，並將其行為做出下列定義:
指向(pointing):掠食者為靜止不動，但面向獵物
接近(approaching):掠食者游向不會動的獵物
跟蹤(following):掠食者以緩慢的速度向獵物靠近
攻擊(attacking):為了捕捉而瞬間爆衝向獵物
實驗設計
在實驗設計上，Godin等人在16升水缸進行，其中三面貼上深色紙，第四面覆蓋可觀察的紙板。以碎石子鋪於底層。溫度控制在24~26℃。給予12小時的光照週期。本實驗中，共使用12隻雜種孔雀魚(即各6隻花紋鮮豔與不鮮豔)與22隻慈鯛。慈鯛會先置入水缸使其適應24小時，孔雀魚則是於實驗前5分鐘置入適應。隨機將兩隻體長、花紋相同(但其中一隻尾色較鮮艷明亮)的雄孔雀魚隨機約束在透明玻璃管中。並在前方隔上不透明玻璃板。讓慈鯛距離孔雀魚30公分處(攻擊範圍)觀察，當慈鯛接近孔雀魚時開始10分鐘的紀錄。記錄慈鯛第一次接近與第一次攻擊(即咬玻璃管)。並分別於早晨和下午各觀察一次。
結果
試驗結果中顯示，在孔雀魚體型、運動、與掠食者距離保持不變，慈鯛第一次接觸(A)與第一次攻擊(B)中皆較偏好尾色鮮豔的孔雀魚。
Johansson et al.-對於不同體長孔雀魚偏好
飼養環境
將水槽用灰色PVC板分隔成8個隔間，以防止身體(physical)和視覺(visual)的交流。每個隔間各有空氣石和塑膠管(20公分長，6公分直徑)。溫度為24± 0.4℃
給予12小時的光照週期。每隔一天餵慈鯛水煮蝦，活孔雀魚。
實驗均在約310公升的水缸進行(魚缸的側面、背面、底部佈滿了白色的塑膠膜以提高對比度，並防止實驗魚看到其他魚)。實驗缸分成一小(26×50×50公分)一大(99×50×50公分)，使用光滑灰色可遙控PVC隔板。慈鯛放入小缸，孔雀魚放入大缸，使之適應1小時。實驗開始時抽掉隔板，為時15分的錄影拍照記錄。
為了能夠量化實驗所得的數值，使用11隻大小介於11~14公分的慈鯛，以單隻每三天進行一次測試。以四隻大小不同的孔雀魚一次一隻，以隨機順序去實驗。孔雀魚以尺寸分組為1、2、3、4(各±0.05)公分。
結果
慈鯛並非都會攻擊所有尺寸的孔雀魚，只有在第E、G、H、J組對全部尺寸皆有捕食成功(C：capture success)。剩下的組別有許多只是攻擊(Ａ：attack)，但未捕食，尤其在10mm這個尺寸尤為明顯。由此可見，慈鯛在捕食時會偏好較大的獵物。對於較小的個體則是攻擊。
在捕食前行為(pre-capture behaviours)中，慈鯛花較多的時間在指向(pointing)和
接近(approaching)，而追蹤(following)和追捕(pursuiting)卻花比較少的時間。
在圖中，慈鯛對於不同體長之孔雀魚在指向和追蹤所花的時間是差不多的，但是在接近的時間上，10mm和40mm卻有很明顯的差別，最後在攻擊所花的時間，40mm明顯高於其他三者。
材料與方法
實驗目的和預期
我們的實驗還是在檢測前人研究是否如同結論(偏好鮮豔尾色)，但我們有多檢測鱂魚的行為。在千里達(Trinidad)是觀察河鱂，但考慮魚隻取得，故我們將河鱂取代成黃金鱂。
我們預期看到兩種掠食者皆會對尾色較鮮艷的孔雀魚有明顯攻擊行為，並且符合文獻所提到的捕食前行為。
因此我們參考了Godin & McDonough(固定孔雀魚的捕食偏好實驗)對於水缸的布置和將孔雀魚裝在小瓶子中的作法，以降低孔雀魚的消耗量。
另外我們也參考了Johansson等人對於掠食者的行為定義，且沿用對於孔雀魚的分組法和最後的統計方法。
實驗設計
1.先將各種孔雀魚(委內瑞拉8隻、雜種4隻)以體長分組，級距視狀況改變。
2.記錄各組內隻尾色差異。
3.記錄掠食者(慈鯛3隻、黃金鱂*10隻)體長。
4.水族箱尺寸為20×30×115公分，水溫為室溫，並於中間置入不透明可移動式隔板。
5.將孔雀魚分成尾色鮮豔與不鮮艷(雜種與委內瑞拉不混用，因體型差異)。
6.控制水溫於28±1 ℃，並將掠食者於實驗前 一天以隔板隔開，使其適應隔開後的環境。
7.開始前5分鐘將一組孔雀魚隨機裝入2個小瓶子中，並置入其中一個隔區。
8.移開隔板，觀察掠食者先攻擊哪一種孔雀魚。
9.待全部掠食者皆做過一次之後，重複上述步驟並另外記錄。
*因取得不易，因此以黃金鱂取代
結果與討論
1.第一次實驗後，我們發現掠食者們對獵物皆沒有反應。我們推測兩個原因：
(1)水溫過低(2)魚隻受到驚嚇
於是我們將水溫從原本的室溫控制在28℃。
2.在改良實驗後大慈鯛便有反應。但另外兩隻慈鯛還是沒有反應。
»由結果2.我們判斷慈鯛對獵物沒有反應是由於魚隻受到驚嚇而沒有反應，因此我們將掠食者事先隔開避免實驗前捕撈。
3.最後一次實驗三隻慈鯛皆有反應。
»這次實驗符合我們的預期，皆攻擊尾色鮮豔之孔雀魚
4.反觀黃金鱂，三次實驗中皆沒有動靜。
»對於黃金鱂一直沒有動靜我們一開始推測是因為獵物體型太大，因此我們將原本的雜品系孔雀魚換成委內瑞拉品系，但是還是沒有反應，我們推測是因為玻璃罐的原因。後來我們將委內瑞拉種直接丟入黃金鱂的水族箱，很快就被吃掉了，以此我們可以確定不是因為獵物體型過大而是因為玻璃罐，但是我們沒有找到有效的解決方法。
參考文獻
El-Sabaawi RW, Bassar RD,
Lopes-Sepulcre A, Dalton CM, and E Palkovacs. Assessing the effects of guppylife history evolution on nutrient recycling: from experiments to the field.
Freshwater Biology 60(3):590-601.
Endler J.A. (1978) A Predator’s View ofAnimalColor Patterns. Evolution Biology 11: 160- 177
Endler J.A. (1980) Natural Selection on Color Patterns in Poeciliareticulata. Evolution 34 (1): 76-91
Grafen A. (1990) Biological signals ashandicaps. J Theor Biol 144: 517– 546
Godin J-G. J. & McDonough H. E. (2003)
Predator preference for brightly colored
males in the guppy: a viability costfor asexually selected trait. Behav Ecol 14 (2): 194-200
Johansson J. , Turesson H. and
Persson A. (2004) Active selection for large guppies,Poecilia reticulata,by thepikecichlid,Crenicichla saxatilis. Oikos 105 (3): 595-605
Magurran A. E. (2005) Species abundancedistributions: pattern or process? Functional Ecology 19 (1): 25-26
Mohammed R.S. , McMullan M.
J. , Schelkle B. and Oosterhout C. (2010)
Colour Variation of an Individual of Hart’s Rivulus (Rivulus hartii) found in aHabitat Rich in Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Pitch Lake of Trinidad.
Ecol. Balk. 2(1): 61-63
Reznick D. & Endler J. A. (1982) The Impact of Predation on Life History Evolution in Trinidadian Guppies. (Poecilia reticulata). Evolution 36: 160- 177
Templeton C. N. & Shriner W.M. (2004) Multiple selection pressures influence Trinidadian guppy (Poeciliareticulata) antipredator behavior. Behav Ecol 15 (4): 673-678
Weese D.J. , Gordon S. P. , Hendry A.
P. and Kinnison M. T. (2010) Spatiotemporal Variation In Linear NaturalSelection On Body Color In Wild Guppies. Evolution 64: 1802–1815
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