Аралдарда 15 жыл өмір сүргенде, геккондар үлкен жыртқыштарды тамақтандыруға бейімделді • Сергей Лысенков • «Элементтер» туралы ғылым жаңалықтары • Эволюция, зоология

Аралдарда 15 жыл өмір сүргенде, геккондар үлкен жыртқышты азықтандыруға бейімделді.

Сурет. 1. Геккон Gecko Gymnodactylus amarali. Фото © Гильхерме Санторо танымал синопсиса талқыланған мақалаға журналдың сайтында Ғылым

Бразилияда резервуарды құрастыру кезінде пайда болған аралдарда кесірттерді зерттеу бұл жағдайда эволюциялық экологиямен болжанған үдерістер өте жылдам болуы мүмкін екенін көрсетті. Бірнеше жылда итбалықтардың кейбір түрлері жойылып кетті, ал қалған галактикалардың бірі Gymnodactylus amaraliбәсекелестердің баспасөзінен шыққан, оның диетасына үлкен жыртқышты қосуға кірісті. Сонымен қатар аралдардың геккос бастарының салыстырмалы өлшемі артты, бұл үлкен термиттер үшін тиімді аң аулау үшін таңдау арқылы түсіндіріледі. Бұл өзгерістер бір-бірінен оқшауланған аралдардың барлық зерттеу популяцияларында бір-бірінен тәуелсіз болды.

Эволюция мыңдаған және миллиондаған жылдар бойы созылып жатқан баяу өзгерістермен көптеген адамдармен байланысты болғанымен, соңғы онжылдықта тез эволюцияның көптеген мысалдары эксперимент пен табиғатта биологтарға белгілі болды. Экологиялық және эволюциялық уақыт деп аталатын бөлім тарихта құлдырады. Бұрын биологтар жылдар бойы, тіпті ғасырлармен өлшенген кезде, ағзалардың қоршаған ортаның өзгеруіне ықтимал эволюциялық реакциясын елемеуіміз мүмкін деп санайды.«Табиғи іріктеудің қатысуынсыз жаңа жағдайларға бейімделу» тұрғындары өзгеріссіз қалатын «Экологиялық уақыт» халықты өзгеріссіз деп санауға болмайтын «эволюциялық уақытқа» қарсы болды.

Атап айтқанда, популяциялардың – притацияның немесе бәсекелестіктің қарым-қатынасын сипаттайтын классикалық модельдер бірлескен эволюцияны ескермейді. Енді жылдам эволюция популяцияларды үнемі өзгеріп отыратын жағдайларға бейімдеудің бір түрі ретінде қарастырылады (Эволюциялық және экологиялық процестер бір-біріне тез және бір-біріне әсер етуі мүмкін «Элементтер», 02/08/2011). Эволюцияны тікелей байқаудың бұл жағдайының дәл қазір креационисттер микроорганизмді – белгілі бір шекаралардан тысқары емес өзгерістерді (оларды кеңінен түсіну, бірақ бұл, басқаша айтқанда, мүлде өзгеше оқиға) өзгеруін мойындайды.

Жиі мұндай эволюция қоршаған ортаның антропогендік өзгерістері арқылы туындайды. Мұнда табиғи селекцияның әсерін тікелей байқаудың бірінші жағдайын еске түсіруге болады.XIX ғасырдың аяғында ағылшын эволюционист биолог Рафаэль Уэлдон (W. F. R. Weldon) крабдардағы көп жылдық зерттеулерінің нәтижелерін жариялады. Карциноза Плимут портында. Ол пирстердің құрылысы аяқталғаннан кейін крабдардың басының орташа ені біртіндеп төмендей бастады. Шықты, бұл пирстердің арқасында айлақ пайда болды және шөгінділер кемелердің жылжымалы бөліктерімен үнемі су бағанасына көтерілді. «Кең» крабдар глиллалардың ластануынан көп зардап шегеді. Осының арқасында олардың өлімі «тар» қарағанда жоғары болды, бұл халықтың морфологиясының біртіндеп өзгеруіне әкелді (J. A. Harris, 1911 ж. Табиғи іріктеуді өлшеу).

Эволюциялық экологияда үлкен жер массивтерінен аралдарға түсетін жануарлар түрлерімен кездесетін процестер жақсы зерттеледі. Қолда бар аумақты оқшаулау және азайту түрдің бір бөлігін жоғалтуға әкеліп соғады, сонымен бірге бәсекелестердің жоғалуы салдарынан экологиялық никтер кеңейтіледі. Бірақ бұл тұжырымдар, негізінен, заманауи фауналарды салыстыру, процестің динамикасын сақтай отырып негізделеді.

Жоғарыда айтылған жаңалықтарда Алексей Гиляровтың мақаласының авторы Томас Шенер (Thomas W. Schoener) американдық-бразилиялық ғалымдар тобына бұрынғы бір аумақтың орнында аралдардың пайда болуынан туындаған қараңғылықтардың морфологиясын өзгертудің бастапқы кезеңін көрді.1996 жылы Бразилияның Гоиас штатында Серра-де-Меса ГЭС-і үшін бөгет салынды. 1996 жылдан бастап 1998 жылға дейін әлемдегі биоалуантүрлілік орталықтарының бірі Оңтүстік Америкадағы савандардың serrado-ң 170 000 гектары су астында қалды. Бұрынғы биіктер 290 аралдарға айналды, онда бастапқы экожүйенің бөліктері сақталды. Күткендей, олардың көптеген түрлері жойылып кетті – әсіресе, үлкен аумақты талап ететін үлкен итбалықтар. Он бес жылдан кейін, 2011 жылы жаңадан пайда болған аралдардағы ең көп таралған жануарлардың термит-жеуі, жалаңаш гекон болды. Gymnodactylus amarali (Cурет 1). Бұл туралы зерттеушілер назарын аударып, оның диетасы мен мөлшері туралы мәліметтер жинады.

Авторлар гипотезасына сәйкес, бәсекелестікті жеңілдеткеннен кейін, бұл итмұрын ірі термиттердің арқасында азық-түлік диапазонын кеңейтуі керек, бұл олардың бастарының көлемін арттыруға алып келуі керек еді. Авторлар осы мамандандырылған жануарлардың басқа түрлеріне ауысуды екіталай деп тапты (бірақ жалаң аяқты геккостың барлық түрі дерлік тек термитке), бірақ азықтың ірі мөлшерін селекцияға қосу таңдау арқылы қолдау керек, себебі бұл қажетті қоректік заттар мен энергияны жылдам өндіруге ықпал етеді.Барлық организмнің емес, бастың көбеюі мұқтаждықтардың айтарлықтай өсуінсіз энергияны тұтынуды арттыруға мүмкіндік береді, әйтпесе үлкен жәндіктерді тұтынудан пайда болмайды. Сонымен қатар, термиттермен тамақтандырылған аралдарда төрт адамның төртеуі жоғалып кеткен (бірақ Ұлы Жерде сақталған) жануарлардың түрлері Gymnodactylus amarali, демек, үлкен термиттерді тұтынған. Осылайша, жоғалып кеткеннен кейін, үлкен термиттер қол жетімді болуы керек еді. (Ұрпақтар мен ортоптерандардан басқа екі жоғалған түр.)

2011 жылы авторлар бес аралдарда геккондарды жинады (олардың біреуі мезгіл Ұлы Жерге қосылды, ал қалғандары 1998 жылы байланыста болды) және су қоймасының жағалауындағы бес ең жақын нүктелер (2-сурет).

Сурет. 2 Сол жақта: Серра-де-Мезаның су қоймасы солтүстік Гиайста орналасқан. Оң: (M1-M5) жағалауларында және аралдарда (I34, I35, I37, I38, IX) жанармай құятын жерлер. Аралдағы IX мезгіл-мезгіл Үлкен жерге қосылып, су қоймасындағы су деңгейі төмендеді. Мақалаға қосымша материалдардың картасы PNAS

Зардап шеккендердің асқазандарының мазмұны олар тамақтанатын барлық термиттердің мөлшерін анықтау арқылы егжей-тегжейлі зерттелді.Өндіріс тұрғысынан экологиялық ортаның ені ретінде, авторлар кері Simpson индекстері әр түрлі (Inverse Simpson индексі):

\ [B = \ dfrac % {\ sum \ limits_ {i = 1} ^ n p_i ^ 2}. \]

Мұнда сi – әрқайсысының үлесі n семіртілген термиттердің мөлшері. Бұл көрсеткіш 1-ге дейін өзгереді n, және одан да көп, неғұрлым әртүрлі кешкі тамақтану диета. Талдау материяның тек үш аралдарынан және үш нүктесінен алынған деректерді қамтиды, себебі басқа төрт жерде ұсталған қылшықтардың асқазандарында тым аз термиттер табылған.

