ADAPTIVNÍ ZÁŘENÍ: PROCES, TYPY A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Adaptivní radiace je fenomén zahrnující evoluční diverzifikace souboru druhů, které vede ke vzniku, pro „rychlé“ přizpůsobení různých ekologických nik, nových forem ze stejných předků druhu.

Koncept adaptivního záření navrhl anglický přírodovědec Charles Darwin z 19. století, po cestě se vydal na Galapagosovy ostrovy, kde podrobně pozoroval několik druhů ostrůvků, potomků kontinentálních předků, kteří ve svých zobácích měli různé modifikace..

Adaptivní záření finch (Zdroj: Jackie Malvin prostřednictvím Wikimedia Commons)

Nález těchto pěnkví představoval pro Darwina hlavní zoologický důkaz na podporu jeho teorií „sestupu s modifikací“, protože různé formy zobáků, které pozoroval, všechny pocházely ze stejné rodové linie, se zdály být přizpůsobeny k využívání různých zdrojů stejného původu trofická nika, „rozdělení“.

Bylo zjištěno, že hlavní příčiny adaptivního záření mají co do činění s přerušením toku genů mezi jedinci stejného druhu (geografická izolace), se značnými změnami prostředí as absencí predátorů nebo negativních selektivních tlaků.

V tomto smyslu je skutečností přirozené historie, že události hromadného vyhynutí vedly k působivému adaptivnímu záření mnoha skupin živých bytostí, protože nepřítomnost organismů nabízí příležitost pro přežívající druhy kolonizovat prázdné výklenky a procházet procesy. adaptivní záření.

Adaptivní radiační proces

Adaptivní záření, jak je vysvětleno, je výskyt nových ekologicky odlišných druhů ze společné rodové linie.

K těmto událostem nutně dochází prostřednictvím speciačního procesu, který podle konceptu biologických druhů zahrnuje přerušení toku genů (reprodukční izolace) mezi „modifikovaným“ potomkem a jejich bezprostředním předkem.

Mnoho autorů souhlasí s myšlenkou, že adaptivní záření je jakýmsi „rozšířením“ speciačního procesu, ale že je poháněno ekologickými faktory a podléhá zcela zvláštním počátečním podmínkám.

Geografická izolace je obvykle jedním z hlavních faktorů ovlivňujících adaptivní záření, protože populace, které se samy izolují, jsou „nuceny“ přizpůsobit se využívání nových ekologických výklenků nebo absence starých predátorů.

Jedním z příkladů, který nejlépe ilustruje, jak probíhá adaptivní radiační proces, je kolonizace ostrovů, vrcholů hor a mladých (nebo panenských) jezer podle druhů z jiných zdrojů.

Geografické ostrovy mohou být produktem různých geologických událostí, ale lze je také považovat za ekologické ostrovy, protože izolace jednotlivců od populace v důsledku behaviorálních nebo environmentálních rozdílů také představuje překážku toku genů, což vede ke spekulacím.

Jak se na ostrově vyskytuje adaptivní záření?

Pokud vezmeme v úvahu geografický ostrov nedávné formace (geologicky řečeno), můžeme si představit, že to bude zpočátku „nahé“ nebo postrádá jakoukoli živou bytost.

Tento ostrov tedy představuje mimořádnou ekologickou příležitost pro kolonizaci nebo osídlení jakéhokoli druhu z pevniny (kontinentální) či nikoli, který může využít ekologické zdroje, které tento ostrov nabízí.

Kolonizujícími druhy mohou být bakterie, houby, řasy, suchozemské rostliny, zvířata atd., Které se po usazení na „novém“ ostrově mohou přizpůsobit nebo specializovat některé ze svých vlastností pro trofické vykořisťování, například nového výklenku. pravděpodobně velmi odlišný od výklenku, ze kterého vyšly.

Dříve nebo později, v evolučním měřítku, budou rozdíly ve zjištěných vlastnostech znamenat reprodukční bariéru, která bude bránit toku genů mezi kolonizujícími jedinci a těmi „předkovými jedinci“ z pevniny, ze které se diverzifikovali.

Adaptivní diverzifikace vs. adaptivní záření

Je důležité poznamenat, že moderní definice adaptivního záření má dvě hlavní vlastnosti:

- Adaptivní záření není stejné jako diverzifikace adaptací (přirozeným výběrem) v rámci stejného druhu

- Přizpůsobení vede k adaptivnímu záření

To, co tyto dvě věty znamenají, je, že bez speciace nelze mluvit o adaptivním záření, stejně jako člověk nemůže mluvit o speciace bez adaptivního záření (nejde jen o malé individuální změny jako adaptivní reakce na nový environmentální stav).

Typy

Podle některých autorů lze adaptivní radiační události „klasifikovat“ do tří typů, a to podle podnětu, který proces spouští. K adaptivnímu záření tedy může dojít v důsledku změny prostředí, obecného přizpůsobení nebo vytvoření souostroví.

Pokud jde o adaptivní záření vyvolané změnami prostředí, dochází k tomu v důsledku selektivního tlaku, který nutí druhy přizpůsobit se prostředí, které se výrazně změnilo, aby přežilo.

Záření pak nastává takovým způsobem, že nový druh, který se vytvoří, tak učiní, aby kolonizoval nové ekologické výklenky, které vzniknou v důsledku uvedených změn životního prostředí.

Adaptivní záření, které vyplyne z obecných úprav, tak činí díky objevení nebo rozvoji nových schopností jedinců stejného druhu, což jim umožňuje kolonizovat nové ekologické výklenky.

Tvorba nebo existence souostroví, vysokých horských výšek nebo oceánských ostrovů představují jednu z hlavních příčin adaptivního záření, protože tato místa mohou být kolonizována novými druhy, které se musí rychle přizpůsobit těmto místům a evolučně se odchýlit od svých bezprostředních předků.

Příklady adaptivního záření

- Zvířata

Pěnkavy (ptáci)

Darwin poskytl vědecké komunitě nejlepší příklad, který mohl dostat k demonstraci adaptivního záření u zvířat: případu pěnkavy na Galapágských ostrovech.

Pěnkavy jsou druhem ptáků, kteří se živí semeny a patří do rodu Geospiza. Předpokládá se, že tito ptáci se nedávno od sebe navzájem lišili, kde došlo k reprodukční izolaci kvůli ekologické divergenci částečně spojené s přizpůsobením se různým druhům semen.

Galápagos finches (Zdroj: Robert Taylor Pritchett prostřednictvím Wikimedia Commons)

U ptáků mohou rozdíly ve tvaru a velikosti těla, jakož i některé vlastnosti písně související s morfologií, skončit předběžnou reprodukcí, což postupně znamená proces speciace.

Cichlidy (ryby)

Dalším klasickým příkladem adaptivního záření je příklad cichlíd, které patří do rodiny sladkovodních tropických ryb z čeledi Cichlidae.

Druhy v této rodině pocházejí z druhu, který se živil řasami a měkkými sedimenty, ale různé druhy se na tomto místě lišily.

Rybí fylogeny Cichlid (Zdroj: původní obrázekː Joana I. Meier, David A. Marques, Salome Mwaiko, Catherine E. Wagner, Laurent Excoffier a Ole Seehausen Střih Dennis Pietras, Buffalo, NY USA přes Wikimedia Commons)

V jezeře známém jako Barombi Mbo vznikl adaptivní radiační proces 11 různých druhů, mezi nimiž jsou dravé druhy jiných ryb a hmyzu, druhy, které se živí vejci, druhy filtrů a další, které se živí jako houby.

Adaptivní záření také nastalo v jiném jezeře, jezeře Malawi, snad nejvýznamnějším mezi cichlidami, kde se nacházejí ryby, které se živí ektoparazity jiných ryb a ryby, které odtrhávají kousky kůže jiných ryb. Byly také identifikovány cichlidy, které se živí šupinami, vejci jiných ryb a jejich larvami atd.

Adaptivní záření těchto ryb nebylo způsobeno pouze využíváním nových trofických výklenků (jídlo), ale také některými vzory chování a stanovišť, které popsali různí autoři.

- Rostliny

Příkladem adaptivního záření je to u cévnatých rostlin a kolonizace pozemského prostředí. Bezsemenné vaskulární rostliny se poprvé objevily v silurském fosilním záznamu, ale během karbonu se staly diverzifikovány.

Náhlé adaptivní záření angiospermů (kvetoucích rostlin) se vyskytlo v Jurassiku, kdy se předpokládá, že vyrostly z kapradin se semeny. Její složitost však vzrostla teprve před asi 100 miliony let.

Během diverzifikace angiospermů, tj. Jejich adaptivního záření, došlo k nejméně třem přechodům: nejprve, vzhledu karpelu, poté vzhledu dvojitého oplodnění a nakonec vzhledu květin, jak je známe v současnost, dárek.

Reference

1. Gallardo, M. H. (2011). Evoluce: Průběh života (č. 575 G 162).
2. Gavrilets, S., & Losos, JB (2009). Adaptivní záření: kontrastní teorie s daty. Science, 323 (5915), 732-737.
3. Gavrilets, S., & Vose, A. (2005). Dynamické vzorce adaptivního záření. Sborník Národní akademie věd, 102 (50), 18040-18045.
4. Glor, RE (2010). Fylogenetické pohledy na adaptivní záření. Roční přehled ekologie, evoluce a systematiky, 41, 251-270.
5. Rundell, RJ, & Price, TD (2009). Adaptivní záření, neadaptivní záření, ekologické speciace a neekologické speciace. Trends in Ecology & Evolution, 24 (7), 394-399.
6. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biologie (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
7. Stroud, JT a Losos, JB (2016). Ekologická příležitost a adaptivní záření. Roční přehled ekologie, evoluce a systematiky, 47.
8. Turner, GF (2007). Adaptivní záření ryb cichlid. Current Biology, 17 (19), R827-R831.