Ящірки на новостворених островах самостійно і швидко адаптуються в морфології та дієті

Ящірки на новостворених островах самостійно і швидко адаптуються в морфології та дієті
Gymnodactylus amarali

Вивчення ящірок в Бразилії на островах, що утворились при створенні водосховища, показало, що еволюційні процеси можуть відбуватись дуже швидко. Всього за кілька років частина видів ящірок вимерла, тоді як гололапий гекон Gymnodactylus amarali, вийшовши з-під преса конкурентів, став включати в свій раціон більш велику здобич. При цьому у острівних геконів збільшився відносний розмір голови, що може бути пояснено добором на більш ефективне полювання на великих термітів. Зміни відбувались незалежно у всіх досліджених популяціях ізольованих один від одного островів.

Хоча еволюція у багатьох асоціюється з повільними змінами, що тривають тисячі і мільйони років, в останні десятиліття біологам стало відомо також безліч прикладів швидкої еволюції — як в експерименті, так і в природі. Пішов в історію поділ на так званий екологічний і еволюційний час. Раніше біологи вважали, що на періодах часу, вимірюваних роками, а то й століттями, можна знехтувати можливою еволюційною відповіддю організмів на зміни навколишнього середовища. «Екологічний час», за який популяція фактично залишалась незмінною, пристосовуючись до нових умов без участі природного добору, протиставлявся більш тривалому «еволюційному часу», на якому популяцію можна розглядати як незмінну.

Зокрема, класичні моделі, що описують взаємини популяцій — хижацтво або конкуренцію, — не враховують можливу спільну еволюцію. Зараз же швидка еволюція розглядається як один із шляхів адаптації популяцій до умов, що постійно змінюються. Про те, наскільки показові ці випадки безпосереднього спостереження еволюції, говорить і те, що нині навіть креаціоністи визнають мікроеволюцію — зміни організмів, що не виходять за видові межі (розуміючи їх досить широко, але це, як то кажуть, зовсім інша історія).

Часто така швидка еволюція провокується антропогенними змінами навколишнього середовища. Тут можна згадати перший випадок прямого спостереження дії природного добору. В кінці XIX століття англійський еволюційний біолог Рафаель Велдон опублікував результати своїх багаторічних досліджень крабів Carcinus maenas в гавані Плімута. Він з'ясував, що після побудови молу середня ширина головогрудей крабів стала поступово зменшуватись. Виявилось, що через мол гавань стала замулюватись, причому мул постійно піднімався в товщу води гребними гвинтами кораблів. «Широкі» краби сильніше страждають від забруднення зябер мулом. Через це їх смертність стала вищою ніж у «вузьких», що і призвело до поступової зміни морфології в цій популяції.

В еволюційній екології непогано вивчені процеси, що відбуваються з видами тварин, які потрапляють з великих масивів суші на острови. Ізоляція і скорочення доступної території викликає вимирання частини видів, але при цьому у решти за рахунок втрати конкурентів розширюються екологічні ніші. Втім, ці висновки базуються здебільшого на зіставленні сучасних фаун, без спостережень за динамікою процесу.

Американо-бразильській групі вчених вдалось побачити початкову стадію зміни морфології геконів, викликаної утворенням островів на місці раніше єдиної території. У 1996 році в бразильському штаті Гояс побудували дамбу для гідроелектростанції Серра-да-Меза. З 1996-го по 1998 роки було затоплено 170 000 га південноамериканських саван серрадо — одного зі світових центрів біорізноманіття. Колишні височини перетворились на 290 островів, на яких збереглись ділянки вихідної екосистеми. Як і очікувалось, багато видів тут вимерло — зокрема, великі ящірки, яким була потрібна велика територія. Через 15 років, в 2011 році, найпоширенішим видом ящірок на новостворених островах став гололапий гекон Gymnodactylus amarali, що харчується термітами. На ньому дослідники і зосередили свою увагу, зібравши дані по його дієті і розмірам.

Відповідно до гіпотези авторів, після ослаблення конкуренції ці ящірки повинні були розширити спектр харчування за рахунок більш великих термітів, що мало викликати збільшення розміру їх голів. Перехід на іншу їжу у цих спеціалізованих тварин автори вважали малоймовірним (всі види гололапих геконів харчуються майже виключно термітами), а ось включення в раціон більшої здобичі мало підтримуватись добором, оскільки сприяє швидкому отриманню потрібних поживних речовин і енергії. Збільшення ж голови, а не всього тіла дозволило б наростити споживання енергії без істотного збільшення потреб — інакше ніякого виграшу від споживання великих комах могло і не бути. Крім того, чотири з шести вимерлих на островах видів ящірок, які харчувались термітами, були більшими, ніж Gymnodactylus amarali, а значить споживали більше великих термітів. Таким чином, після їх зникнення великі терміти повинні були стати більш доступними. (Ще два вимерлих види харчувались павуками і прямокрилими.)

У 2011 році автори зібрали геконів на п'яти островах (один з них періодично з'єднувався з Великою землею, в той час як решта остаточно втратили контакт в 1998 році) і п'яти найближчих точках на узбережжі водосховища. Вміст шлунків спійманих ящірок детально досліджували, визначивши розмір всіх з'їдених ними термітів. В аналіз увійшли дані лише з трьох островів і трьох точок на Великій землі, оскільки в шлунках ящірок, спійманих в інших чотирьох місцях, знайшли дуже мало термітів.

Як виявилось, у острівних популяцій середня різноманітність дієт дійсно трохи вища, ніж у ящірок з Великої землі. Втім, чи істотна ця різниця — питання відкрите: в даному випадку в статті є певне «статистичне лукавство». На щастя, інші результати статті обґрунтовані краще. З'ясувалось, при одних і тих же розмірах (виміряних як довжина від кінчика носа до клоаки — хвіст, як занадто мінливий, традиційно не враховується при вимірюванні довжини ящірок) острівні гекони споживали більших термітів, а їх голови були відносно крупнішими (розмір голови визначався як відстань від кінчика носа до барабанної перетинки). Відзначимо, що у острівних геконів середній розмір з'їдених термітів часто перевищує такий у берегових — що говорить на користь того, що вони дійсно розширили свій раціон. Крім того, як виявилось, розмір голови у окремих особин ящірок позитивно корелює із середнім розміром термітів в їх дієті.

Ще більш наочні результати не по окремим особинам, а по відхиленню відношення довжини голови до довжини тіла від середнього значення у окремих популяцій: у всіх берегових популяцій це відношення нижче, ніж у всіх острівних. При цьому найближчою до берегових виявилась популяція острова, який періодично з'єднується з Великою землею, і, відповідно, гекони на ньому могли стикатись з конкурентами і схрещуватисть з представниками берегової популяції.

Таким чином, ізоляція, ймовірно, дійсно призвела до розширення розмірного діапазону споживаної геконами здобичі. Це викликало їх еволюційну відповідь у вигляді зміни морфології — збільшення відносного розміру голови, — що дозволило їм ефективніше споживати доступних тепер великих термітів. Важливо, що при цьому вони не втратили здатність поїдати дрібних. І хоча острівні гекони повинні надавати перевагу більшій здобичі (така поведінка підтримуватиметься добором, оскільки підвищує ККД полювання), раціон за короткий час, який демонструє вміст шлунка, у окремих особин може бути «малорозмірним». Дрібні ящірки не полюють на великих термітів (можливо, тому що не можуть робити це ефективно), в той час як великі поїдають термітів всіх розмірів.

Які можуть бути альтернативні пояснення спостережуваних змін? По-перше, можна припустити, що відмінності в розмірах голів були у ящірок ще до утворення водосховища. Однак це малоймовірно: в той час вони належали до єдиної великої популяції. Крім того, дослідження екземплярів, спійманих на майбутніх островах і Великій землі з 1996-го по 1998 рік не показало більш-менш значних відмінностей. По-друге, тут міг зіграти роль статевий добір: через підвищену щільність популяції на островах посилилась конкуренція самців за самок, що могло б призвести до збільшення розмірів голів. Однак жодного зв'язку досліджуваних ознак зі статтю в даній роботі виявлено не було.

Отже, в обговорюваній роботі наведено ще один приклад швидкої еволюції: всього за 15 років ящірки на островах адаптувались до зникнення конкурентів в поїданні термітів. Причому ці зміни відбулись паралельно на різних островах: у міру їх утворення ящірки на них втрачали контакт з популяціями, ізольованими на інших островах. Випадки паралельної еволюції — незалежного набуття спорідненими групами подібних ознак — говорять про те, що в багатьох випадках еволюційні шляхи можуть бути передбачувані. Цей результат також входить у протиріччя з раніше усталеними (хоча не завжди строго обґрунтованими) уявленнями про принципову непередбачуваність результатів природного добору.

Однак якщо вивчені гекони змогли за такий короткий час пристосуватись до змін, чому інші види ящірок все-таки вимерли? Через недостатню швидкість адаптації чи через щось інше? Вивчення подібних випадків потрібно для більш повного розуміння того, як діяльність людини відіб'ється на біосфері. Крім того, це дозволить краще розібратись в закономірностях еволюції і перевірити гіпотези про те, як популяції відповідатимуть на ті чи інші дії, — для цього, як видно, не обов'язково чекати мільйони років.

 

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.
Читайте також
Що таке екологічно дружня технологія?

Що таке екологічно дружня технологія? Відома також як чиста технологія, зелена технологія та екологічна технологія, вона допомагає захистити навколишнє середовище за допомогою раціонального використання енергії та зменшення шкідливих відходів.

X

Вхід

Завантажую...