АДАПТИВНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ: ПРОЦЕСС, ВИДЫ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Адаптивная радиация представляет собой явление , с участием эволюционной диверсификации набора видов, приводит к появлению, для «быстрой» адаптации к различным экологическим нишам, новые формам из одних и тех же видов предков.

Концепция адаптивного излучения была предложена Чарльзом Дарвином, английским естествоиспытателем XIX века, после поездки на Галапагосские острова, где он подробно наблюдал несколько видов островных вьюрков, потомков континентальных предков, у которых были разные модификации клювов. .

Адаптивное излучение зябликов (Источник: Джеки Малвин через Wikimedia Commons)

Обнаружение этих зябликов представляло для Дарвина главное зоологическое свидетельство в поддержку его теории «происхождения с модификацией», поскольку различные формы клювов, которые он наблюдал, все происходящие от одной и той же наследственной линии, казалось, были адаптированы для использования различных ресурсов одного и того же трофическая ниша, «перегородка» ее.

Было определено, что основные причины адаптивной радиации связаны с прерыванием потока генов между особями одного и того же вида (географическая изоляция), с заметными изменениями окружающей среды и с отсутствием хищников или отрицательного селективного давления.

В этом смысле это факт естественной истории, что события массового вымирания привели к впечатляющему адаптивному излучению многих групп живых существ, поскольку отсутствие организмов дает выжившим видам возможность колонизировать пустые ниши и пройти через процессы. адаптивное излучение.

Адаптивный радиационный процесс

Адаптивная радиация, как уже объяснялось, - это появление новых, экологически различных видов, принадлежащих к общей наследственной линии.

Эти события обязательно происходят в процессе видообразования, который, согласно концепции биологического вида, подразумевает прерывание потока генов (репродуктивная изоляция) между «модифицированным» потомством и его непосредственным предком.

Многие авторы поддерживают идею о том, что адаптивная радиация является своего рода «продолжением» процесса видообразования, но что она обусловлена ​​экологическими факторами и зависит от совершенно особых начальных условий.

Обычно географическая изоляция является одним из основных факторов, влияющих на адаптивную радиацию, поскольку изолирующиеся популяции «вынуждены» адаптироваться, чтобы воспользоваться преимуществами новых экологических ниш или отсутствием старых хищников.

Один из примеров, который лучше всего иллюстрирует процесс адаптивного излучения, - это колонизация островов, вершин некоторых гор и молодых (или девственных) озер видами из других источников.

Географические острова могут быть продуктом различных геологических событий, но они также могут считаться экологическими островами, поскольку изоляция людей от популяции из-за различий в поведении или окружающей среде также представляет собой барьер для потока генов, который приводит к видообразованию.

Как адаптивная радиация происходит на острове?

Если мы рассмотрим географический остров недавнего образования (с геологической точки зрения), мы можем представить, что первоначально он будет «голым» или лишенным какого-либо живого существа.

Таким образом, этот остров представляет собой исключительную экологическую возможность для колонизации или поселения любых видов с материка (континентального), которые могут воспользоваться экологическими ресурсами, которые предлагает этот остров.

Колонизирующими видами могут быть бактерии, грибы, водоросли, наземные растения, животные и т. Д., Которые, поселившись на «новом» острове, могут адаптировать или специализировать некоторые из его черт для трофической эксплуатации, например, новой ниши. вероятно, сильно отличается от той ниши, из которой они возникли.

Рано или поздно, на эволюционной шкале, различия в установленных чертах будут обозначать репродуктивный барьер, который будет препятствовать потоку генов между колонизирующими индивидами и теми «предками» с материка, откуда они разошлись.

Адаптивная диверсификация против адаптивного излучения

Важно отметить, что современное определение адаптивного излучения имеет две основные характеристики:

- Адаптивная радиация - это не то же самое, что диверсификация путем адаптации (путем естественного отбора) внутри одного и того же вида.

- Адаптация порождает адаптивное излучение

Эти два предложения означают, что без видообразования нельзя говорить об адаптивной радиации, так же как нельзя говорить об видообразовании без адаптивной радиации (речь идет не только о небольших индивидуальных изменениях как об адаптивной реакции на новые условия окружающей среды).

Типы

По мнению некоторых авторов, события адаптивного излучения можно «классифицировать» на три типа, в зависимости от стимула, запускающего этот процесс. Таким образом, адаптивная радиация может возникать из-за изменения окружающей среды, общей адаптации или образования архипелага.

Когда дело доходит до адаптивного излучения, вызванного изменениями окружающей среды, это происходит из-за давления отбора, которое вынуждает виды адаптироваться к окружающей среде, которая значительно изменилась, чтобы выжить.

Таким образом, радиация возникает таким образом, что образующиеся новые виды будут колонизировать новые экологические ниши, возникающие в результате указанных изменений окружающей среды.

Адаптивное излучение, возникающее в результате общей адаптации, происходит благодаря появлению или развитию новых способностей у особей одного и того же вида, что позволяет им колонизировать новые экологические ниши.

Образование или существование архипелагов, высокогорных возвышенностей или океанических островов представляет собой одну из основных причин адаптивной радиации, поскольку эти места могут быть заселены новыми видами, которые должны быстро адаптироваться к этим местам, эволюционно отклоняясь от своих непосредственных предков.

Примеры адаптивного излучения

- Животные

Зяблики (птицы)

Дарвин дал научному сообществу лучший пример, который он мог получить, чтобы продемонстрировать адаптивную радиацию у животных: случай зябликов на Галапагосских островах.

Зяблики - это вид птиц, которые питаются семенами и относятся к роду Geospiza. Считается, что эти птицы недавно отошли друг от друга, где репродуктивная изоляция имела место из-за экологического расхождения, частично связанного с адаптацией к разным типам семян.

Галапагосские зяблики (Источник: Роберт Тейлор Притчетт через Wikimedia Commons)

У птиц различия в форме и размере тела, а также некоторые характеристики песни, связанные с морфологией, могут привести к пререпродуктивной изоляции, которая постепенно включает процесс видообразования.

Цихлиды (рыба)

Другой классический пример адаптивной радиации - это цихлиды, которые принадлежат к семейству пресноводных тропических рыб Cichlidae.

Виды этого семейства произошли от видов, которые питались водорослями и мягкими отложениями, но разные виды разошлись в разных местах от этого.

Филогения рыб цихлид (Источник: исходный рисунок ː Джоана И. Мейер, Дэвид А. Маркес, Саломея Мвайко, Кэтрин Э. Вагнер, Лоран Экскоффье и Оле Зеехаузен, редактирование Денниса Пьетраса, Буффало, Нью-Йорк, США, через Wikimedia Commons)

В озере, известном как Баромби Мбо, в результате адаптивного радиационного процесса возникли 11 различных видов, среди которых есть хищные виды других рыб и насекомых, виды, которые питаются яйцами, виды фильтров и другие виды, которые питаются, как губки.

Адаптивная радиация также произошла в другом озере, озере Малави, возможно, самом значительном среди цихлид, где водятся рыбы, питающиеся эктопаразитами других рыб и рыб, которые отрывают кусочки кожи других рыб. Также были идентифицированы цихлиды, которые питаются чешуей, икрой других рыб и их личинками и т. Д.

Адаптивное излучение этих рыб было связано не только с освоением новых трофических ниш (пищи), но и с некоторыми моделями поведения и среды обитания, описанными разными авторами.

- Растения

Примером адаптивного излучения являются сосудистые растения и колонизация земной среды. Бессемянные сосудистые растения впервые появились в силурийской летописи окаменелостей, но стали более разнообразными в течение каменноугольного периода.

Внезапное адаптивное излучение покрытосеменных (цветковых растений) произошло в юрском периоде, когда считается, что они произошли от папоротников с семенами. Однако его сложность возросла лишь около 100 миллионов лет назад.

Во время диверсификации покрытосеменных растений, то есть их адаптивного излучения, произошло по крайней мере три перехода: сначала появление плодолистика, затем появление двойного оплодотворения и, наконец, появление цветов, какими мы их знаем у растений. настоящее время.

Ссылки

1. Галлардо, М. Х. (2011). Эволюция: течение жизни (№ 575 G 162).
2. Гаврилец, С., и Лосос, Дж. Б. (2009). Адаптивное излучение: противопоставление теории данным. Наука, 323 (5915), 732-737.
3. Гаврилец С., Восе А. (2005). Динамические паттерны адаптивного излучения. Труды Национальной академии наук, 102 (50), 18040-18045.
4. Глор, RE (2010). Филогенетические взгляды на адаптивную радиацию. Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики, 41, 251-270.
5. Рунделл, Р. Дж., И Прайс, Т. Д. (2009). Адаптивная радиация, неадаптивная радиация, экологическое и неэкологическое видообразование. Тенденции в экологии и эволюции, 24 (7), 394-399.
6. Соломон, Е.П., Берг, Л.Р., и Мартин, Д.В. (2011). Биология (9-е изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: США.
7. Страуд, JT, и Лосос, JB (2016). Экологическая возможность и адаптивная радиация. Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики, 47.
8. Тернер, GF (2007). Адаптивная радиация рыб цихлид. Текущая биология, 17 (19), R827-R831.