Как эволюция влияет на окружающую среду

May 14, 2023

КИНГСТОН, Род-Айленд – История перцовой моли – это учебник эволюции. Когда угольный дым затемнил кору деревьев возле городов Англии во время промышленной революции, белотелая перцовая моль стала заметной мишенью для хищников, и их численность быстро сократилась. Тем временем мотыльки с черным телом, которые раньше были редкими, процветали и стали доминировать в новой затемненной среде обитания.

Перцовая моль стала классическим примером того, как изменение окружающей среды стимулирует эволюцию видов. Но в последние годы ученые начали задумываться об обратном процессе. Может ли существовать петля обратной связи, в которой эволюция видов приводит к экологическим изменениям? Теперь новое исследование, проведенное исследователями из Университета Род-Айленда, демонстрирует одни из лучших доказательств этого самого явления.

В исследованиях, опубликованных в Трудах Национальной академии наук исследователи показывают, что эволюционное изменение длины ног ящериц может оказать существенное влияние на рост растительности и популяции пауков на небольших островах Багамских островов. По словам исследователей, это один из первых случаев, когда такие драматические эффекты эволюции в окружающей среде были задокументированы в естественных условиях.

«Идея здесь состоит в том, что, помимо того, что окружающая среда формирует черты организмов в процессе эволюции, эти изменения характеристик должны иметь обратную связь и вызывать изменения в отношениях хищник-жертва и других экологических взаимодействиях между видами», — сказал Джейсон Кольбе, профессор биологических наук. наук из Университета Род-Айленда и один из старших авторов исследования. «И нам действительно нужно понять, как работает эта динамика, чтобы мы могли делать прогнозы о том, как будут сохраняться популяции и какие экологические изменения могут привести к этому».

В течение последних 20 лет Кольбе и его коллеги наблюдали за эволюционной динамикой популяций ящериц-анолов на цепочке крошечных островов на Багамах. Цепь состоит из около 40 островов площадью от нескольких десятков до нескольких сотен метров — достаточно маленьких, чтобы исследователи могли внимательно следить за живущими там ящерицами. А острова расположены достаточно далеко друг от друга, поэтому ящерицам нелегко перепрыгивать с одного острова на другой, поэтому отдельные популяции могут быть изолированы друг от друга.

Предыдущие исследования показали, что коричневые анолисы быстро адаптируются к характеристикам окружающей растительности. В местах обитания, где диаметр кустов и ветвей деревьев меньше, естественный отбор отдает предпочтение ящерицам с более короткими ногами, которые позволяют особям двигаться быстрее, убегая от хищников или в погоне за закуской. Напротив, более долговязые ящерицы, как правило, чувствуют себя лучше там, где ветви деревьев и растений толще. Исследователи показали, что этот признак длины конечностей может быстро развиваться у коричневых анолисов — всего за несколько поколений.

Для этого нового исследования Кольбе и его команда хотели посмотреть, как эта эволюционировавшая особенность длины конечностей может повлиять на экосистемы крошечных Багамских островов. Идея заключалась в том, чтобы разделить коротконогих и длинноногих ящериц на отдельных островах, а затем искать различия в том, как популяции ящериц влияют на экологию их островных домов.

Вооружившись специальными приспособлениями для борьбы с ящерицами — шестами с крошечными арканами из зубной нити на концах — команда поймала сотни коричневых анолисов. Затем они измерили длину ног каждой ящерицы, оставив тех, чьи конечности были либо особенно длинными, либо особенно короткими, а остальных вернули в дикую природу. Как только у них появились отдельные популяции ящериц с короткими и длинными конечностями, они освободили каждую популяцию на островах, на которых раньше не жили ящерицы.

Поскольку экспериментальные острова были в основном покрыты растительностью меньшего диаметра, исследователи ожидали, что коротконогие ящерицы будут лучше адаптированы к этой среде, то есть будут более маневренными и смогут лучше ловить добычу на деревьях и кустарниках. Вопрос, на который исследователи хотели ответить, заключался в том, можно ли обнаружить экологические последствия деятельности этих высокоэффективных охотников.