Шықты, аралдың популяцияларында диеталардың орташа диапазоны материк қышырмаларынан гөрі біршама жоғары: 3.74-ден 2.38-ке дейін. Дегенмен, бұл айырмашылық маңызды ма – бұл ашық мәселе: бұл жағдайда мақалада «статистикалық икемділік» бар. Арасындағы айырмашылық маңызды ма немесе жоқ (статистикалық мәнді қараңыз)? Авторлар, иә, сілтеме жасайды деген талапты сұрайды смәні – 3,3%. Есте, бұл жағдайда с-value (с-value) – аралдарда және материядағы шұңқырлардың ені іс жүзінде бірдей болған жағдайда, орташа мәндердегі бірдей немесе одан да көп айырмашылықтардың кездейсоқ пайда болу ықтималдығы (кемшіліктердің сәтсіз іріктелуі себебінен)бір топтағы бірнеше үлгілердегі орташа мәндер әртүрлі болуы мүмкін, мысалы, сыныптастардың бірнеше үлгілерінің орташа биіктігі сынамадан үлгіге қарай өзгереді). Биологияда (математикалық статистиканы қолдана отырып, көптеген басқа ғылымдарда), екі құндылық жиынтығының (әр жиынтықтан алынған деректер үлгісінің негізінде зерттелетін) арасындағы айырмашылықтардың нақты бар екендігін көрсету қарастырылған с– мән 5% -дан аз.

Бірақ бұл жағдайда авторлар осы ықтималды есептейтін бір жақты критерийді қолданды, бұл айырмашылық, егер бар болса, тек бір тарапта ғана болатындығына негізделген. Мұндай критерийлер, егер болмаса, қолданылмауы керек біле тұра бір тараптың ауытқуларын күтпеңіз (адекватты мысалдар беру өте қиын, бірақ, мысалы, егер сіз жас жігіттер мен ересектердің өсуін салыстырсаңыз, онда жасыңызды азайтуды күте алмайсыз). Дегенмен, авторлар аралдардағы диетаның кеңеюінің мүмкін төмендеуін алдын-ала болжамағанымен (және басқа жағдайларда екі жақты қолданатынына қарамастан) бұл мүмкіндікті дереу қабылдамауға болмайды (біржақты және екі жақты критерийлер бойынша қараңыз). Бірқалыпты және екі қалдық P-мәндер).Шамасы, олар осы критерийді таңдады, себебі екі жақты критерий ұсынылады с– мәні 6,6%, бұл маңызды мәннен жоғары.

Мен мақаланың авторларының мәлімдемесін қорғау үшін бірнеше дәлел келтіремін. Мақалада келтірілген кестеден аралдардағы ең аз ортаңғы ендік теңіздегі ең үлкен халықтан (2.917-ге қарсы 3,160) көбірек екендігі анық. Бұдан басқа, «Құдай 0.06-дан 0.05-ге дейін жетеді» (Р. Роснудан, R. Rosenthal, 1989 ж. Танылған сыни деңгейдің шарттылығын сипаттайтын белгілі цитатамен). психологиялық ғылым), енді 5% шекарасында қатаң бөлінуден гөрі, мағыналық тегіс масштабты пайдалану үрдісі бар. Ең болмағанда, статистиканың негіздерін түсінбеген көптеген зерттеушілер ілмектің немесе икемдіктің арқасында жетуге тырысады ».с «5%» деп аталады (бұл p-hacking деп аталады Деректерді тереңдету) 6.6% «шеткі мән» деп аталады. Биологиялық статистика негізін салушы әкесі Рональд Фишер тегіс шкаласы.

Бақытымызға орай, мақаланың қалған нәтижелері жақсы негізделген. Шықты, сол өлшемдермен (мұрынның шетіне дейін ұзындығы – өлшенеді)дәстүрлі түрде кілегей ұзындығын өлшеу кезінде назарға алынбайды) аралдардың үлкенірек термиті үлкен термиттерді пайдаланады (3-сурет, А) және олардың бастары салыстырмалы түрде үлкен (3-сурет, бас өлшемі мұрын ұшынан құлағанға дейін). Айта кету керек, суретте көрсетілген. 3-де көрші елдерде, тамақ термиттерінің орташа мөлшері жиі жағалаулықтардан асып түсетіні байқалады – олар қайтадан олардың диетасын шынымен кеңейтіп отырғандығын айтады. Сонымен қатар, белгілі болғанындай, кейбір миқырлар мүшелерінің басы мөлшері диеталардағы термиттердің орташа өлшемімен оң жақта.

Сурет. 3 Жұтылған термиттердің орташа ұзақтығына тәуелділігі (A) және бас ұзындығы (Ішінде) дене ұзындығы бойынша (SVL) аралдардағыақ нүктелер) және материкте (қара нүктелер). Әрбір нүкте жеке тұлғаны білдіреді. Барлық мәндер миллиметрге тең. Суреттегі талқыланған мақаланың суреті PNAS

Әрине, жеке адамдарға емес, сонымен қатар бас ұзындығына дене ұзындығына қатынасы жеке халық үшін орташа мәннен ауытқу үшін айқын көрінеді (4-сурет): барлық аралды популяцияларына қарағанда, бұл жағалаудағы популяцияларда төмендеуі анық. Бұл жағдайда жағалаудағы тұрғындарға ең жақын IX аралдары,ол мерзімді түрде Ұлы жермен байланыстырылады, және, тиісінше, оған қатысты қарсыластар бәсекелестермен соқтығып, жағалаудағы халық өкілдерімен араласуы мүмкін.

