Изучение ящериц в Бразилии на островах, образовавшихся при создании водохранилища, показало, что предсказываемые в этом случае эволюционной экологией процессы могут происходить очень быстро. Всего за несколько лет часть видов ящериц вымерла, а один из оставшихся, голопалый геккон, выйдя из-под пресса конкурентов, стал включать в свой рацион более крупную добычу. При этом у островных гекконов увеличился относительный размер головы, что может быть объяснено отбором на более эффективную охоту на крупных термитов. Эти изменения происходили независимо друг от друга во всех исследованных популяциях изолированных друг от друга островов.
---------------------------------------------------------------
Хотя эволюция у многих ассоциируется с медленными изменениями, длящимися тысячи и миллионы лет, в последние десятилетия биологам стало известно также множество примеров быстрой эволюции — как в эксперименте, так и в природе. Ушло в историю разделение на так называемое экологическое и эволюционное время. Раньше биологи полагали, что на временах, измеряемых годами, а то и веками, можно пренебречь возможным эволюционным ответом организмов на изменения окружающей среды.
В частности, классические модели, описывающие взаимоотношения популяций — хищничество или конкуренцию, — не учитывают возможную совместную эволюцию. Сейчас же быстрая эволюция рассматривается как один из путей адаптации популяций к постоянно меняющимся условиям. О том, насколько показательны эти случаи непосредственного наблюдения эволюции, говорит и то, что ныне даже креационисты признают микроэволюцию — изменения организмов, не выходящие за видовые границы (понимая их довольно широко, но это, как говорится, совсем другая история).
Часто такая быстрая эволюция провоцируется антропогенными изменениями окружающей среды. Тут можно вспомнить первый случай прямого наблюдения действия естественного отбора. В конце XIX века английский эволюционный биолог Рафаэль Уэлдон опубликовал результаты своих многолетних исследований крабов в гавани Плимута. Он выяснил, что после постройки мола средняя ширина головогруди крабов стала постепенно уменьшаться. Оказалось, что из-за мола гавань стала заиливаться, причем ил постоянно поднимался в толщу воды гребными винтами кораблей. «Широкие» крабы сильнее страдают от загрязнения жабр илом. Из-за этого их смертность стала выше чем у «узких», что и привело к постепенному изменению морфологии в этой популяции.
В эволюционной экологии неплохо изучены процессы, происходящие с видами животных, которые попадают с крупных массивов суши на острова. Изоляция и сокращение доступной территории вызывает вымирание части видов, но при этом у оставшихся за счет утраты конкурентов расширяются экологические ниши. Но эти выводы базируются по большей части на сопоставлении современных фаун, без наблюдений за динамикой процесса.
Американо-бразильской группе ученых, удалось увидеть начальную стадию изменения морфологии гекконов, вызванного образованием островов на месте ранее единой территории. В 1996 году в бразильском штате Гояс построили дамбу для гидроэлектростанции Серра-да-Меза. С 1996-го по 1998 годы было затоплено 170 000 гектаров южноамериканских саванн серрадо — одного из мировых центров биоразнообразия. Былые возвышенности превратились в 290 островов, на которых сохранились участки исходной экосистемы. Как и ожидалось, многие виды на них вымерли — в частности, крупные ящерицы, которым требовалась большая территория. Спустя 15 лет, в 2011 году, самым распространенным видом ящериц на новообразованных островах стал питающийся термитами голопалый геккон amarali (рис. 1). На нем исследователи и остановили свое внимание, собрав данные по его диете и размерам.
После ослабления конкуренции эти ящерицы должны были расширить спектр питания за счет более крупных термитов, что должно было повлечь увеличение размера их голов. Переход на другую пищу у этих специализированных животных было маловероятным (все виды голопалых гекконов питаются почти исключительно термитами), а вот включение в рацион более крупной добычи должно было поддерживаться отбором, так как это способствует быстрому получению нужных питательных веществ и энергии. Увеличение же головы, а не всего тела позволило бы нарастить потребление энергии без существенного увеличения потребностей — иначе никакого выигрыша от потребления крупных насекомых могло и не быть. Кроме того, четыре из шести вымерших на островах (но сохранившихся на Большой земле) видов ящериц, которые питались термитами, были крупнее, чем голопалый геккон, и значит, потребляли более крупных термитов. Таким образом, после их исчезновения крупные термиты должны были стать более доступными. (Еще два вымерших вида питались пауками и прямокрылыми.)
В 2011 году собрали гекконов на пяти островах и на пяти ближайших точках на побережья водохранилища. Содержимое желудков пойманных ящериц подробно исследовали, определив размер всех съеденных ими термитов.
Как оказалось, у островных популяций среднее разнообразие диет действительно несколько выше, чем у ящериц с Большой земли. Как оказалось, при одних и тех же размерах (измеренных как длина от кончика носа до клоаки — хвост, как слишком изменчивый, традиционно не учитывается при измерении длины ящериц) островные гекконы потребляли более крупных термитов, а их головы были относительно крупнее.
Таким образом, изоляция действительно привела к расширению размерного диапазона потребляемой гекконами добычи. Это вызвало их эволюционный ответ в виде изменения морфологии — увеличения относительного размера головы, — что позволило им эффективнее потреблять ставших доступными крупных термитов. Важно, что при этом они не потеряли способность поедать мелких. И хотя островные гекконы должны предпочитать питаться крупной добычей (это предпочтение опять же будет поддерживаться отбором, так как повышает КПД охоты), рацион за короткое время, который отражает содержимое желудка, может у отдельных особей быть «мелкоразмерным».
Итак, в обсуждаемой работе приведен еще один пример быстрой эволюции: всего за 15 лет ящерицы на островах адаптировались к исчезновению конкурентов в поедании термитов. Причем эти изменения произошли параллельно на разных островах: по мере их образования ящерицы на них утрачивали контакт с популяциями, изолированными на других островах. Случаи параллельной эволюции — независимого приобретения родственными группами сходных признаков — говорят о том, что во многих случаях эволюционные пути могут быть предсказуемы. Этот результат также входит в противоречие с ранее устоявшимися представлениями о принципиальной непредсказуемости результатов естественного отбора.
Однако если изученные гекконы смогли за такое короткое время приспособиться к изменениям, почему другие виды ящериц все-таки вымерли? Из-за недостаточной скорости адаптации или из-за чего-то еще? Изучение подобных случаев нужно для более полного понимания того, как деятельность человека отразится на биосфере. Кроме того, это позволит лучше разобраться в закономерностях эволюции и проверить гипотезы о том, как популяции будут отвечать на те или иные воздействия, — для этого, как выясняется, не обязательно ждать миллионы лет.
Это интересно
0
|
|||
Последние откомментированные темы:
-
Ответы на детские вопросы про "Лунную Афёру"
(1)
kauperwud
,
28.02.2022
20240426161655