Экология и эволюционная биология - это междисциплинарная область изучения взаимодействий между организмами и их постоянно меняющейся средой, включая обе точки зрения как эволюционной биологии, так и экологии . Эта область исследования включает такие темы, как то, как организмы реагируют и развиваются, а также взаимоотношения между животными, растениями и микроорганизмами при изменении их среды обитания . [1] Экология и эволюционная биология - это обширная область исследований, охватывающая различные диапазоны возрастов и масштабов, которые также могут помочь нам понять влияние человека на глобальную экосистему и найти меры для достижения более устойчивого развития.
Примеры актуальных тем исследований
Пение птиц
Существует ряд акустических исследований птиц. Птицы учатся петь определенным образом, потому что пение птиц передает информацию избранным партнерам, что является результатом эволюции. Однако на эту эволюцию влияют и экологические факторы. [2] Исследование записанного пения птиц самцов воробьев с белой короной из разных регионов показало, что пение птиц из одного и того же места имеет одинаковые черты, в то время как пение птиц из разных мест, скорее всего, имеет разные типы песен. Пение птиц из областей с густой растительностью, как правило, имеет только медленные трели и низкие частоты , в то время как пение птиц из более открытых мест имеет быстрые трели и более высокие частоты. [3] Вероятно, это связано с различиями в распространении звука через растительность. При прохождении через густую растительность низкие частоты можно услышать издалека, чем высокие частоты. По этой причине птицам, живущим в густой растительности, было бы выгодно петь на более низких частотах. Таким образом, их песни все еще могут быть услышаны конкурентами и потенциальными товарищами далеко.
Нечто подобное было обнаружено у птиц, живущих на горе. Птицы, которые жили выше, пели на более высоких частотах. Вероятно, это было связано с тем, что в более высоких частях горы было холоднее и, следовательно, там было меньше других видов. Другие животные также издают звуки, с которыми птицам придется соревноваться, поэтому, чем меньше видов, тем меньше высокочастотных звуков, с которыми нужно соревноваться. [4]
Цвет улитки
Цвет и орнамент раковин улиток почти полностью определяются их генами . Один из видов наземных улиток, Cepaea nemoralis , который очень распространен в Европе, был изучен и обнаружил, что у них несколько разных цветов и разное количество темных полос на их раковинах. В крупном гражданском научном проекте «Мега-лаборатория эволюции» граждане множества разных стран по всей Европе собирали улиток и подсчитывали, сколько улиток определенного цвета / полосы присутствовало в определенной среде обитания.
Некоторые цвета лучше видны птицам, и это один из способов отбора улиток с лучшей маскировкой. Это также зависит от среды обитания улиток. Например, желтые улитки, обитающие в дюнах, лучше замаскированы, чем коричневые. [5] Еще одна причина того, что один цвет раковины может быть лучше в определенной среде обитания, - это температура. Было обнаружено, что более темные раковины поглощают больше тепла, что может привести к перегреву улитки в определенных местах обитания, таких как дюны. В этих местах чаще встречались улитки более светлого цвета. [6]
Городская эволюция
В условиях быстрорастущих городов и высоких темпов урбанизации возникла совершенно новая среда. Городская экосистема - это край крайностей, требующий быстрой эволюции. Более высокие темпы фенотипических изменений наблюдаются в городских районах по сравнению с естественными и пригородными антропогенными системами. [7] Появилась область исследований городской эволюции, в рамках которой изучается адаптация животных и растений к городской среде.
В тропических регионах некоторые виды ящериц, Anolis cristatellus , обитают как в городских, так и в природных зонах. Эти ящерицы забираются на стволы деревьев, заборы и стены зданий. В городских районах больше скользких и гладких поверхностей, чем на природных территориях. Это увеличивает риск падения и смерти. Было обнаружено, что ящерицы в городах приспособились к этим скользким поверхностям, развивая более длинные конечности и больше ламелей под ногами, которые помогают им безопасно бегать по этим гладким поверхностям. [8]
Одно из различий между городскими территориями и природными территориями - это антропогенный шум, например, шум транспорта. Частоты этих звуков частично совпадают с частотами пения птиц. В городах птицы начали петь на более высоких частотах, чем в естественных условиях, чтобы их сородичи по-прежнему слышали. Их песни также оказались короче. [9] Это способ адаптации птиц к новой городской среде.
Пример городской эволюции растений был обнаружен в Crepis sancta . Это растение производит семена с хохолком, которые могут перемещаться по ветру для распространения семян . В городских условиях зеленые пятна очень редки, а также часто очень маленькие и далеко друг от друга. Из-за этого вероятность того, что семена упадут на асфальт или камень и не прорастут , намного выше, чем на открытых полях. Crepis sancta дает как легкие семена с хохолком, так и более тяжелые семена без хохолка. Было обнаружено, что в городе растения дают более тяжелые семена по сравнению с растениями в пригородах. [10] Это имеет смысл с эволюционной точки зрения, поскольку тяжелые семена падают очень близко к материнскому растению, вероятно, в одно и то же зеленое пятно, и, следовательно, имеют больше шансов дать всходы.
Еще одна характеристика городских территорий - световое загрязнение . Одно из хорошо известных последствий светового загрязнения - привлечение насекомых. До появления человеческого света единственным источником света ночью была луна. Насекомые летают под фиксированным углом к Луне, чтобы иметь возможность летать по прямой. Однако наши источники света совсем рядом. Таким образом, если насекомое летит под фиксированным углом по сравнению, например, с уличным фонарем, оно начинает летать кругами и в конечном итоге кружит над уличным фонарем, что снижает его шансы найти еду и партнера для спаривания. Было обнаружено, что городские бабочки меньше привлекают источники света, что напрямую влияет на их шансы на выживание и спаривание, поскольку они не теряют время вблизи источника света. [11]
Дипломы в Северной Америке
Некоторые североамериканские университеты являются домом для дипломных программ титулованных экологии и эволюционной биологии , предлагая комплексные исследования в дисциплинах по экологии и эволюционной биологии . Формулировка предназначена для представления альтернативного подхода из часто используемого сочетания клеточной и молекулярной биологии , но при этом является более всеобъемлющей, чем терминология ботаники или зоологии . В последнее время, благодаря достижениям в области генетики и молекулярной биологии , исследования и образование в области экологии и эволюционной биологии интегрировали многие молекулярные методы.
Программа, которая фокусируется на отношениях и взаимодействиях на разных уровнях биологической организации на основе научного исследования, называется Экология и эволюционная биология. Происхождение и история экосистем, видов, генов, геномов и организмов, а также то, как они менялись с течением времени, - все это часть исследований того, как биоразнообразие эволюционировало и как оно происходит. Экология и эволюционная биология в Северной Америке основана на результатах исследований, определяемых 10% лучших экологических программ. Интерактивная сеть организмов и окружающей среды - все это часть того, что исследует область экологии. Были проведены исследования эволюции, которые доказали, что «современные организмы произошли от предков». Причина, по которой эволюционная биология так интересна для изучения, заключается в эволюционных процессах, которые являются причиной такого разнообразия жизни на Земле. Существует множество процессов, составляющих эволюционную биологию, которые дают отличное понимание того, как мы стали , некоторые из которых включают естественный отбор, видообразование и общее происхождение.
Среди наиболее известных отделений, присуждающих докторскую степень, которые используют это название
Смотрите также
- Эволюционная биология
- Эволюция
- Экология
Рекомендации
- ^ Тим Клаттон-Брок, Бен С. Шелдон. (2010). Индивиды и популяции: роль долгосрочных индивидуальных исследований животных в экологии и эволюционной биологии. Тенденции в экологии и эволюции, Том 25, № 10, 562-573. DOI: 10.1016 / j.tree.2010.08.002
- ↑ Фернандо Ноттебом, Ван-Чун Лю. (2010). Истоки обучения вокалу: новые звуки, новые схемы, новые клетки. Мозг и язык 115, 3-17. Doi: 10.1016 / j.bandl.2010.05.002
- ^ Элизабет П. Деррибери. (2009). Экология формирует эволюцию пения птиц: различия в морфологии и среде обитания. Различия в песне белоснежного воробья. американский натуралист т. 174, нет. 1
- ^ В. Halfwerk, С. Дингль, Д. М. Brinkhuizen, JW Poelstra, Дж Komdeur, Х. Slabbekoorn. (2016). Резкие акустические границы поперек высотной гибридной зоны птиц, несмотря на асимметричную интрогрессию. Европейское общество эволюционной биологии. J. Evol. Биол. 29, 1356–1367, DOI: 10.1111 / jeb.12876
- ↑ AJ Cain, PM Sheppard. (1953). Естественный отбор в Cepaea. Генетика 39-89
- ^ DJ Heath. (1974). Цвет, солнечный свет и внутренняя температура наземной улитки Cepaea nemoralis (L.). Экология (берл.). 19, 29-38.
- ^ Альберти, М., Корреа, К., Marzluff, JM, Хендри, А.П., Palkovacs, ЕР, Gotanda, КМ,. . . Чжоу, Ю. (2017). Глобальные городские признаки фенотипических изменений в популяциях животных и растений. Слушания Национальной академии наук, 114 (34), 8951-8956. DOI: 10.1073 / pnas.1606034114
- ↑ Winchell, KM, Reynolds, RG, Prado-Irwin, SR, Puente-Rolón, AR, & Revell, LJ (2016). Фенотипические сдвиги в городских районах у тропической ящерицы Anolis cristatellus. Эволюция, 70 (5), 1009-1022. DOI: 10.1111 / evo.12925
- ^ Slabbekoorn, H., и Бур-Виссер, AD (2006). Города меняют песни птиц. Current Biology, 16 (23), 2326-2331. DOI: 10.1016 / j.cub.2006.10.008
- ^ Cheptou, П. Carrue, О., Rouifed, S., & Cantarel, A. (2008). Быстрая эволюция распространения семян в городской среде у сорняков Crepis sancta. Слушания Национальной академии наук, 105 (10), 3796-3799. DOI: 10.1073 / pnas.0708446105
- ^ Альтерматт, Ф., & Эберт, D. (2016). Снижение поведения популяций моли при полете к свету, подверженных длительному световому загрязнению в городах. Письма о биологии, 12 (4), 20160111. DOI: 10.1098 / rsbl.2016.0111