АДАПТИВНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ: ПРОЦЕС, ТИПИ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2024

Адаптивна радіація являє собою явище , з участю еволюційної диверсифікації набору видів, призводить до появи, для «швидкої» адаптації до різних екологічних нішах, нові формам з одних і тих же видів предків.

Концепція адаптивного випромінювання була запропонована Чарльзом Дарвіном, англійським натуралістом 19 століття, після поїздки він здійснив Острови Галапагоські острови, де детально спостерігав за кількома видами острівних зяблів, нащадків континентальних предків, які мали різні модифікації у своїх дзьобах. .

Адаптивне випромінювання кропиви (Джерело: Джекі Малвін через Wikimedia Commons)

Виявлення цих зяблів представляло для Дарвіна головне зоологічне свідчення на підтвердження його теорій "походження з модифікацією", оскільки різні форми дзьобів, які він спостерігав, усі походили від одного і того ж предкового родовід, здавалося, пристосовані для використання різних ресурсів одного і того ж трофічна ніша, "перегородка" її.

Визначено, що основні причини адаптивного випромінювання пов'язані з перериванням потоку генів між особинами одного виду (географічна ізоляція), з помітними перепадами навколишнього середовища та відсутністю хижаків або негативним селективним тиском.

У цьому сенсі є фактом природознавства, що події масового вимирання призвели до вражаючого адаптивного випромінювання багатьох груп живих істот, оскільки відсутність організмів надає можливість вижившим видам колонізувати порожні ніші та пройти процеси. адаптивне випромінювання.

Адаптивний процес випромінювання

Як пояснювалося, адаптаційне випромінювання - це поява нових екологічно різних видів із загальної родової лінії.

Ці події обов'язково відбуваються через процес специфікації, який, згідно з концепцією біологічних видів, передбачає переривання генопотоку (репродуктивна ізоляція) між "модифікованим" потомством та їх безпосереднім предком.

Багато авторів висловлюються за те, що адаптивне випромінювання є своєрідним "продовженням" процесу специфікації, але воно обумовлюється екологічними факторами і за умови цілком особливих початкових умов.

Зазвичай географічна ізоляція є одним з основних факторів, що впливають на адаптивне випромінювання, оскільки популяції, які ізолюють себе, "змушені" пристосовуватися, щоб скористатися новими екологічними нішами або відсутністю старих хижаків.

Один із прикладів, який найкраще ілюструє, як відбувається процес адаптаційного випромінювання - колонізація островів, вершин деяких гір та молодих (або незайманих) озер за видами з інших джерел.

Географічні острови можуть бути продуктом різних геологічних подій, але їх також можна вважати екологічними островами, оскільки ізоляція особин від популяції через поведінкові чи екологічні відмінності також є перешкодою для потоку генів, що призводить до видозміни.

Як відбувається адаптивне випромінювання на острові?

Якщо ми розглянемо географічний острів недавнього утворення (геологічно кажучи), то можна уявити, що це, спочатку, буде "голим" або позбавленим будь-якої живої істоти.

Тоді цей острів представляє надзвичайну екологічну можливість колонізації чи поселення будь-якого виду з материка (континентального) чи ні, який може скористатися екологічними ресурсами, які пропонує цей острів.

Колонізуючими видами можуть бути бактерії, гриби, водорості, наземні рослини, тварини тощо, які після поселення на "новий" острів можуть адаптувати або спеціалізувати деякі його риси для трофічної експлуатації, наприклад, нової ніші. напевно, дуже відрізняється від тієї ніші, з якої вони виникли.

Рано чи пізно, в еволюційному масштабі, відмінності у встановлених ознаках означатимуть репродуктивний бар'єр, який буде перешкоджати потоку генів між колонізуючими особами та тими "особинами предків" з материка, з якого вони диверсифіковані.

Адаптивна диверсифікація проти адаптивного випромінювання

Важливо зазначити, що сучасне визначення адаптивного випромінювання має дві основні характеристики:

- Адаптивне випромінювання не те саме, що диверсифікація шляхом адаптації (шляхом природного відбору) у межах одного виду

- Адаптація породжує адаптивне випромінювання

Ці два речення означають, що без конкретизації не можна говорити про адаптивне випромінювання, так само як не можна говорити про специфікацію без адаптивного випромінювання (мова йде не лише про невеликі індивідуальні зміни, як про адаптивну відповідь на новий стан навколишнього середовища).

Типи

На думку деяких авторів, події адаптивного випромінювання можна «класифікувати» на три типи, це відповідно до стимулу, який запускає процес. Таким чином, адаптивне випромінювання може відбуватися через зміну навколишнього середовища, загальної адаптації або утворення архіпелагу.

Якщо мова йде про адаптивне випромінювання, викликане змінами навколишнього середовища, це відбувається через селективного тиску, який змушує види адаптуватися до середовища, яке значно змінилося, щоб вижити.

Тоді випромінювання відбувається таким чином, що новий вид, який сформується, зробить це для колонізації нових екологічних ніш, які виникають внаслідок зазначених змін навколишнього середовища.

Адаптаційні випромінювання, що виникають внаслідок загальних пристосувань, роблять це завдяки появі або розвитку нових здібностей у особин одного виду, що дозволяє колонізувати нові екологічні ніші.

Формування або існування архіпелагів, високогірних висот або океанічних островів є однією з головних причин адаптивного випромінювання, оскільки ці місця можуть бути колонізовані новими видами, які повинні швидко адаптуватися до цих місць, еволюційно відходячи від своїх безпосередніх предків.

Приклади адаптивного випромінювання

- Тварини

Зяблики (птахи)

Дарвін подав науковій спільноті найкращий приклад, який він міг отримати, щоб продемонструвати адаптивне випромінювання у тварин: випадок зябликів на Галапагоських островах.

Фінчі - це тип птахів, які живляться насінням і належать до роду Geospiza. Вважається, що ці птахи нещодавно відійшли один від одного, де відбулася репродуктивна ізоляція через екологічну розбіжність, частково пов'язану з адаптацією до різних видів насіння.

Галапагоські зяблики (Джерело: Роберт Тейлор Притчетт через Wikimedia Commons)

У птахів відмінності у формі та розмірі тіла, а також деякі характеристики пісні, пов’язані з морфологією, можуть призвести до попередньої репродуктивної ізоляції, що поступово включає процес видоутворення.

Цихліди (риба)

Ще одним класичним прикладом адаптивного випромінювання є цихліди, які належать до сімейства прісноводних тропічних риб.

Види цього сімейства походять від видів, які живляться водоростями та м'якими відкладами, але різні види розходяться на різних ділянках від цього.

Філогенія риб цихліда (Джерело: оригінальна фігураː Йоана І. Мейер, Девід А. Маркес, Саломе Мвайко, Кетрін Е. Вагнер, Лоран Екскоффер та Оле Зеехаузен Редагування: Денніс П'єтрас, Буффало, штат Нью-Йорк, США через Wikimedia Commons)

В озері, відомому як Баромбі Мбо, у процесі адаптивного радіаційного походження виникло 11 різних видів, серед яких є хижі види інших риб та комах, види, які харчуються яйцями, види фільтру та інші, які живляться як губки.

Адаптивне випромінювання відбулося також в іншому озері, озері Малаві, можливо, найбільш значущому серед цихлідів, де виявляються риби, які харчуються ектопаразитами інших риб та риб, які відривають шматочки шкіри інших риб. Виявлено також цихліди, які харчуються лусочками, яйцями інших риб та їх личинок тощо.

Адаптивне випромінювання цих риб відбулося не лише завдяки експлуатації нових трофічних ніш (їжі), а й деяким моделям поведінки та середовища проживання, які були описані різними авторами.

- Рослини

Прикладом адаптивного випромінювання є судинні рослини та колонізація наземних середовищ. Судинні рослини без насіння вперше з'явилися у записі викопних копалин Силурія, але стали більш диверсифікованими під час карбону.

Раптове адаптивне випромінювання покритонасінних рослин (квітучих рослин) відбулося в юрському періоді, в цей час вважається, що вони виникли з папоротей з насінням. Однак її складність зросла лише близько 100 мільйонів років тому.

Під час диверсифікації покритонасінних, тобто їх адаптивного випромінювання, було щонайменше три переходи: спочатку поява плодолиста, потім поява подвійного запліднення і нарешті поява квіток, як ми їх знаємо в теперішній.

Список літератури

1. Галлардо, М. Х. (2011). Еволюція: хід життя (№ 575 G 162).
2. Гаврилець, С., і Лосос, JB (2009). Адаптивне випромінювання: контрастна теорія з даними. Наука, 323 (5915), 732-737.
3. Гаврилець, С., і Восе, А. (2005). Динамічні закономірності адаптивного випромінювання. Праці Національної академії наук, 102 (50), 18040-18045.
4. Glor, RE (2010). Філогенетичні уявлення про адаптивне випромінювання. Щорічний огляд екології, еволюції та систематики, 41, 251-270.
5. Rundell, RJ, & Price, TD (2009). Адаптивне випромінювання, неадаптивне випромінювання, екологічна специфікація та неекологічна специфікація. Тенденції екології та еволюції, 24 (7), 394-399.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Біологія (9 вип.) Брукс / Коул, Cengage Learning: США.
7. Stroud, JT, & Losos, JB (2016). Екологічна можливість та адаптивне випромінювання. Щорічний огляд екології, еволюції та систематики, 47.
8. Тернер, GF (2007). Адаптивне випромінювання цихлідових риб. Поточна біологія, 17 (19), R827-R831.