Kadar dipercepat evolusi membolehkan cichlids menyesuaikan diri dengan perubahan antropogenik dalam persekitaran • Alexey Opayev • Berita Sains mengenai "Elemen" • Evolusi, Ekologi, Ichthyology

Kadar dipercepat evolusi membenarkan cichlids untuk menyesuaikan diri dengan perubahan antropogenik dalam alam sekitar.

Rajah. 1. Cichlids Haplochromis pyrrhocephalus dan Platytaeniodus degeni"border = 0>

Rajah. 1. Cichlids Haplochromis pyrrhocephalus (di atas) dan Platytaeniodus degeni (di bawah). Gambar dari haplochromis.org

Cichlids dikenali secara luas sebagai kumpulan yang mempamerkan radiasi penyesuaian yang cepat dan luas. Mereka dicirikan oleh kadar evolusi dipercepat, yang kini terus aktif. Ternyata keupayaan untuk mempercepat evolusi membolehkan ikan ini menyesuaikan diri dengan perubahan antropogenik dalam habitat mereka juga.

Ikan keluarga cichlid yang mendiami Tasik Besar Afrika (Victoria, Tanganyika, Nyasa dan lain-lain) dikenali sebagai contoh radiasi penyesuaian cepat (lihat: Radiasi penyesuaian). Ia adalah salah satu daripada beberapa kajian yang dipelajari dalam kumpulan komunikasi. Contoh-contoh klasik lain dari radiasi penyesuaian ialah ikan kembar Darwin dan ikan tongkat. Banyak yang telah ditulis tentang semua kumpulan ini di Elemen (lihat pautan pada akhir berita). Ingatlah hanya ciri utama kepelbagaian kumpulan ini. Terdapat dua dari mereka: (1) perbezaan utama antara spesies yang sama berakar dalam tingkah laku makan, spektrum makanan, struktur alat lisan, dan sebagainya; (2) dicirikan oleh perubahan morfologi yang cepat sebagai tindak balas terhadap perubahan habitat.

Baru-baru ini, banyak landskap planet kita tertakluk kepada antropogenikpengaruh darjah intensiti yang berlainan. Jumlah spesies haiwan menurun, julatnya berkurangan. Tetapi sesetengah spesies, sebaliknya, dapat berjaya menyesuaikan diri dengan perubahan yang terjadi. Sebab-sebab untuk ini tidak selalu jelas, tetapi paling sering ini disebabkan oleh fakta bahawa haiwan sudah mempunyai beberapa sifat – sejenis preadaptation.

Adakah mungkin haiwan itu, yang tidak mempunyai ciri-ciri awal yang diperlukan, menyesuaikan diri dengan persekitaran yang berubah? Penyesuaian seperti itu sepatutnya berlaku dengan cepat, jadi kumpulan yang disebutkan di atas (cichlids, Darwin finches) adalah calon yang baik untuk peranan ini. Sesungguhnya, untuk beberapa sebab, mereka mampu dipercepat, berbanding dengan banyak haiwan lain, evolusi "morfologi".

Isu ini telah dikaji oleh pasukan saintis antarabangsa dari Belanda, Tanzania dan Switzerland. Mereka meneroka pelbagai jenis cichlids di Mwanza Bay di Lake Victoria. Adalah dipercayai bahawa tasik itu agak muda. Dan masa yang diambil untuk radiasi penyesuaian cichlids tempatan dianggarkan maksimum 100-400 ribu tahun atau lebih kurang (lihat: E. Verheyen et al., 2003. Superflock Tasik Firma dari Lake Victoria, Afrika Timur; dan berita Genom ikan Afrika menjelaskan mekanisme spekulasi cepat, "Unsur", 09/29/2014).Sementara itu, di Lake Victoria lebih daripada 500 spesies cichlid diketahui, yang terdiri daripada 15 kumpulan trofi (pelbagai cara memakan ikan ini digambarkan dalam Rajah 1 dalam berita yang disebutkan). Dalam dekad kebelakangan ini, tasik itu tertakluk kepada pengaruh antropogenik yang signifikan. Oleh sebab perubahan alam sekitar, kira-kira 200 spesies cichlid endemik telah punah. Terdapat banyak sebab untuk ini. Ini termasuk penangkapan langsung, dan pembuangan kumbahan, antara lain, untuk eutrophication, dan penyesuaian spesies alien tumbuh-tumbuhan dan haiwan.

Oleh itu, pengenalan Nile ke Bay of Mwanza pada tahun 1983-1984 dianggap sebagai alasan penting untuk penurunan bilangan dan kepelbagaian cichlids tempatan (F. Witte et al., 2007) Kepelbagaian spesis dan Krisis Biodiversiti di Lake Victoria). Oleh kerana pemusnahan hinggap, hampir serta-merta selepas pengenalan, spesies cichlids terbesar yang makan makanan haiwan (ikan, moluska, serangga) hilang. Secara selari, eutrophication bay bermula. Ini memberi kesan kepada spesies kecil cichlids kecil – detritophages dan zooplancon pengguna. Kelimpahan mereka menurun secara beransur-ansur, tetapi pada penghujung tahun 1980-an, dan mereka hampir hilang. Walau bagaimanapun, kemudian, pada tahun 1990-an, bilangan spesis cichlid kecil kembali ke tahap sebelumnya. Kami bercakap tentang empat spesies yang memakan detritus, dan tiga pengguna zooplankton.Semasa tahun 1990-an dan 2000-an, ia menjadi sangat banyak, menjadikan 71% daripada biomas semua cichlids (dan detritophages – 21%). Harus dikatakan bahawa sebelum perubahan yang dijelaskan, asas biomassa cichlids dari Teluk Mwanza adalah kumpulan detritophages yang sama (yang kemudiannya 13 spesies) dan pemakanan ikan pada zooplankton (12 spesies), tetapi dalam nisbah songsang: kira-kira 50% dan 25%. Ternyata pada 1990-an, makan spesies dari kedua-dua kumpulan berubah: mereka mula makan ikan dan invertebrata besar, yang jarang mereka makan sebelum ini. Rupa-rupanya, ini membolehkan mereka bertahan dan meningkatkan bilangan mereka, kerana jumlah makanan tersebut mula berkembang pada pertengahan tahun 1980-an (apabila spesies cichlid asli yang makan makanan ini sudah hilang dari teluk). Para saintis memutuskan untuk mengetahui bagaimana beberapa spesies ini berjaya memulihkan populasi mereka.

Mereka menganalisis diet (berdasarkan analisis kandungan perut) dan struktur tulang premaxillary (premaxilla) empat spesies cichlid dari Teluk Mwanza, yang wakilnya ditangkap dalam tempoh 33 tahun yang lalu. Selang masa ini dibahagikan kepada tiga selang: (1) tempoh permulaan sebelum perubahan persekitaran yang signifikan (tempoh I, 1978-1984); (2) tempoh kemurungan (tempoh II, 1987-2002); (3) tempoh pemulihan bilangan spesis yang dipelajari (tempoh III, 2002-2011). Menyelidik jenis berikut: Haplochromis (Yssichromis) laparogramma (selanjutnya dalam teks – Lap), H. (Y.) pyrrhocephalus (Pyr), H. tanaos (Tan) dan Platytaeniodus degeni (Deg).

Dalam tempoh I, asas semua jenis makanan terdiri daripada objek kecil (dari 65% hingga 91%). Mempunyai Lap, Pyr dan Tan ia terutamanya zooplankton, dan Deg – detritus. Semasa tempoh II, tiga spesies pertama dalam diet mempunyai lebih banyak objek saiz sederhana dan besar (Rajah 2). Tetapi menjelang tempoh III Lap dan Pyr kembali kepada diet asal juga Tan – tidak. Akhirnya, diet Deg telah berubah paling ketara. Dari detritofagiya primer pada tempoh I, dia beralih ke makan pada moluska dalam tempoh III.

Rajah. 2. Perubahan dalam diet empat spesies cichlids selama tiga tempoh masa. Murni – tempoh permulaan sebelum perubahan persekitaran yang penting, Bertanggungjawab – tempoh jatuh, Pemulihan – tempoh pemulihan. Imej dari artikel dalam perbincangan Evolusi

Sebab-sebab perubahan yang digambarkan dalam pemakanan tidak jelas. Tetapi tiga faktor, nampaknya mempunyai nilai yang paling besar (M. Kishe-Machumu et al., 2008. Peralihan diet dalam cichlids benthivorous): (1) peningkatan bilangan (kedua-dua mutlak dan relatif) (2) mengurangkan kepelbagaian spesis cichlids (khususnya, kehilangan spesis besar), yang mengurangkan persaingan, dan (3) mengurangkan ketelusan air – mungkin dalam keadaan seperti itu menjadi lebih sukar bagi ikan untuk menangkap objek kecil.

Rajah. 3. Perbezaan dalam bentuk premaxilla (premaxilla) dalam empat spesies cichlids yang dikaji pada tahun-tahun yang berbeza.

Selaras dengan perubahan yang digambarkan dalam pemakanan, bentuk premaxilla juga telah berubah (Rajah 3). Bentuk cichlid tulang ini bergantung pada bagaimana ikan makan: mereka menyedut objek makanan (seperti yang berlaku ketika makan pada mangsa kecil) atau menggigitnya (secara keseluruhan atau sebahagian) dari substrat. Dalam kes pertama, lengkung atas panjang (segmen AB dalam Rajah 4, di bawah) lebih panjang, dan sudut di antaranya dan lengkung "gigi" (di mana gigi duduk) adalah kurang daripada 90 ° (sudut β dalam Rajah 4, di bawah). Faktanya ialah semasa penyerapan ikan menolak premaxilla. Dan jika arka lebih tinggi, tulang dapat ditekan lebih jauh dan, dengan itu, objek kecil dapat disedut dengan lebih efisien. Apabila makan pada objek yang lebih besar, cichlids tidak menyedut mereka, tetapi menggigit. Dalam kes ini, penting untuk meningkatkan daya memampatkan rahang. Pemindahan kekuatan otot yang lebih cekap (Rajah 4, atas) adalah jika arka atas AB lebih pendek dan sudut β lebih kecil.

Rajah. 4. Cichlids radikal maksil. Di atas – gambarajah pemindahan daya otot memampatkan rahang. Di bawah – premaxilla. Gambar dari N. Bouton et al. 2002. Bukti eksperimen untuk kepekaan phenotypic adaptif dari Lake Victoria

Ia adalah transformasi yang diperhatikan dalam spesis cichlid yang dikaji apabila diet mereka berubah. Apabila membandingkan barisan atas dan bawah dalam Rajah.3, dapat dilihat bahawa perubahan dalam bentuk tulang premaxillary sesuai dengan "yang diharapkan" – yakni, yang dapat diramalkan berdasarkan perbedaan pemakanan dalam tahun-tahun yang berbeda. Ini adalah salah satu cara di mana laju evolusi dipercepatkan membolehkan sesetengah spesies cichlid menyesuaikan diri dengan perubahan yang disebabkan oleh aktiviti manusia.

Sumber: Jacco C. van Rijssel, Ellen S. Hoogwater, Mary A. Kishe-Machumu, Elize van Reenen, Kevin V. Spits, Ronald C. van der Stelt, Jan H. Wanink dan Frans Witte. Tanggapan Adaptif Cepat untuk cichlids Victioria // Evolusi. 2015. V. 69 (1). P. 179-189.

Lihat juga evolusi dipercepat dan sinaran penyesuaian:
1) genom ikan Afrika menjelaskan mekanisme spekulasi cepat, "Unsur", 09/29/2014.
2) Kepelbagaian burung liar Darwinian dikurangkan disebabkan oleh hibridisasi interspesifik, "Unsur", 03/24/2014.
3) Cichlids – model hidup evolusi selari bebas, "Unsur", 14.11.2012.
4) Proses evolusi dan ekologi boleh berlaku dengan cepat dan mempengaruhi satu sama lain, "Unsur", 02/08/2011.
5) Eksperimen mengesahkan kesan spesifikasi pada sifat ekosistem, "Unsur", 04/06/2009.
6) Spesifikasi di pulau-pulau yang berlainan adalah jalan selari, "Unsur", 03/15/2007.

Alexey Opaev


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

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