Сурет. 4 Орташа ұзындығы дененің ұзындығына қатынасы орта аралықтан (барлық зерттелген тұлғалар үшін) орташа арақатынасынан аралдардан зерттелген барлық популяцияларғақара бағандар) және материктен (сұр бағандар). Суреттегі талқыланған мақаланың суреті PNAS

Осылайша, оқшаулау, бәлкім, шын мәнінде геккондардың тұтынатын мөлшерін кеңейтуге әкелді. Бұл олардың эволюциялық реакциясын морфологияның өзгеруі түрінде – бастың салыстырмалы мөлшерінің артуына әкелді – бұл үлкен термиттерді барынша тиімді пайдалануға мүмкіндік берді. Маңыздысы сол, олар кішкентай тамақтану мүмкіндігін жоғалтқан жоқ. Арал геккостары үлкен аңшылықта тамақтандырғысы келсе де (бұл артықшылық қайтадан іріктеліп, аң аулау тиімділігін арттырады), қысқа уақыт ішінде диета асқазанның мазмұнын көрсететін жеке тұлғалар үшін жеке болуы мүмкін. Бұл суретті күріштен көруге болады.3, А: кішкентай кальяндар ірі термиттерде жем болмайды (мүмкін, олар тиімді жұмыс істей алмайды), ал үлкендер термиттерді барлық мөлшерде жейді.

Байқалған өзгерістерге баламалы түсініктемелер қандай болуы мүмкін? Біріншіден, резервуардың пайда болуына дейін бас киімдердің өлшемдеріндегі айырмашылықтар щеткаларда болған деп болжауға болады. Алайда, бұл екіталай емес: сол кезде олар бір үлкен тұрғындарға тиесілі болды. Сонымен қатар, 1996-1998 жылдары болашақ аралдар мен материкке түсірілген үлгілерді зерттеу елеулі айырмашылықтарды көрсетпеді (с = 0.68). Екіншіден, жыныстық іріктеу рөл атқаруы мүмкін: аралдардағы халық тығыздығының артуына байланысты, әйелдер үшін ерлердің бәсекелестігі күшейе түсті, бұл бастардың көлемін арттыруға әкелуі мүмкін. Дегенмен, осы жұмыста жыныста зерттелетін қасиеттермен байланысты болмады.

Мәселен, талқыланған жұмыстарда жылдам эволюцияның тағы бір мысалы келтірілген: 15 жыл ішінде аралдардағы жыландар ішу термиттеріндегі бәсекелестердің жоғалып кетуіне бейімделген. Бұған қоса, бұл өзгерістер әртүрлі аралдарда қатар жүрді: олар қалыптасқан кезде, олардағы итбалықтар басқа аралдарда оқшауланған популяциялармен байланыста болды.Параллель эволюция жағдайлары – ұқсас белгілердің ұқсас топтары арқылы тәуелсіз сатып алу – көптеген жағдайларда эволюциялық жолдар болжамды болуы мүмкін деп болжайды. Бұл нәтиже табиғи іріктеу нәтижелерінің іргелі болжаусыздығы туралы алдын-ала белгіленген (бірақ әрдайым қатаң негізделген) идеяларға қайшы келеді (Cichlids – тәуелсіз параллель эволюцияның тірі моделі, Elements, 2012 жылғы 14 қарашадағы және «көктегі аралдардағы» құмырсқалардың эволюциясы туралы қараңыз) Аризона ішінара болжамды, Элементтер, 09/16/2015).

Алайда, егер қысқа мерзімде зерттелетін кештер өзгеруге бейімделсе, неге басқа жанартау түрлері жойылды? Бейімделу жылдамдығының жеткіліксіздігінен немесе басқа нәрседен Осындай жағдайларды зерттеу адам қызметінің биосфераға қалай әсер ететінін толық түсіну үшін қажет. Сонымен қатар, ол эволюция заңдарын және белгілі бір әсерге халықтың қалай жауап беретіндігі туралы сынақ гипотезаларын жақсы түсінуге мүмкіндік береді – бұл, қалай болғанда да, миллиондаған жылдар күтудің қажеті жоқ.

Дерек көзі: Mariana Eloy de Amorima, Thomas W. Schoener, Guilherme Ramalho Chagas Каталди Санторо, Anna Carolina Ramalho Lins, Jonah Piovia-Scott, Reuber Albuquerque Brandão.Морфология мен диетаға арналған лизардтар PNAS. V. 114. P. 8812-8816. DOI: 10.1073 / pnas.1709080114.

Сергей Лысенков


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: