Открыть сервисСервис

Адаптивная радиация в биологии

Адаптивная радиация — процесс быстрого дивергентного видообразования, при котором один предковый вид (или небольшая группа близких видов) даёт начало множеству новых видов, занимающих различные экологические ниши. Термин ввёл в 1944 году американский ботаник Джордж Лайл Грант, позднее понятие развивали Эрнст Майр и другие эволюционисты. Адаптивная радиация лежит в основе формирования адаптивных комплексов — групп родственных видов, приспособленных к разным условиям обитания.

Признаки и условия возникновения

Для адаптивной радиации характерны следующие черты:

  • быстрый (по геологическим меркам) распад предкового вида на множество потомков;
  • появление у потомков существенно разных адаптаций — морфологических, физиологических, поведенческих;
  • занятие новыми видами свободных или слабо занятых экологических ниш;
  • происхождение всех видов-потомков от общего предка.

Ключевые условия, при которых радиация реализуется:

  1. Проникновение в новую среду — колонизация острова, озера, нового континента или вертикального яруса, где конкурентное давление слабое.
  2. Наличие свободных ниш — отсутствие конкурирующих групп или их малое разнообразие.
  3. Изоляция — географическая или экологическая, препятствующая гомогенизации генофонда.
  4. Наследуемая изменчивость — достаточный генетический полиморфизм предковой популяции для отбора в разных направлениях.

Классификация

По характеру дивергенции различают:

  • Географическую адаптивную радиацию — дивергенция в пространстве, между изолированными ареалами (например, карликовые формы на островах).
  • Экологическую (трофическую) радиацию — дивергенция по типу питания и способу добычи пищи.
  • Морфофункциональную радиацию — формирование контрастных планов строения тела (планктонные и бентосные формы).

Классические примеры

Динозавры Галапагосов

Наиболее цитируемый пример — галапагосские вьюрки (подвиды рода Geospiza), изученные Чарльзом Дарвином в 1835 году. От общего предка — предковой популяции вьюрков, проникшей на архипелаг из Южной Америки, произошли виды с клювами разной формы и размеров: толстоклювые семеядные, насекомоядные, клювом-щипцами выламывающие кактусовые колючки, использующие палочки-инструменты. Различия в клюве соответствуют разным источникам пищи.

Восточноафриканские цихлиды

Озеро Виктория в Восточной Африке — молодое (около 15 000 лет) озеро, в котором от нескольких предковых видов цихловых рыб произошло более 500 эндемичных видов. Это один из самых впечатляющих примеров радиации: виды различаются по окраске, форме тела, рациону (фитофаги, зоопланктофаги, хищники, моллюскоядные).

Млекопитающие после вымирания динозавров

После мел-палеогенового вымирания 66 млн лет назад, освободив ниши, занятые динозаврами, млекопитающие быстро диверсифицировались: появились киты, рукокрылые, приматы, хищные, копытные.

Австралийские сумчатые

На изолированном континенте сумчатые заняли ниши, которые в других частях света заняты плацентарными: крупные травоядные (кенгуру, валлаби), хищники (сумчатый волк, тасманийский дьявол), роющие (вомбат), древесные (коала, кускус), насекомоядные (echidna-сумчатый еж).

Гавайские геснериевые

На Гавайских островах от одного предка произошли сотни видов цветковых растений семейства геснериевых, адаптированных к разным высотным поясам и типам почв.

Механизмы

Адаптивная радиация опирается на стандартные механизмы микроэволюции:

  • Движущий отбор — в разных условиях направленный отбор отбирает разные аллели.
  • Сексуальный отбор — у рыб и птиц участвует в дивергенции брачной сигнализации.
  • Генетический дрейф — в малых изолированных популяциях усиливает расхождение.
  • Рекомбинация и гибридизация — у растений и некоторых животных служат источником новой комбинативной изменчивости.

Провоцирующим фактором нередко служит инвазивная способность предкового вида — например, у галапагосских вьюрков это способность перекрёстно скрещиваться и быстрое освоение новых островов.

Адаптивная радиация и конвергенция

Адаптивная радиация не следует путать с конвергенцией: радиация — это расхождение родственных форм, конвергенция — сходство неродственных. Однако радиация может сочетаться с конвергенцией: у цихлид Виктории и Малави независимо формировались сходные трофические морфотипы.

Значение для эволюционной теории

Адаптивная радиация служит одним из ключевых аргументов в пользу естественного отбора как движущей силы эволюции. Дарвин использовал пример вьюрков для обоснования происхождения видов. В XX веке изучение радиаций привело к развитию островной биогеографии (Р. МакАртур, Э. Уилсон), теории экологических ниш и филогенетической систематики.

Примеры в палеонтологии

Ископаемые радиации документированы у аммонитов, трилобитов, лошадей (род Mesohippus → Merychippus → Equus), китообразных (возврат в море из сухопутных предков), растений (покрытосеменные в меловом периоде).

История изучения

  • 1835 — Ч. Дарвин описывает вьюрков Галапагосов.
  • 1944 — Дж. Л. Грант вводит термин «адаптивная радиация».
  • 1950-е — Э. Майр связывает радиацию с аллопатрическим видообразованием.
  • 1980-е — развитие молекулярной филогенетики позволяет точно реконструировать радиации (цихлиды, гавайские дрозофилиды, геснериевые).

Источники

  • Грант В. Эволюционный процесс.
  • Майр Э. Живые виды.
  • Дарвин Ч. Происхождение видов.
  • Энциклопедия Britannica: Adaptive radiation.
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru