Accelererede udviklingshastigheder gør det muligt for cichlider at tilpasse sig menneskeskabte ændringer i miljøet • Alexey Opayev • Videnskabsnyheder om "Elementer" • Evolution, økologi, lytologi

Accelererede udviklingshastigheder gør det muligt for cichlider at tilpasse sig menneskeskabte ændringer i miljøet.

Fig. 1. cichlider Haplochromis pyrrhocephalus og Platytaeniodus degeni"border = 0>

Fig. 1. cichlider Haplochromis pyrrhocephalus (på toppen) og Platytaeniodus degeni (nedefra). Foto fra haplochromis.org

Cichlider er kendt som en gruppe, der udviser hurtig og bred adaptiv stråling. De er præget af accelererede udviklingshastigheder, der fortsætter aktivt selv nu. Det viste sig, at evnen til at fremskynde evolutionen gør det muligt for disse fisk at tilpasse sig menneskeskabte ændringer i deres habitat.

Fisk fra ciklidfamilien, der befinder sig i de store afrikanske søer (Victoria, Tanganyika, Nyasa og andre) er kendt som et eksempel på hurtig adaptiv stråling (se: Adaptiv stråling). Det er et af de få, der er godt studeret i kommunikationsgrupper. Andre klassiske eksempler på adaptiv stråling er Darwin finches og stickleback fisk. Der er skrevet meget om alle disse grupper på elementerne (se links i slutningen af ​​nyhederne). Husk kun de vigtigste elementer i diversificeringen af ​​disse grupper. Der er to af dem: (1) De vigtigste forskelle mellem lignende arter er forankret i foderadfærd, fødevarespektre, mundtlige apparaters struktur osv. (2) præget af hurtige morfologiske ændringer som følge af ændringer i habitat.

For nylig er mange landskaber på vores planet genstand for menneskeskabteindflydelsen af ​​forskellige grader af intensitet. Antallet af mange dyrearter aftager, deres rækkevidde reduceres. Men nogle arter er derimod i stand til at tilpasse sig de ændringer, der foregår. Årsagerne til dette er ikke altid klare, men oftest skyldes det, at dyr allerede har nogle egenskaber – en slags preadaptation.

Er det muligt, at dyr, der ikke har de oprindeligt nødvendige egenskaber, tilpasser sig det ændrede miljø? En sådan tilpasning bør ske ret hurtigt, så de ovennævnte grupper (cichlider, Darwin finches) er gode kandidater til denne rolle. Faktisk er de af en række grunde i stand til at accelerere i forhold til mange andre dyr "morfologisk" udvikling.

Dette problem er blevet studeret af et internationalt team af forskere fra Holland, Tanzania og Schweiz. De udforskede forskellige typer cichlider i Mwanza Bay på Lake Victoria. Det menes at søen er relativt ung. Og tiden for adaptiv stråling af lokale ciklider er anslået til at være maksimalt 100-400 tusinde år eller endnu mindre (se: E. Verheyen et al., 2003. Superflocken af ​​Lake of Firms fra Lake Victoria, Østafrika, og nyheder Genomerne af afrikanske fisk præciserer mekanismerne for hurtig sammensætning, "Elements", 09/29/2014).I Victoria er der mere end 500 arter af cichlider kendt, der tilhører 15 trofiske grupper (de forskellige måder at fodre disse fisk på er vist i figur 1 i de nævnte nyheder). I de seneste årtier er søen udsat for betydelig menneskeskabt indflydelse. På grund af miljømæssige ændringer er omkring 200 endemiske cichlidarter allerede uddøet. Der er mange grunde til dette. Dette omfatter direkte fiskeri og udledning af spildevand, der blandt andet fører til eutrofiering og akklimatisering af fremmede arter af planter og dyr.

For eksempel betragtes indførelsen af ​​Nile aborre til Mwanza-bugten i 1983-1984 som en vigtig årsag til faldet i antallet og mangfoldigheden af ​​lokale ciklider (F. Witte et al., 2007. Arteres Distinktion og Biodiversitetskrisen i Victoria-søen). På grund af predation af aborre, næsten umiddelbart efter indledningen, forsvandt den største art af cichlider, der spiser animalsk mad (fisk, bløddyr, insekter). Parallelt begyndte eutrofiering af bugten. Dette ramte i større grad små arter af cichlider – detritophager og zooplancon forbrugere. Deres overflod faldt gradvist, men i slutningen af ​​1980'erne, og de forsvandt næsten. Men senere, i 1990'erne, kom antallet af nogle små cichlidarter tilbage til deres tidligere niveau. Vi taler om fire arter, der lever på detritus, og tre brugere af zooplankton.I 1990'erne og 2000'erne blev sidstnævnte især talrige, hvilket udgør 71% af biomassen af ​​alle cichlider (og detritofager – 21%). Det må siges, at grundlaget for biomassen af ​​cwanliderne i Mwanza-bugten var de samme grupper af detritofager (som derefter var 13 arter) og fisk fodring med zooplankton (12 arter), men i omvendt forhold: henholdsvis ca. 50% og 25%. Det viste sig, at i løbet af 1990'erne ændrede fodring af arter fra begge grupper: de begyndte at spise fisk og store hvirvelløse dyr, som de sjældent spiste før. Tilsyneladende tillod det dem at overleve og øge deres tal, fordi mængden af ​​sådanne fødevarer begyndte at vokse i midten af ​​slutningen af ​​1980'erne (da den oprindelige art af ciklider, der fodrede på dette foder, allerede var forsvundet fra bugten). Forskere besluttede at finde ud af, hvordan disse få arter formåede at genoprette deres befolkninger.

De analyserede kosten (baseret på analysen af ​​indholdet af maverne) og strukturen af ​​præmaxillærbenet (premaxilla) fire arter af cichlider fra Mwanza-bugten, hvis repræsentanter blev fanget i de sidste 33 år. Dette tidsinterval blev opdelt i tre intervaller: (1) den indledende periode før betydelige miljøændringer (periode I, 1978-1984); (2) en periode med depression i tal (periode II, 1987-2002) (3) perioden for genopretning af antallet af undersøgte arter (periode III, 2002-2011). Studerede følgende typer: Haplochromis (Yssichromis) laparogramma (yderligere i teksten – Lap), H. (Y.) pyrrhocephalus (Pyr), H. tanaos (Tan) og Platytaeniodus degeni (deg).

I periode I bestod grundlaget for alle typer fødevarer af små genstande (fra 65% til 91%). i Lap, Pyr og Tan det er hovedsageligt zooplankton, og deg – detritus I periode II har de tre første arter i kosten flere objekter med mellemstore og store størrelser (figur 2). Men efter periode III Lap og Pyr returneres til den oprindelige kost også Tan – nej. Endelig har Deg kosten ændret mest. Fra primær detritofagiya i periode I skiftede han til fodring på bløddyr i periode III.

Fig. 2. Ændringer i kosten af ​​fire arter af ciklider i tre tidsperioder. Uberørt – den oprindelige periode før betydelige miljømæssige ændringer, Pertubed – perioden med faldende tal, Recovery – genopretningsperioden. Billede fra artiklen i diskussion Evolution

Årsagerne til de beskrevne ændringer i ernæring er ikke helt præcise. Men tre faktorer havde tilsyneladende den største værdi (M. Kishe-Machumu et al., 2008. Kostskifte i benthivorøse cichlider): (1) stigning i antallet (både absolutte og relative) store fodringssteder, (2) reducering af artenes mangfoldighed af ciklider (især de store arters forsvinden), hvilket reducerede konkurrencen og (3) reduceret vandgennemsigtighed – det er muligt, at under sådanne forhold blev det vanskeligere for fisk at fange små genstande.

Fig. 3. Forskelle i form af premaxilla (premaxilla) i de fire undersøgte arter af cichlider i forskellige år.

I overensstemmelse med de beskrevne ændringer i ernæring er formaxillas form også ændret (figur 3). Formen af ​​denne knoglecichlid afhænger af, hvordan fisken fodrer: de suger fødeobjektet (som det sker ved fodring på lille byttedyr) eller bidder det helt eller delvist fra substratet. I det første tilfælde er den lange øvre bue (segment AB i figur 4 nedenfor) længere, og vinklen mellem den og den "tandbue" (hvor tænderne sidder) er mindre end 90 ° (vinkel β i figur 4 nedenfor). Faktum er, at under absorptionen af ​​fisken skubbes præmaxillen. Og hvis den øvre buen er længere, kan knoglen skubbes yderligere, og derfor kan små genstande suges mere effektivt. Når du fodrer på større genstande, suger cichlider dem ikke ind, men bidder. I dette tilfælde er det vigtigt at øge kraften, der komprimerer kæberne. En mere effektiv overførsel af muskelstyrke (figur 4 ovenfor) vil være, hvis den øvre buegruppe AB er kortere, og vinklen β er mindre.

Fig. 4. Maxillære apparat cichlider. ovenfra – Diagram over overførslen af ​​muskelkraft, der komprimerer kæberne. nedefra – premaxilla Figur fra N. Bouton et al. 2002. Eksperimentelle beviser for adaptiv fænotypisk plasticitet fra Lake Victoria

Det er disse transformationer, der observeres i de studerede cichlid arter, når deres diæt ændres. Når man sammenligner de øverste og nederste rækker i fig.3 kan det ses, at ændringer i formaxillærbenets form svarer til de "forventede" – det vil sige dem, der kunne forudsiges på grundlag af ernæringsmæssige forskelle i forskellige år. Dette er en af ​​de måder, hvorpå den accelererede udviklingstakt gør det muligt for visse arter af cichlider at tilpasse sig ændringer forårsaget af menneskelig aktivitet.

Kilde: Jacco C. van Rijssel, Ellen S. Hoogwater, Maria A. Kishe-Machumu, Elize van Reenen, Kevin V. Spits, Ronald C. van der Stelt, Jan H. Wanink og Frans Witte. Hurtige Adaptive Responses for Victioria cichlider // Evolution. 2015. V. 69 (1). S. 179-189.

Se også accelereret udvikling og adaptiv stråling:
1) Afrikanske fiskegener præciserer mekanismerne for hurtig spekulation, "Elements", 09/29/2014.
2) Sortimentet af darwinistiske fincher er reduceret på grund af interspecifik hybridisering, "Elements", 03/24/2014.
3) Cichlider – en levende model af uafhængig parallel evolution, "Elements", 14.11.2012.
4) Evolutionære og økologiske processer kan forekomme lige hurtigt og påvirke hinanden, "Elements", 02/08/2011.
5) Eksperimentelt bekræftet effekten af ​​speciering på egenskaberne af økosystemer, "Elements", 04/06/2009.
6) Speciation på forskellige øer er parallelle stier, "Elements", 03/15/2007.

Alexey Opaev


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

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