В теория эволюции это фундамент, на котором построена вся современная биология.
Основная идея состоит в том, что организмы или живые существа со временем изменяются в результате естественного отбора, который воздействует на гены в популяции. Индивиды не развиваются; население организмов делают.
Материал, на котором действует эволюция, - это дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), которая служит наследуемым носителем генетической информации для всего живого на Земле, от одноклеточных бактерий до многотонных китов и слонов.
Организмы развиваются в ответ на экологические проблемы, которые в противном случае угрожали бы способности вида к выживанию, ограничивая его репродуктивную способность.
Одна из этих проблем - это, конечно, присутствие других организмов. Мало того, что взаимодействующие виды влияют друг на друга в реальном времени очевидным образом (например, когда хищник как лев убивает и ест животное, на которое охотится), но разные виды также могут влиять на эволюцию других разновидность.
Это происходит с помощью множества интересных механизмов и на языке биологии известно как коэволюция.
Что такое эволюция?
В середине 1800-х годов Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес независимо друг от друга разработали очень похожие версии теории эволюции с естественным отбором в качестве основного механизма.
Каждый ученый предположил, что формы жизни, бродящие по Земле сегодня, произошли от гораздо более простых существ, восходящих к общему предку на заре самой жизни. Этот «рассвет» теперь считается примерно 3,5 миллиарда лет назад, примерно через миллиард лет после рождения самой планеты.
В конце концов Уоллес и Дарвин стали сотрудничать и в 1858 году вместе опубликовали свои тогдашние противоречивые идеи.
Эволюция утверждает, что население организмов (не индивидуумов) со временем меняются и адаптируются в результате унаследованныйфизические и поведенческие характеристики которые передаются от родителей к потомкам, система известна как «происхождение с модификацией».
Более формально эволюция - это изменение частоты аллелей с течением времени; аллели являются версиями генов, поэтому изменение доли определенных генов в популяции (скажем, генов более темных цвет меха становится все более распространенным, а цвет более светлого меха, соответственно, более редким) составляет эволюция.
Механизм эволюционных изменений: естественный отбор как результат давление отбора или давление со стороны окружающей среды.
Что такое естественный отбор?
Естественный отбор является одним из многих хорошо известных, но глубоко неправильно понимаемых терминов в научном мире в целом и в области эволюции в частности.
Это, в основном, пассивный процесс и вопрос глупой удачи; в то же время, это не просто "случайность", как кажется, многие люди, хотя семена естественного отбора случайны. Еще не запутались? Не надо.
Изменения, происходящие в данной среде, приводят к тому, что одни черты имеют преимущество перед другими.
Например, если температура постепенно становится холоднее, животные определенного вида с более толстой шерстью благодаря благоприятные гены имеют больше шансов выжить и воспроизвести, тем самым увеличивая частоту этого наследственного признака у Население.
Обратите внимание на то, что это утверждение полностью отличается от выживания отдельных животных в этой популяции, потому что они могут найти убежище благодаря чистой удаче или изобретательности; это не связано с наследственными признаками, имеющими отношение к характеристикам шерсти.
Важнейший компонент естественного отбора состоит в том, что отдельные организмы не могут просто создать необходимые признаки.
Они должны присутствовать в популяции благодаря ранее существовавшим генетическим вариациям, которые, в свою очередь, являются следствием случайных мутаций в ДНК в более ранних поколениях.
Например, если нижние ветви лиственных деревьев постепенно поднимаются над землей, когда группа жирафов населяет этот район, жирафы с более длинной шеей будут легче выжить благодаря возможности удовлетворить свои потребности в питании, и они будут размножаются друг с другом, чтобы передать гены, ответственные за их длинные шеи, которые станут более распространенными у местных жирафов. Население.
Определение коэволюции
Термин коэволюция используется для описания ситуаций, в которых два или более вида взаимно влияют на эволюцию друг друга.
Слово «взаимный» здесь имеет первостепенное значение; чтобы коэволюция была точным описанием, недостаточно, чтобы один вид влиял на эволюцию другого или другие, не имеющие собственной эволюции, также подвержены влиянию, которое не могло бы произойти в отсутствие сопутствующих разновидность.
В некотором смысле это интуитивно понятно. Поскольку все организмы в определенном экосистема (совокупность всех организмов в четко определенной географической области) связаны, имеет смысл, что эволюция одного из них так или иначе повлияет на эволюцию других.
Однако обычно учащихся не приглашают рассматривать эволюцию вида в интерактивном режиме. пути, и вместо этого их просят посмотреть на взаимодействие между одним видом и его среда.
Хотя строго физические характеристики окружающей среды (например, температура, топография), безусловно, изменяются с течением времени, они являются неживыми системами и, следовательно, не развиваются в биологическом смысле слово.
Если прислушаться к основному определению эволюции, значит, коэволюция происходит, когда эволюция одного вида или группа влияет на давление отбора или императив эволюции для выживания другого вида или группа. Чаще всего это происходит с группами, которые имеют тесные отношения в рамках экосистемы.
Однако это может случиться с отдаленно связанными группами в результате своего рода «эффекта домино», как вы скоро узнаете.
Основные принципы коэволюции
Примеры взаимодействия хищника и жертвы могут пролить свет на повседневные примеры совместной эволюции, о которых вы, вероятно, знаете на каком-то уровне, но, возможно, активно не рассматривали.
Растения vs. животные: Если у вида растений появляется новая защита от травоядных, такая как шипы или ядовитые выделения, это вызывает новое давление на это травоядное животное, чтобы он селектировал для разных особей, например, растения, которые остаются вкусными и легко съедобный.
