For hurtig tilpasning til nye forhold bragte sommerfuglene ind i en "evolutionær fælde" • Alexander Markov • Videnskabsnyheder om "Elementer" • Evolution, Entomology

For hurtig tilpasning til nye forhold førte sommerfugle til en “evolutionær fælde”

Fig. 1. sommerfugl Euphydryas editha og dets madplanter "border = 0>

Fig. 1. sommerfugl Euphydryas editha, den oprindelige fødevarefabrik Collinsia er lilleblomstret (Collinsia parviflora) og en ny plante, som sommerfugle roligt har flyttet til – plantain lantsetolistny (Plantago lanceolata). Billeder fra butterfliesandmoths.org og wikimedia.org

Langtids observationer af sommerfuglbestanden på en afsides bjergplæne i staten Nevada tillod os at beskrive en ny type "evolutionær fælde": en population af vilde dyr kan komme ind i det og tilpasse sig konsekvenserne af menneskelige aktiviteter. Græsning af husdyr førte til spredningen af ​​lanceolifer plantain på græsplænen, hvor overlevelsesgraden af ​​larverne var højere end på den oprindelige foderplante – småblomstrede collinsia. Under valgets indflydelse skiftede sommerfugle om et par år fuldstændigt fra collinse til plantain, uden at antage at de var i en "evolutionær fælde". Fælden slog lukket, da rancheren døde i 2005 og ikke længere græsser på græsplænen. De overgroede græs dækkede plantainen, og de termofile sommerfugle blev uddødt. På samme tid var der mange uskyggede collins omkring græsplænen, hvor sommerfuglene kunne fortsætte med at leve, hvis de ikke helt havde forladt deres gamle foderplante.Undersøgelsen viste, at dyrs evne til hurtigt at tilpasse sig menneskeskabte ændringer i miljøet kan føre dem til en blindgyde, fordi folk ændrer deres miljø endnu hurtigere end de hurtigst voksende dyr ændrer sig.

Miljøændringer forårsaget af menneskelig aktivitet udgør vanskelige evolutionære udfordringer for levende væsener. Ofte er de gamle tilpasninger, der udvikles i løbet af millioner af evolutions evner under de nye forhold, ofte ødelæggende. I sådanne tilfælde taler de om "miljøfælder" eller "evolutionære fælder" (se M. A. Schlaepfer et al., 2002. Økologiske og evolutionære fælder samt Evolutionary trap). For eksempel blev giftige padder bragt til Australien for skadedyrsbekæmpelse Bufo marinus (se: Giftige Toads Occupy Australia, Elements, 20 februar, 2006) blev de lokale populationer af skærgodler truet med udryddelse: For disse rovdyr foreslog alle deres gamle jagtinstinkter, at de nye padder var fremragende bytte. Et andet eksempel er mayfly, som finder damme egnet til oviposition på polariseret reflekteret lys og undertiden tager asfalt for vand, hvilket polariserer det reflekterede lys på samme måde (CJ Jolly et al., 2016). tudse, Rhinella marina) på en sårbar rovdyr (blonder skærmen, Varanus varius)).Det menes, at hvis en befolkning, der er faldet i en sådan fælde, ikke helt uddøder, vil den over tid tilpasse sig de ændrede forhold enten ved at lære ikke at bruge den forkerte ressource eller ved at udvikle modstand mod dens skadelige virkninger.

Ny artikel af evolutionære økologer Michael C. Singer og Camille Parmesan, offentliggjort i tidsskriftet naturviser, at dyr kan være i en katastrofal fælde, ikke kun fordi de ikke tilpasser sig hurtigt nok til ændrede forhold, men også omvendt på grund af for hurtig og vellykket tilpasning.

Sanger og hans kolleger har set en isoleret befolkning af ternet sommerfugl i over 30 år. Euphydryas editha (Edith's Checkerspot Butterfly) på en eng omgivet af skove i Nevada-bjergene. Ejeren af ​​engen, en landmand ved navn Harry Schneider, grazed køer på den.

Sommerfuglernes bosættelseskapacitet E. editha meget lavt. Normalt flyver de ikke fra deres fødested mere end et par kilometer væk. Afstanden til nærmeste nabobefolkning er ca. 40 km. Derfor levede sommerfuglene fra Schneider-plænen i næsten fuldstændig isolation. De former sig en gang om året. Unge larver lever i store grupper, og de twist stænglerne af planter med spindelvæv, hvilket letter deres søgning og tælling.

