V samo 15 letih življenja na otokih so se geki prilagodili hranjenju na večjem plenu • Sergej Lysenkov • Znanost o "Elementih" • Evolution, Zoology

V samo 15 letih življenja na otokih so se geki prilagodili hranjenju večjega plena.

Sl. 1. Goli nogo gekko Gymnodactylus amarali. Fotografija © Guilherme Santoro iz priljubljenega povzetka članka o reviji na obravnavanem spletnem mestu Znanost

Študija kuščarjev v Braziliji na otokih, nastalih ob nastanku rezervoarja, je pokazala, da se procesi, ki jih v tem primeru predvideva evolucijska ekologija, lahko zgodijo zelo hitro. V samo nekaj letih so nekatere vrste kuščarjev izumrle in eden izmed preostalih, golih nog Gymnodactylus amaraliki prihajajo iz tiska konkurentov, je začel vključiti v vaši prehrani večji plen. Hkrati se je povečala relativna velikost glave otoka gekov, kar je mogoče pojasniti z izbiro za učinkovitejše lovljenje velikih termitov. Te spremembe so se pojavile neodvisno drug od drugega v vseh študiranih populacijah otokov, izoliranih drug od drugega.

Čeprav je bil evolucijo povezan z mnogimi s počasnimi spremembami v tisočih in milijonih letih, so v zadnjih desetletjih mnogi primeri hitrega razvoja postali znani biologom tako v eksperimentu kot v naravi. Delitev v tako imenovani ekološki in evolucijski čas se je v zgodovini zmanjšala. Pred tem so biologi verjeli, da včasih merimo po letih in celo stoletjih, lahko zanemarimo morebiten evolucijski odziv organizmov na okoljske spremembe."Ekološki čas", v katerem je prebivalstvo dejansko ostalo nespremenjeno, se je prilagajalo novim pogojem brez sodelovanja naravne selekcije, nasprotovalo daljšemu "evolucijskemu času", v katerem prebivalstva ni bilo mogoče šteti za nespremenjeno.

Zlasti klasični modeli, ki opisujejo razmerje med populacijami – plenjenostjo ali konkurenco – ne upoštevajo možnega skupnega razvoja. Zdaj se hiter razvoj šteje za enega od načinov za prilagoditev populacij nenehno spreminjajočim se pogojem (glej Evolucijski in ekološki procesi se lahko pojavijo enako hitro in vplivajo drug na drugega, Elements, 02/08/2011). O tem, kako je indikativno za te primere neposrednega opazovanja evolucije, je, da kreativisti že danes priznavajo mikroevolucijo – spremembe v organizmih, ki ne presegajo specifičnih meja (razumevanje jih je precej široko, to pa, kot pravijo, povsem drugačno zgodbo).

Pogosto se takšen hiter razvoj sprožijo z antropogenim okoljskim spremembam. Tu lahko opozorimo na prvi primer neposrednega opazovanja delovanja naravne selekcije.Konec 19. stoletja je angleški evolucijski biolog Raphael Weldon (W. F. R. Weldon) objavil rezultate svojih dolgoletnih raziskav rakov. Carcinus maenas v pristanišču Plymouth. Ugotovil je, da se je po izgradnji pomola povprečna širina glave rakov začela postopno zniževati. Izkazalo se je, da se pristanišče zaradi mulja začelo muljevati, blato pa je stalno vdrlo v vodni steber s propelerji ladij. "Široke" rake trpijo več zaradi onesnaženja škrg z muljem. Zaradi tega je njihova umrljivost postala višja kot pri "ozkih", kar je privedlo do postopne spremembe morfologije v tej populaciji (glej J. A. Harris, 1911. Merjenje naravnega izbora).

V evolucijski ekologiji se dobro proučujejo procesi, ki se pojavljajo pri živalskih vrstah, ki spadajo z velikih kopenskih masiv na otoke. Izolacija in zmanjšanje razpoložljivega ozemlja povzroči izumrtje dela vrste, hkrati pa se zaradi izgube tekmovalcev razširjajo ekološke niše. Toda ti zaključki temeljijo predvsem na primerjavi sodobnih fav, ne da bi opazovali dinamiko procesa.

Ameriško-brazilska skupina znanstvenikov, ki vključuje Thomas Schöner (Thomas W. Schoener) – avtor članka, o katerem je razpravljal v zgoraj omenjeni novosti Alekseja Gilyarovja, je uspelo videti začetno stopnjo sprememb morfologije gekov, ki jih je povzročil nastanek otokov na mestu prej enotnega ozemlja.Leta 1996 je bil v brazilski državi Goiás zgrajen jez za hidroelektrarno Serra da Mesa. Od 1996 do 1998 je bilo poplavljenih 170.000 hektarjev južnoameriških savananov serrado, enega od svetovnih centrov za biotsko raznovrstnost. Nekdanje višine so postale 290 otokov, na katerih so bili ohranjeni deli prvotnega ekosistema. Kot je bilo pričakovano, so mnoge vrste izumrle – zlasti veliki kuščarji, ki so potrebovali veliko ozemlje. Petnajst let kasneje je bila leta 2011 najpogostejša vrsta kuščarjev na novo nastalih otokih gola gola, ki je jedla po terminu. Gymnodactylus amarali (Slika 1). Na njem so raziskovalci prenehali z zbiranjem podatkov o prehrani in velikosti.

V skladu s hipotezo avtorjev je po razbremenitvi konkurence te kuščarje razširila obseg hrane zaradi večjih termitov, kar bi moralo privesti do povečanja velikosti glave. Avtorji so ugotovili, da se v teh specializiranih živalih verjetno ne bi preusmerili na druga živila (vse vrste golega nogu se hranijo skoraj izključno na termite), vendar bi morala biti vključitev večjega plena v obrok podprta z izbiro, saj to hitro pomaga pri pridobivanju potrebnih hranil in energije.Povečanje glave, in ne celotnega telesa, bi povečalo porabo energije brez znatnega povečanja potreb – v nasprotnem primeru ne bi prišlo do koristi od porabe velikih žuželk. Poleg tega so bile štiri od šestih izumrle vrste kuščarjev na otokih (vendar ohranjene na Veliki deželi), ki so se hranile na termitih, večje od Gymnodactylus amarali, zato so porabili večje termite. Tako bi morali po izginotju postati bolj dostopni veliki termiti. (Še dve izumrli vrsti, ki se hranijo pajkom in ortoopteranom.)

Leta 2011 so avtorji zbirali gekove na petih otokih (eden od njih je bil redno povezan z Veliko deželo, medtem ko so ostali končno izgubili stik leta 1998) in pet najbližjih točk na obali rezervoarja (slika 2).

Sl. 2 Na levi strani: rezervoar Serra da Mesa se nahaja na severu Goias. Desno: mesta za ulov gekov na obali rezervoarja (M1-M5) in na otokih (I34, I35, I37, I38, IX). Otok IX je bil redno povezan z Big Earth, ko je padla nivo vode v rezervoarju. Zemljevid dodatnih gradiv na članek, o katerem razpravljamo v PNAS

Vsebino želodcev ulovljenih kuščarjev smo natančno raziskali z določitvijo velikosti vseh termitov, ki so jih pojedli.Kot merilo širine ekološke niše v smislu proizvodnje so avtorji uporabili inverzni Simpsonov indeks raznolikosti (indeks Inverse Simpson):

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

Tukaj stri – delež vsakega od n velikostni razredi jedli termiti. Ta indeks se giblje od 1 do n, in bolj je, bolj raznolika prehrana gekov. Analiza je vključevala podatke s samo treh otokov in treh točk na kopnem, saj so v želodcu kuščarjev, ujetih na drugih štirih mestih, odkrili premalo termitov.

Kot se je izkazalo, v populacijah otokov je povprečna raznolikost prehrane zares nekoliko višja kot pri celinskih kuščarjih: 3,74 v primerjavi z 2,38. Vendar pa je ta razlika pomembna odprto vprašanje: v tem primeru je v članku nekaj "statističnih sljudij". Ali je razlika pomembna ali ne (glej Statistični pomen)? Avtorji nekako trdijo, da, citiranje strje vrednost 3,3%. Spomnimo se, da v tem primeru str-value (str-value) je verjetnost naključnega pojava (zaradi neuspešnega vzorčenja gekov) enake ali celo večje razlike v povprečnih vrednostih, pod pogojem, da je širina niš na otokih in na celini dejansko enaka (to se lahko zgodi, kerda se bodo povprečne vrednosti v več vzorcih iz iste skupine verjetno razlikovale – na primer, povprečna višina več vzorcev sošolcev se bo razlikovala od vzorca do vzorca). V biologiji (kot tudi v večini drugih znanosti, ki uporabljajo matematično statistiko) se šteje dejanski obstoj razlik med dvema nizoma vrednosti (ki se preučujejo na podlagi vzorca podatkov iz vsakega nabora) str-value manj kot 5%.

Toda v tem primeru so avtorji uporabili enostranski kriterij, ki izračuna to verjetnost na podlagi domneve, da je razlika, če sploh, le v eni od strank. Taka merila se ne bi smela uporabljati, razen če zavestno ne pričakujte odstopanj v eni od strank (primerne primere je precej težko dati, toda na primer, če primerjate rast mladih moških in odraslih, potem ne morete čakati, da se s starostjo zmanjša). Čeprav avtorji niso predvideli morebitnega zmanjšanja prehrane na otokih (in to pojasnjuje izbiro enostranskega merila – kljub dejstvu, da v vseh drugih primerih uporabljajo dvostranske), te možnosti ni mogoče nemudoma zavrniti (več o enotnih in dvostranskih merilih glej Enkratne in dvotirne P-vrednosti).Očitno so to merilo izbrali, ker daje bolj primeren dvostranski kriterij str– vrednost 6,6%, kar je nad kritično pomembnostjo.

Vseeno pa bom navedel več argumentov v odgovoru na izjavo avtorjev članka. Iz tabele v članku je razvidno, da je najmanjša povprečna širina niše na otokih večja od največjih obmorskih populacij (3,160 v primerjavi s 2,917). Poleg tega "Bog ljubi 0,06 skoraj 0,05" (dobro znana citata, ki opisuje konvencionalnost izbranega kritičnega nivoja, od R. Rosnow, R. Rosenthal, 1989). psihološka znanost), zdaj pa obstaja težnja po uporabi bolj gladke lestvice pomembnosti, namesto stroge ločitve ob meji 5%. Ne nazadnje je to posledica dejstva, da mnogi raziskovalci, ki ne razumejo osnov statistike, si prizadevajo, da bi jih cenili s kavljem ali s prevaranti. "str <5% "(to se imenuje p-hacking, glej Data dredging). V tem primeru 6,6% kaže tako imenovani" marginalni pomen ". Upoštevajte, da je ustanovitelj o biološki statistiki Ronald Fisher sam pozval gladka lestvica.

Na srečo so ostali rezultati članka bolje zasnovani. Izkazalo se je, da z enakimi dimenzijami (merjeno kot dolžina od konice nosu do cloaca – rep, kot preveč spremenljiv,(slika 3, A), njihove glave pa so bile relativno večje (slika 3, B, velikost glave je bila določena kot razdalja od konice nosu do bobničevega bobna). Upoštevajte, da iz grafikona na sl. 3, je razvidno, da povprečna velikost pogostih termitov v otokih gekih pogosto presega obalne, kar ponovno govori v prid dejstvu, da so resnično razširili svojo prehrano. Poleg tega se je, kot se je izkazalo, velikost glave nekaterih posameznikov kuščarjev pozitivno povezana s povprečno velikostjo termitov v njihovi prehrani.

Sl. 3 Odvisnost povprečne dolžine jedli termiti (A) in dolžine glave (V) na dolžini telesa (SVL) v gekih na otokih (bele pike) in na celini (črne pike). Vsak točka označuje posameznika. Vse vrednosti so v milimetrih. Slika iz obravnavanega članka v PNAS

Še bolj očitna so rezultati ne za posamezne posameznike, ampak za odstopanje razmerja med dolžino glave in dolžino telesa od povprečne vrednosti za posamezne populacije (slika 4): jasno je, da je to razmerje v vseh obalnih populacijah nižje kot v vseh otoških populacijah. V tem primeru je najbližje obalni populaciji otok IX,ki se občasno povezuje z Veliko deželo, zato bi lahko geki na njem trčili s tekmovalci in se združili s predstavniki obalnega prebivalstva.

Sl. 4 Povprečno odstopanje razmerja med dolžino glave in dolžino telesa od celotnega povprečja (dobljeno za vse preučevane posameznike) v gekih za vse preučevane populacije z otokov (črni stolpci) in od celine (sivi stolpci). Slika iz obravnavanega članka v PNAS

Tako je izolacija, očitno, dejansko pripeljala do širitve obsega velikosti, ki ga porabijo geki. To je povzročilo njihov evolucijski odziv v obliki spremembe morfologije – povečanje relativne velikosti glave – kar jim je omogočilo učinkovitejšo porabo velikih termitov, ki so postali na voljo. Pomembno je, da medtem ko niso izgubili možnosti, da bi jedli majhne. In čeprav bi otoški geki raje hranili na velikem plenu (ta prednost bo podpirala izbira, saj povečuje učinkovitost lova), lahko prehrana za kratek čas, ki odraža vsebino želodca, individualizira za posameznike. To je razvidno iz sl.3, A: majhni kuščarji ne plenejo na velikih termitih (morda zato, ker ne morejo učinkovito iti), medtem ko veliki ljudje jedo termite vseh velikosti.

Kaj bi lahko bila alternativna pojasnila za opazovane spremembe? Najprej je mogoče domnevati, da so bile razlike v velikosti glave v kuščarjih pred nastankom rezervoarja. Vendar je to malo verjetno: takrat so pripadali eni veliki populaciji. Poleg tega študija vzorcev, ujetih na prihodnjih otokih in kopnem od leta 1996 do leta 1998, ni pokazala pomembnih razlik (str = 0,68). Drugič, spolna selekcija bi lahko imela vlogo: zaradi povečane gostote prebivalstva na otokih se je intenzivirala konkurenca moških za ženske, kar bi lahko vodilo do povečanja velikosti glave. Vendar pa v tem delu ni bila ugotovljena povezava preučevanih lastnosti s spolom.

Torej, v obravnavanem delu je podan še en primer hitrega razvoja: v samo 15 letih se kuščarji na otokih prilagajajo izginotju tekmecev pri jedenju termitov. Poleg tega so se te spremembe zgodile vzporedno na različnih otokih: kot so nastali, so kuščarji izgubili stik s populacijami, izoliranimi na drugih otokih.Primeri vzporednega razvoja – neodvisno pridobivanje s podobnimi skupinami podobnih lastnosti – kažejo, da so v mnogih primerih lahko evolucijske poti predvidljive. Ta rezultat je tudi v nasprotju z že uveljavljenimi (čeprav ne vedno strogo utemeljenimi) idejami o temeljni nepredvidljivosti rezultatov naravne selekcije (glej novice Cichlids – življenjski model neodvisnega vzporednega razvoja, Elements, 14. november 2012 in evolucija mravelj na "nebesnih otokih" Arizona se je izkazala za delno predvidljivo, Elements, 16. 16. 2015).

Če pa bi se proučevani geki v tako kratkem času lahko prilagodili spremembam, zakaj so druge vrste kuščarjev izumrle? Zaradi nezadostne prilagoditvene hitrosti ali kaj drugega? Študija takšnih primerov je potrebna za popolnejše razumevanje vpliva človeške dejavnosti na biosfero. Poleg tega bo omogočila boljše razumevanje zakonitosti evolucije in preizkusne hipoteze o tem, kako se bodo populacije odzvale na določene vplive – za to se, kot se izkaže, ni potrebno čakati na milijone let.

Vir: Mariana Eloy de Amorima, Thomas W. Schoener, Guilherme Ramalho Chagas Cataldi Santoro, Anna Carolina Ramalho Lins, Jonah Piovia-Scott, Reuber Albuquerque Brandão.Kuščarji na morfologiji in prehrani PNAS. 2017. V. 114. str. 8812-8816. DOI: 10.1073 / pnas.1709080114.

Sergej Lysenkov


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

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