В свою очередь, эти недавно востребованные растения, если они хотят выжить, должны преодолеть эту новую защиту; Кроме того, травоядные животные могут развиваться благодаря особям, которые обладают чертами, которые делают их устойчивыми к такой защите (например, иммунитет к рассматриваемому яду).
Животные vs. животные: Если у любимой добычи данного вида животных появляется новый способ убежать от этого хищника, хищник должен, в свою очередь, разработать новый способ поймать эту добычу или рискнуть умереть, если не сможет найти другой источник еда.
Например, если гепард не может постоянно обгонять газелей в своей экосистеме, он в конечном итоге погибнет от голода; в то же время, если газели не смогут опередить гепардов, они тоже вымрут.
Каждый из этих сценариев (второй, более резкий) представляет собой классический пример эволюционной гонки вооружений: По мере того, как один вид эволюционирует и тем или иным образом становится быстрее или сильнее, другой должен делать то же самое, иначе он рискнет. вымирание.
Очевидно, что данный вид может развиваться настолько быстро, что, в конце концов, что-то должно уступить, и один или несколько вовлеченных видов либо мигрируют из этой области, если могут, либо умирают.
- Важный: Общее взаимодействие между организмами в окружающей среде само по себе не устанавливает наличия коэволюционного процесса; в конце концов, почти все организмы в данном месте так или иначе взаимодействуют. Вместо этого, для того чтобы установить пример коэволюции, должно существовать неопровержимое свидетельство того, что эволюция в одном инициировала эволюцию в другом, и наоборот.
Типы коэволюции
Хищная добыча Коэволюция отношений: Отношения хищник-жертва универсальны во всем мире; два уже были описаны в общих чертах. Таким образом, совместную эволюцию хищника и жертвы легко обнаружить и проверить практически в любой экосистеме.
Гепарды и газели, пожалуй, самые цитируемые примеры, в то время как волки и карибу представляют собой еще один пример в другой, гораздо более холодной части мира.
Коэволюция конкурентных видов: В этом типе совместной эволюции несколько организмов соперничают за одни и те же ресурсы. Этот вид коэволюции можно проверить с помощью определенных вмешательств, как в случае с саламандрами в Грейт-Смоки-Маунтинс на востоке США. Когда один Plethodon вид удаляется, популяция другого увеличивается в размерах и наоборот.
Взаимная коэволюция: Важно отметить, что не все формы коэволюции обязательно наносят ущерб одному из вовлеченных видов. В мутуалистический коэволюция, организмы, которые полагаются друг на друга в чем-то, развиваются «вместе» благодаря бессознательному сотрудничеству - своего рода негласным переговорам или компромиссу. Это очевидно по форме растений и насекомых, которые опыляют эти виды растений.
Коэволюция паразит-хозяин: Когда паразит вторгается в хост, потому что в этот момент он уклонился от защиты хоста. Но если хозяин эволюционирует таким образом, что ему не будет причинен серьезный вред без «изгнания» паразита, коэволюция вступает в игру.
Примеры коэволюции
Пример трех видов хищник-жертва: Семена сосновой шишки в Скалистых горах едят как некоторые белки, так и клювы (вид птиц).
В некоторых районах, где растут сосны-домики, есть белки, которые могут легко поедать семена из узких сосновых шишек (которые имеют тенденцию к имеют больше семян), но клювы, которым нелегко съесть семена из узких сосновых шишек, не так много есть.
В других районах есть только клювы, и эти группы птиц, как правило, имеют один из двух типов клювов; птицам с более прямым клювом легче достать семена из узких шишек.
Биологи дикой природы, изучающие эту экосистему, выдвинули гипотезу, что если деревья эволюционировали вместе с местными хищниками, районы с белками должны были давать более широкие шишки, которые были более открытыми, с меньшим количеством семян, которые можно было найти среди чешуек, тогда как участки с птицами должны были давать более толстые чешуйки (т. е. устойчивые к клюву) шишки.
Это оказалось именно так.
Конкурентоспособные виды: Некоторые бабочки эволюционировали, чтобы иметь плохой вкус для хищников, поэтому хищники избегают их. Это увеличивает вероятность Другие поедание бабочек, что усиливает давление отбора; это давление приводит к развитию «мимикрии», при которой другие бабочки эволюционируют и становятся похожими на тех, которых хищники научились избегать.
Другой пример конкурентоспособного вида - эволюция королевской змеи, которая стала почти такой же, как коралловая змея. Оба могут быть агрессивными по отношению к другим змеям, но коралловая змея очень ядовита, и люди не хотят находиться рядом с ней.
Это скорее похоже на человека, не знающего карате, но имеющего репутацию эксперта по боевым искусствам.
Мутуализм: Коэволюция муравьиного дерева и акации в Южной Америке - архетипический пример мутуалистической коэволюции.
У деревьев образовались полые шипы у основания, через которые выделяется нектар, что, вероятно, не позволит травоядным поедать его; Между тем, муравьи в этом районе эволюционировали, чтобы размещать свои гнезда в этих шипах, где производят нектар, но не повреждают дерево, за исключением относительно безобидного воровства.
Коэволюция паразита-хозяина: Паразиты расплода - это птицы, которые эволюционировали, чтобы откладывать яйца в гнезда других птиц, после чего птица, которая фактически «владеет» гнездом, в конечном итоге заботится о птенцах. Это дает паразитам выводка бесплатный уход за детьми, позволяя им тратить больше ресурсов на спаривание и поиск пищи.
Однако птицы-хозяева в конечном итоге развиваются таким образом, что они могут научиться распознавать, когда птенец им не принадлежит, а также, по возможности, вообще избегать взаимодействия с паразитическими птицами.