Original foder plante til larver E. editha er en collinsia lille blomst (Collinsia parviflora). Grazing har ført til udbredelsen af ​​Schneiders eng (såvel som i mange andre steder i det vestlige USA) af plantain lanceolate blade importeret fra den gamle verden (Plantago lanceolata). Sommerfugle begyndte undertiden at lægge æg på en ny plante, og pludselig viste det sig, at det er endnu bedre egnet til udvikling af larver end collinsia.

Faktum er, at collinsia er en årlig plante, der begynder at blive gammel og visne tidligere end de fleste larver klarer at fuldføre deres udvikling. Derfor er mange larver dør af sult og ikke puppet. Plantain er derimod en flerårig plante. Det falder ikke så hurtigt, og selvom larverne på plantain vokser langsommere end på colinsia, er deres overlevelsesrate meget højere i slutningen.

Tidligere undersøgte forfatterne detaljeret forholdet mellem larver og planter og forsøgte at forstå, hvorfor sommerfuglene ikke tilpassede sig den hurtige vilje af deres fødevarefabrik. Trods alt synes de, at det kunne have gjort det, simpelthen ved at fremskynde deres egen udvikling, det vil sige at popper tidligere. Forskere har konkluderet, at årsagen til det "evolutionære kompromis" (se Trade-off) mellem larvernes overlevelsesrate og de voksne sommerfuglers fecundity.Hvis larven popper tidligere, har det ikke tid til at få nok masse. Den sommerfugl, der opstod fra poppen, viser sig at være tynd og vil lægge færre æg. Tilsyneladende for E. Editha høj fecundity var vigtigere end larvernes overlevelsesrate. Unge hunner af denne art er så massive, at de selv flyver med vanskeligheder, indtil de første portioner æg er lagt.

Derfor er fremkomsten af ​​et nyt fødevareanlæg, som larverne kan vokse længere uden at risikere sult, blevet en rigtig gave til sommerfugle. De vidste ikke, at denne gave ville blive taget væk fra dem snart.

Siden 1980'erne har Singer og hans kolleger observeret år efter år, hvordan sommerfugle i Schneiders eng hurtigt (ved evolutionære standarder) bevæger sig fra collinsia til plantain.

Originale sommerfugle E. editha foretrak at lægge æg naturligt på collinsia. Eksperimenter med sommerfugle fra "naive" populationer (levende hvor der ikke er plantain) viste, at 80% af kvinderne selvfølgelig vælger en collinsia, og de resterende 20% viser ikke selektivitet og lægger æg på colinsia og plantain med samme sandsynlighed. Dette synes at være den oprindelige situation med variabilitet i præferencer, der er karakteristisk for sommerfugle,aldrig set plantain.

I 1982 blev de første hunner, der foretrækker plantain til collins, optaget på Schneiders eng. Den evolutionære overgang til en ny plante er begyndt. I 1990 nåede andelen af ​​kvinder, der foretrækker plantain, 50%. Det blev vist, at præferencer er genetisk bestemt (egenskabens egenskaber er 0,9). Hertil kommer, at afkom af kvinder, der foretrækker plantain, begyndte at vokse på plantagen hurtigere end larverne, hvis mødre foretrak collinsia. Dette bør yderligere øge fjerkræernes reproduktive succes ved at vælge plantain og dermed fremskynde den evolutionære overgang.

Eksperimenter udført i 2005 og 2007 viste, at nu 100% af kvinderne på Schneiders eng foretrækker plantain. Den gamle foderplante var helt glemt. Alle larverne udviklede sig nu på plantagen.

Tilbage i 1993 forudsagde Singer og hans kolleger, at den evolutionære proces, de observerede, kunne føre sommerfugle til en dødelig fælde. Hurtigt og vellykket tilpasning til menneskeskabte ændringer i miljøet risikerer insekter at blive afhængige af fortsættelsen af ​​den samme praksis (i dette tilfælde om fortsættelse af kvæggræsning).Dette er en alvorlig risiko fordi, uanset hvor hurtigt insekterne udvikler sig, kan den menneskelige adfærd ændres endnu hurtigere (M. C. Singer et al., 1993. Rapid human induced evolution of insect-host associations).

I en ny artikel siger forfatterne med grim triumf, at deres forudsigelse blev sand. I slutningen af ​​2005 døde Harry Schneider, ranchen blev solgt, græsning stoppet, vildt græs voksede i engen, og hele plantagen var i skyggen. Evolutionær fælde lukket.

Den gennemsnitlige dagtemperatur på bladene på plantainen, hvor sommerfuglene lagde æg, faldt ved 7 ° C, og der var stort set ingen udsatte områder af den udsatte jord. Dette viste sig at være katastrofalt for termofile larver. De kunne ikke, som før, baske i solen, liggende på jorden ved siden af ​​deres plante. I 2007 blev de desperat gennemsøgt i det tykke græs i et forgæves forsøg på at finde en solrig krone. Samtidig var der meget langsigtet Collinsia langs kantens græsplæner, hvor der ikke var tykt græs. Men dette reddede ikke sommerfuglene, fordi de ikke længere brugte deres gamle foderplante.

Fig. 2. Overgangen af ​​sommerfugle til en ny foderplante og den efterfølgende udryddelse af befolkningen. Langs den vandrette akse – år. en – procentdelen af ​​kvinder, der foretrækker plantain (prikket linje) og collins (fast linje). Disse linjer er ikke spejlrefleksioner af hinanden, fordi der også var ulæselige kvinder, der lagde æg på begge planter. b – Procent af grupper af larver, der stammer fra plantainen. c – Det samlede antal spor pr. 10.000 kvm. Figur fra den diskuterede artikel i natur

I 2008 blev der på trods af omhyggelige søgninger ikke fundet en enkelt larve, ikke en enkelt kobling og ikke en enkelt voksen sommerfugl. Inspektionerne i 2009, 2010 og 2012 gav samme resultat. Schneiders plænepopulation er uddød.

Slutningen af ​​historien var imidlertid ikke så tragisk. Det frodige græs udtykkede hurtigt jorden, der befrugtes af køer og blev væk allerede i 2008. Plantain var igen i solen. Nu kan sommerfugle, der foretrækker plantain, leve her igen. Men de havde ingen steder at tage.

I 2014 inspicerede forfatterne igen græsplænen til igen at bekræfte udryddelsens kendsgerning. Forestil dig deres overraskelse, da de fandt så mange som 9 larverklynger og karakteristiske spindelvæv: sommerfugle E. editha er tilbage!

Forskere understreger, at de slet ikke forventer dette, for som nævnt er den nærmeste nabopolitik næsten 40 km væk og migrationsevner E. editha efterlade meget at ønske. Men tilsyneladende undervurderede forskerne stadig dem. At disse ikke var mirakuløst overlevende, og de lokale sommerfugle gemmer sig i fem år, men fremmede, skyldtes det faktum, at alle larver og spindelvæv blev fundet på collinsia og ikke på plantainen. Den lokale befolkning, som vi husker, et par år før udryddelse, overføres helt til plantainen.

Forfatterne antyder, at re-koloniseringen af ​​Schneider-græsplænen skyldtes en kraftig stigning i antallet af nabobestanden E. editha (den der er næsten 40 km). Denne vækst, til gengæld skyldtes ilden i 2012, hvorefter collinsia begyndte at vokse bedre i den udbrændte jord og ville ikke så hurtigt.

Nu er det åbenbart, at alt er klar til det evolutionære drama at gentage på Schneider græsplænen. Sommerfugle kan igen gå til plantainen og derefter dø ud igen, hvis noget går galt med plantainen.

Undersøgelsen viste en ny, ikke tidligere beskrevet version af den "evolutionære fælde". Det viste sig, at årsagen til udryddelsen af ​​vilde dyr ikke kun kan være for langsomt, men også et alt for energisk evolutionært svar på menneskeskabte ændringer i miljøet.Forfatterne erkender imidlertid, at i tilfælde af sommerfugle E. editha denne mekanisme synes at være farlig for lokalbefolkningen, men ikke for arten som helhed. Populationer lever under forskellige forhold, og hvis en af ​​dem falder ind i "evolutionær fælden" og bliver uddødt, vil indvandrere fra de overlevende befolkninger i sidste ende tage sin plads.

Kilde: Michael C. Singer & Camille Parmesan. Dødelig fælde skabt af adaptiv respons til en eksotisk ressource // natur. 2018. V. 557, s. 238-241.

Alexander Markov


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: :???: :?: :!: