Během pouhých 15 let života na ostrovech se geckové přizpůsobili krmení větší šelmy • Sergej Lysenkov • Vědecké zprávy o "prvcích" • Evoluce, zoologie

Za pouhých 15 let života na ostrovech se geckové přizpůsobili krmení větší kořisti.

Obr. 1. Gecko s holým hřbetem Gymnodactylus amarali. Foto © Guilherme Santoro z populárního přehledu k diskutovanému článku na webové stránce časopisu Věda

Studie jašteric v Brazílii na ostrovech vzniklých během vytvoření nádrže ukázala, že procesy, které v tomto případě předpovídá evoluční ekologie, se mohou objevit velmi rychle. Během několika let se některé druhy ještěrek zanikly a jeden ze zbývajících holohlavých gecko Gymnodactylus amaralivycházející z tisku konkurence, začal do své stravy zahrnovat větší kořist. Současně se zvýšila relativní velikost hlavy geckosu, což lze vysvětlit výběrem efektivnějšího lovu velkých termitů. Tyto změny se vyskytovaly nezávisle na sobě ve všech studovaných populacích izolovaných ostrovů.

Ačkoli evoluce byla spojena s mnoha, s pomalými změnami trvajícími tisíce a miliony let, v posledních desetiletích se mnoho příkladů rychlého vývoje stalo známé biologům, jak v experimentu, tak v přírodě. Rozdělení na tzv. Ekologický a evoluční čas se v historii zhoršilo. Předtím biologové věřili, že někdy měřící roky, a dokonce i staletí, můžeme zanedbávat možnou evoluční reakci organismů na změny životního prostředí."Ekologický čas", během kterého se obyvatelstvo skutečně nezměnilo, přizpůsobovalo se novým podmínkám bez účasti přirozeného výběru, bylo proti delšímu "vývojovému času", ve kterém populace nemohla být považována za nezměněnou.

Klasické modely popisující vztah populace – predázení nebo konkurence – nezohledňují zejména možný společný vývoj. Nyní je rychlý vývoj považován za jeden ze způsobů, jak přizpůsobit populace neustále se měnícím podmínkám (viz Evoluční a ekologické procesy se mohou objevit stejně rychle a navzájem se ovlivňovat, "Elements", 02/08/2011). O tom, jak naznačují tyto případy přímého pozorování evoluce, je to, že i nyní kreacionisté rozpoznávají mikroevoluci – změny v organizmech, které nepřekračují specifické hranice (jejich chápání je poměrně široce, ale toto je, jak se říká, zcela odlišným příběhem).

Často je takový rychlý vývoj vyvolán antropogenními změnami životního prostředí. Zde můžeme připomenout první případ přímého pozorování akce přirozeného výběru.Na konci 19. století publikoval anglický evoluční biolog Raphael Weldon (W. F. R. Weldon) výsledky mnoha let výzkumu krabů. Carcinus maenas v přístavu Plymouth. Zjistil, že po stavbě molu začala postupně klesat průměrná šířka krabů. Ukázalo se, že přístav se začal blábnout kvůli moři a kal se neustále vynořoval do vodního sloupku s vrtulemi lodí. "Široký" krabi trpí více tím, že znečišťují žáby bahnem. Z tohoto důvodu se jejich úmrtnost stala vyšší než u "úzkých", což vedlo k postupné změně morfologie v této populaci (viz J. A. Harris, 1911. Měření přírodního výběru).

V evoluční ekologii jsou studovány procesy vyskytující se u živočišných druhů, které spadají z velkých půdních masivů na ostrovy. Izolace a zmenšení dostupného území způsobí zánik částí druhu, ale současně se z důvodu ztráty konkurentů rozšiřují ekologické výklenky. Ale tyto závěry jsou založeny především na srovnání moderních faun, bez ohledu na dynamiku procesu.

Americká-brazilská skupina vědců, mezi něž patří Thomas Schöner (Thomas W. Schoener) – autor článku, o kterém diskutoval ve výše zmíněných zprávách Alexey Gilyarov – se podařilo vidět počáteční fázi změny morfologie gecků způsobené vznikem ostrovů na místě dříve jediného území.V roce 1996 byla v brazilském státě Goiás postavena přehrada pro vodní elektrárnu Serra da Mesa. Od roku 1996 do roku 1998 bylo zaplaveno 170 000 hektarů jihoamerické savany serrado, jedné z center biodiverzity na světě. Bývalé výšky se změnily na 290 ostrovů, na kterých se zachovaly části původního ekosystému. Jak se očekávalo, mnoho druhů z nich zaniklo – zejména velké ještěrky, které vyžadovaly velké území. O patnáct let později, v roce 2011, nejčastějším typem ještěrek na nově vzniklých ostrovech byla nahá husa s termitem. Gymnodactylus amarali (Obr. 1). Na to vědci zastavili svou pozornost a shromáždili údaje o své stravě a velikosti.

Podle autorovy hypotézy, po uvolnění soutěže by tito ještěři měli rozšířit nabídku potravin kvůli větším termitům, což mělo vést ke zvýšení velikosti jejich hlav. Autoři zjistili, že je nepravděpodobné, že přechází na jiné potraviny u těchto specializovaných zvířat (všechny typy holohlavých gecků se krmí téměř výhradně na termitách), ale zařazení větší kořisti do dávky by mělo být podporováno výběrem, protože to pomáhá rychle získat potřebné živiny a energii.Zvýšení hlavy, a nikoli celého těla, by zvýšilo spotřebu energie bez výrazného nárůstu potřeb – jinak by nebylo možné dosáhnout zisku z spotřeby velkého hmyzu. Navíc čtyři ze šesti vyhynulých druhů ještěrek na ostrovech (ale zachovaných na Velké zemi), které se živily termity, byly větší než Gymnodactylus amarali, a proto konzumovaly větší termity. Takže po jejich zmizení by měly být větší termity přístupnější. (Další dvě vyhynulé druhy krmené na pavoucích a ortopterech.)

V roce 2011 autoři shromažďovali gecko na pěti ostrovech (jeden z nich byl periodicky spojen s Velkou zemí, zbytek nakonec ztratil kontakt v roce 1998) a pět nejbližších bodů na pobřeží nádrže (obr. 2).

Obr. 2 Vlevo: nádrž Serra da Mesa se nachází v severní části města Goias. Doprava: místa pro lov gecků na pobřeží nádrže (M1-M5) a na ostrovech (I34, I35, I37, I38, IX). Ostrov IX byl periodicky spojen s velkou zemí, když hladina vody v nádrži klesla. Mapa dodatečných materiálů k článku, o němž se diskutuje PNAS

Obsah žaludů uchycených ještěrek byl podrobněji prozkoumán stanovením velikosti všech termitů, které jimi požívali.Jako míru rozsahu ekologické nika z hlediska výroby použili autoři inverzní Simpsonův index rozmanitosti (Invers Simpsonův index):

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

Tady stri – podíl každého z nich n velikostní třídy pojímaných termitů. Tento index se pohybuje od 1 do n, a čím víc to je, tím rozmanitější je dieta gecků. Analýza zahrnovala údaje pouze ze tří ostrovů a tří bodů na pevnině, neboť v žaludcích ještěrek, které byly chyceny na dalších čtyřech místech, bylo zjištěno příliš málo termitů.

Jak se ukázalo, u obyvatel ostrovů je průměrná různorodost stravy skutečně o něco vyšší než u starších ještěrek: 3,74 vs. 2,38. Nicméně, zda je tento rozdíl významný, je otevřená otázka: v tomto případě existuje v článku nějaký "statistický slyšení". Je rozdíl významný nebo ne (viz Statistická významnost)? Autoři určitě tvrdí, že ano, cituje strje hodnota 3,3%. Připomeňme, že v tomto případě str-hodnota (str-hodnota) je pravděpodobnost náhodného výskytu (kvůli neúspěšnému vzorkování gecků) stejných nebo dokonce větších rozdílů v průměrných hodnotách za předpokladu, že šířka výklenků na ostrovech a na pevnině je ve skutečnosti stejná (k tomu může dojít, protožeže se průměrné hodnoty u několika vzorků ze stejné skupiny pravděpodobně liší – například průměrná výška několika vzorků spolužáků se bude měnit od vzorku k vzorku). V biologii (stejně jako ve většině ostatních věd, které používají matematickou statistiku) je považováno za skutečnou existenci rozdílů mezi dvěma sadami hodnot (které jsou zkoumány na základě vzorku dat z každé sady) str-hodnota nižší než 5%.

V tomto případě však autoři uplatnili jednostranné kritérium, které tuto pravděpodobnost vypočítá na základě předpokladu, že případný rozdíl je pouze v jedné ze stran. Tato kritéria by neměla být použita, pokud vědomě neočekávejte odchylky v jedné ze stran (adekvátní příklady jsou poměrně obtížné dát, ale například pokud porovnáte růst mladých mužů a dospělých, nemusíte čekat, až se s věkem sníží). A ačkoli autoři nepředvídali možný pokles šíře stravy na ostrovech (a tak vysvětlují výběr jednostranného kritéria – navzdory skutečnosti, že ve všech ostatních případech využívají bilaterálně), tato možnost nemůže být okamžitě odmítnuta (více na základě jednorázových a dvoustranných kritérií viz Jedno-tailed versus dvou-sledoval P-hodnoty).Zjevně si zvolili toto kritérium, protože dává vhodnější dvoustranné kritérium str– hodnota 6,6%, která je nad kritickou úrovní významnosti.

Přesto budu citovat několik argumentů na obranu tvrzení autorů. Z tabulky uvedené v článku je zřejmé, že nejmenší průměrná šířka výklenku na ostrovech je větší než největší pobřežní populace (3.160 versus 2.917). Navíc "Bůh miluje 0,06 téměř až 0,05" (dobře známá citace popisující konvenčnost zvolené kritické úrovně, od R. Rosnowa, R. Rosenthala, 1989). psychologická věda) a nyní je tendence používat hladší měřítko významu spíše než přísné oddělení pod hranicí 5%. V neposlední řadě je to kvůli tomu, že mnozí badatelé, kteří nerozumějí základům statistik, se snaží získat to, co si myslí háček nebo podvodník. "str <5% "(to se nazývá p-hacking, viz" Dragging Data "). V takovém případě 6,6% označuje takzvaný" okrajový význam ". hladké měřítko.

Naštěstí ostatní výsledky článku jsou lépe uzemněny. Jak se ukázalo, se stejnými rozměry (měřenými jako délka od špičky nosu až po cloaka – ocas, jako příliš proměnlivý,(obr. 3, A) a jejich hlavy byly relativně větší (obr. 3, B, velikost hlavy byla určena jako vzdálenost od špičky nosu k ušnímu bubnu). Všimněte si, že z grafu na obr. 3 je zřejmé, že v ostrovních geckách průměrná velikost pojímaných termitů často převyšuje průměrnou velikost pobřežních teriétů – což opět prohlašuje za skutečnost, že skutečně rozšířili stravu. Navíc, jak se ukázalo, velikost hlavy některých samců jašterů pozitivně koreluje s průměrnou velikostí termitů ve své stravě.

Obr. 3 Závislost průměrné délky konzumovaných termitů (A) a délku hlavy (In) na délce těla (SVL) v gecích na ostrovech (bílé tečky) a na pevnině (černé tečky). Každý bod označuje jednotlivce. Všechny hodnoty jsou v milimetrech. Obrázek z diskutovaného článku v PNAS

Ještě zřetelnější jsou výsledky ne pro jednotlivé jedince, ale pro odchylku poměru délky hlavy k délce těla od průměrné hodnoty pro jednotlivé populace (obr. 4): je zřejmé, že tento poměr je nižší u všech pobřežních populací než u všech populací ostrova. V tomto případě je nejbližší pobřežní populaci ostrov IX,který se pravidelně spojí s Velkou zemí, a proto se geckové na něm mohou setkat s konkurenty a propojit se zástupci pobřežní populace.

Obr. 4 Průměrná odchylka poměru délky hlavy k délce těla od celkového průměru (získaného pro všechny studované jedince) u gecků u všech studovaných populací z ostrovů (černé sloupce) a z pevniny (šedé sloupce). Obrázek z diskutovaného článku v PNAS

Izolace tedy zřejmě skutečně vedla k rozšíření rozsahu velikostí spotřebovaného geckem. To způsobilo jejich evoluční reakci ve formě změny v morfologii – zvýšení relativní velikosti hlavy – což jim umožnilo efektivněji konzumovat velké termity, které se staly dostupnými. Je důležité, aby neztratili schopnost jíst malé. A ačkoli ostrovní geckové by měli raději živit velkou kořistí (tato volba bude opět podpořena výběrem, neboť zvyšuje účinnost lovu), dieta pro krátký čas, která odráží obsah žaludku, může být individualizována pro jednotlivce. To je patrné z obr.3, A: Malí ještěři nejsou kořistí na velkých termitech (možná proto, že to nemohou efektivně dělat), zatímco velcí jedlí termiti všech velikostí.

Jaké by mohly být alternativní vysvětlení pro pozorované změny? Za prvé lze předpokládat, že rozdíly ve velikosti hlav byly v ještěrech před vytvořením nádrže. To je však nepravděpodobné: v té době patřily k jediné velké populaci. Navíc studie exemplářů ulovených na budoucích ostrovech a pevnině od roku 1996 do roku 1998 neprokázala žádné významné rozdíly (str = 0,68). Zadruhé by zde mohla hrát roli sexuální výběr: kvůli zvýšené hustotě obyvatelstva na ostrovech se zvýšila konkurence mužů pro ženy, což by mohlo vést ke zvýšení velikosti hláv. V této práci však nebylo zjištěno žádné spojení studovaných znaků se sexem.

Takže v práci, o níž se diskutuje, je uveden další příklad rychlého vývoje: za pouhých 15 let se ještěři na ostrovech přizpůsobili zmizení konkurentů při jídle termitů. Navíc se tyto změny objevovaly paralelně na různých ostrovech: jak se tvořili, ještěrky na nich ztratily kontakt s populacemi izolovanými na jiných ostrovech.Případy paralelního vývoje – nezávislé získávání souvisejícími skupinami podobných znaků – naznačují, že v mnoha případech mohou být vývojové cesty předvídatelné. Tento výsledek je také v rozporu s dříve zavedenou (i když ne vždy zcela oprávněné) reprezentace základní nepředvídatelnost výsledků přirozeného výběru (viz zprávy cichlid – a. Obývací model nezávislého paralelní evoluce, „Elements“, 14.11.2012 a evoluce mravenců na „nebeských ostrovů“ Arizona se ukázala jako částečně předvídatelná, Elements, 16.1.2015).

Pokud by se studenti, kteří se studovali, mohli přizpůsobit změnám v tak krátké době, proč zanikly jiné druhy ještěrka? Kvůli nedostatečné rychlosti přizpůsobení nebo jinému? Studium takových případů je nezbytné pro úplnější pochopení toho, jak lidská činnost ovlivní biosféru. Kromě toho to umožní lepší pochopení zákonů evoluce a testovat hypotézy o tom, jak populace budou reagovat na ty, nebo jiných účinků, – k tomu, jak se ukázalo, že není nutné čekat miliony let.

Zdroj: Mariana Eloy de Amorima, Thomas W. Schoener, Guilherme Ramalho Chagas Cataldi Santoro, Anna Karolína Ramalho Lins, Jonah Piovia-Scott, Reuber Albuquerque Brandão.Ještěrky na morfologii a stravě PNAS. 2017. V. 114. str. 8812-8816. DOI: 10.1073 / pnas.1709080114.

Sergej Lysenkov


Like this post? Please share to your friends:

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