Определение коэволюции
В контексте эволюционной биологии коэволюция относится к эволюции по крайней мере двух вид, что происходит взаимозависимым образом. Коэволюция впервые была описана в контексте насекомых и цветковых растений, и с тех пор была применена к крупным эволюционным событиям, включая половое размножение инфекционные заболевания и экологические сообщества. Коэволюция функционирует путем взаимного избирательного давления на два или более вида, аналогично гонке вооружений в попытке победить друг друга. Классические примеры включают хищника-жертву, хозяина-паразита и другие конкурентные отношения между видами. Хотя процесс коэволюции обычно включает в себя только два вида, могут быть задействованы несколько видов. Кроме того, коэволюция также приводит к адаптации для взаимной выгоды. Примером является коэволюция цветковых растений и связанных с ними опылителей (например, пчел, птиц и других видов насекомых).
Примеры коэволюции
Хищник-добыча Коэволюция
Отношения хищник-жертва – один из наиболее распространенных примеров коэволюции. В этом отношении на жертву оказывается избирательное давление, чтобы избежать захвата, и поэтому хищник должен развиваться, чтобы стать более эффективными охотниками. Таким образом, коэволюция хищник-жертва аналогична эволюционной гонке вооружений и разработке специфических приспособлений, особенно у видов добычи, чтобы избежать или препятствовать хищничество.
Травоядные и растения
Подобно отношениям хищник-жертва, другим распространенным примером коэволюции являются отношения между травоядными видами и растениями, которые они потребляют. Одним из примеров является то, что семена сосны lodgepole, которые и красные белки и клесты едят в различных регионах Скалистых гор. У обоих травоядных животных есть различная тактика для извлечения семян из сосновой шишки lodgepole; белки будут просто грызть сосновую шишку, тогда как клесты имеют специальные мандибулы для извлечения семян. Таким образом, в регионах, где красные белки более распространены, сосновые шишки домика более плотные, содержат меньше семян и имеют более тонкие чешуйки, чтобы белок не мог получить семена. Однако в регионах, где клесты являются более распространенными, шишки более легкие и содержат толстые чешуйки, чтобы препятствовать доступу клестов к семенам. Таким образом, сосна-ложанка одновременно развивается вместе с обоими этими видами травоядных.
Муравьи акации и акации
Пример коэволюции, которая не характерна для гонки вооружений, но дает взаимную выгоду обоим растение виды и насекомые – это то, что у акаций и акаций. В этих отношениях растение и муравьи эволюционировали, чтобы иметь симбиотические отношения, в которых муравьи обеспечивают растению защиту от других потенциально вредных насекомых, а также других растений, которые могут конкурировать за питательные вещества и солнечный свет. В свою очередь, растение обеспечивает муравьев укрытием и необходимыми питательными веществами для муравьев и их растущих личинок (показано ниже).
Цветущие растения и опылители
Другим примером полезной совместной эволюции является связь между цветущими растениями и соответствующими видами насекомых и птиц, которые их опыляют. В этом отношении цветущие растения и опылители разработали коадаптации, которые позволяют цветам привлекать опылители, а насекомые и птицы разработали специальные приспособления для извлечения нектара и Цветочная пыльца из растений (показано ниже).
Исследования показывают, что есть по крайней мере три признака, которые цветущие растения развили, чтобы привлечь опылителей:
- Отличительные визуальные сигналы: у цветущих растений появились яркие цвета, полосы, узоры и цвета, характерные для опылителя. Например, цветущие растения, стремящиеся привлечь насекомых-опылителей, обычно являются синим ультрафиолетом, тогда как красные и оранжевые предназначены для привлечения птиц.
- Аромат: цветущие растения используют запахи как средство обучения насекомых относительно их местоположения. Поскольку запахи становятся сильнее ближе к растению, насекомое может оттачивать и садиться на это растение, чтобы извлечь его нектар.
- Некоторые цветы используют химические и тактильные средства для имитации видов женских насекомых, чтобы привлечь мужские виды. Например, орхидеи выделяют такое же химическое вещество, как феромоны пчел и ос. Когда мужское насекомое приземляется на цветок и пытается совокупиться, пыльца передается ему.
Колибри – другой тип опылителей, которые развивались для взаимной выгоды. Колибри служат опылителями, а цветы снабжают птиц богатым питательными веществами нектаром. Цветущие растения привлекают колибри с определенными цветами, форма цветка приспосабливает счет птицы, и такие цветы имеют тенденцию цвести, когда колибри размножаются. Совместная эволюция таких цветущих растений с различными видами колибри очевидна по четкой форме и длине трубок венчика цветка, которые адаптировались к форме и длине клочка колибри, которая опыляет это растение. Форма цветка также адаптировалась таким образом, что пыльца прикрепляется к определенной области птицы, в то время как она потребляет нектар из цветка (показано ниже).
викторина
1. Какое из следующих утверждений является ИСТИННЫМ относительно коэволюции?A. Коэволюция может привести к симбиотическим или взаимовыгодным отношениям между двумя видами.B. Коэволюция может быть результатом избирательного давления между двумя видами, что приводит к гонке вооружений между ними.C. И A, и B верныD. Ни один из вышеперечисленных
Ответ на вопрос № 1
С верно. Совместная эволюция может быть результатом избирательного давления двух видов на то, чтобы превзойти друг друга (хищник-жертва) или предоставить друг другу пользу для выживания (например, питательные вещества в обмен на опыление).
2. Что из перечисленного НЕ является примером коэволюции?A. Муравьи акации и сосныB. Муравьи акации и растения акацииC. Клесты и сосныD. Красные белки и сосны
Ответ на вопрос № 2
верно. Растения акации развивались вместе с акацией, а не с сосновой ложкой. Ложа сосны в Скалистых горах сочеталась с красными белками и клестами.
3. Пример совместной эволюции для взаимной выгоды:A. Красные белки и сосныB. Клесты и сосныC. Крупные хищники млекопитающих (например, лисы, волки) и ежи или скунсыD. Муравьи акации и растения акации
Ответ на вопрос № 3
D верно. Муравьи акации сосуществовали с растениями акации, чтобы обеспечить растениям защиту от других видов насекомых и растений. В свою очередь, растение акации обеспечивает муравья и его личинок питательными веществами и укрытием. Другие примеры в списке – это примеры эволюционной гонки вооружений между видами в попытке превзойти другого в выживании.
Ссылки
- Endara et al. (2017). Коэволюционная гонка вооружений против погони за защитой хозяина в системе тропических травоядных и растений. PNAS. 114 (36): E7499-E7505.
- Janzen, D. (1966). Коэволюция мютюэлизм между муравьями и акациями в Центральной Америке. Эволюция. 20 (3): 249-275.