Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Местная адаптация - это механизм в эволюционной биологии, посредством которого популяция организмов эволюционирует и становится более приспособленной к своей местной среде, чем другие представители того же вида, обитающие в других местах. Местная адаптация требует, чтобы разные популяции одного и того же вида подвергались разному естественному отбору . Например, если вид обитает в широком диапазоне температур, популяции из теплых областей могут иметь лучшую устойчивость к жаре, чем популяции того же вида, которые живут в холодной части его географического ареала.

Определение [ править ]

Более формально популяция считается адаптированной к местным условиям [1], если организмы в этой популяции развили фенотипы, отличные от других популяций того же вида, и местные фенотипы более приспособлены к своей домашней среде по сравнению с особями, происходящими из других мест в видовой ареал. [2] [3] Иногда это называют «преимуществом домашнего сайта». [4] Более строгое определение местной адаптации требует «взаимного преимущества домашнего сайта», когда для пары популяций каждый из них выполняет другую на своем домашнем сайте. [5] [2]Это определение требует, чтобы местная адаптация приводила к компромиссу, так что адаптация к одной среде происходит за счет более низкой производительности в другой среде. [3] До 2004 г. реципрокные трансплантаты иногда считали популяции адаптированными к местным условиям, если популяция демонстрировала наибольшую приспособленность на своем родном участке по сравнению с чужим (т.е. сравнивалась одна и та же популяция на нескольких участках с несколькими популяциями на одном участке). От этого определения местной адаптации в значительной степени отказались после того, как Кавецки и Эберт убедительно доказали, что популяции могут быть адаптированы к некачественным сайтам, но все же будут иметь более высокую приспособленность, если их переместить в более благоприятные условия (правая панель рисунка). [3]

Тестирование на местную адаптацию [ править ]

Тестирование на адаптацию к местным условиям требует измерения приспособленности организмов одной популяции как в их местной, так и в чужой среде. Это часто делается с помощью экспериментов по пересадке. Используя более строгое определение взаимного преимущества домашнего участка, местная адаптация часто проверяется с помощью экспериментов по реципрокной трансплантации . При реципрокной трансплантации организмы из одной популяции пересаживаются в другую популяцию, и наоборот, и измеряется их приспособленность (см. Рисунок). [3] Если местные трансплантаты превосходят (т.е. имеют более высокую приспособленность) чужеродные трансплантаты на обоих участках, говорят, что местное население адаптировано к местным условиям. [3] Если местная адаптация определяется просто как преимущество одной популяции на домашнем участке (местные источники превосходят иностранные источники на обычном участке), ее можно протестировать с помощью общих садовых экспериментов, когда несколько исходных популяций выращиваются на общем участке, при условии, что одна из исходных популяций является локальной для этого участка.

Эксперименты по пересадке чаще всего проводились с растениями или другими неподвижными организмами. [5]

Гипотетические результаты двух экспериментов по реципрокной трансплантации, в которых организмы из site1 и site2 трансплантируются в оба сайта и сравниваются их характеристики. В обоих экспериментах (панели) местные источники превосходят зарубежные источники, указывая на то, что популяции адаптированы к местным условиям. На левой панели каждый источник также лучше всего работает на своем домашнем сайте. На правой панели site1 имеет более высокое качество, чем site2, поэтому обе группы лучше всего работают на site1, даже несмотря на то, что популяция из site2 локально адаптирована к своему сайту низкого качества.


Частота местной адаптации [ править ]

Несколько метаанализов пытались количественно оценить, насколько распространена местная адаптация, и в целом пришли к аналогичным выводам. Примерно 75% экспериментов по пересадке растений (в основном с растениями) обнаруживают, что местные популяции превосходят чужие популяции на общем участке, но менее 50% обнаруживают взаимное преимущество домашнего участка, которое определяет классическую местную адаптацию. [5] [6] Экзотические растения приспосабливаются к месту своего инвазионного ареала так же часто и так же сильно, как местные растения приспосабливаются к местным условиям, предполагая, что местная адаптация может развиваться относительно быстро. [7] [8]Однако биологи, скорее всего, проверяют местную адаптацию там, где они ожидают ее найти. Таким образом, эти числа, скорее всего, отражают местную адаптацию между явно разными участками, а не вероятность того, что любые две случайно выбранные популяции внутри вида адаптированы к местным условиям.

Драйверы локальной адаптации [ править ]

Любой компонент среды может стимулировать локальную адаптацию, если он по-разному влияет на приспособленность на разных участках (создавая различающийся выбор между участками), и делает это достаточно последовательно, чтобы популяции могли развиваться в ответ. Основными примерами местной адаптации являются растения, которые адаптировались к разным высотам [9] или переносили тяжелые металлы в почвах. [10] Взаимодействие между видами (например, взаимодействие травоядных животных) также может стимулировать местную адаптацию, хотя, по-видимому, не так важно, как абиотические факторы, по крайней мере, для растений в экосистемах умеренного пояса. [11]Много примеров локальной адаптации существует и в системах паразит-хозяин. Например, хозяин может быть устойчивым к патогену или паразиту, имеющемуся в местном масштабе, но особые хозяева из других мест, где этот патоген не многочисленны, могут не развиться и не иметь такой адаптации. [12]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Уильямс, Джордж (1966). Адаптация и естественный отбор . Принстон: Издательство Принстонского университета.
  2. ^ a b Лейму, Роза (23 декабря 2008 г.). «Мета-анализ локальной адаптации растений» . PLOS ONE . 3 (12): e4010. Bibcode : 2008PLoSO ... 3.4010L . DOI : 10.1371 / journal.pone.0004010 . PMC 2602971 . PMID 19104660 .  
  3. ^ a b c d e Kawecki, Tadeusz J .; Эберт, Дитер (2004-12-01). «Концептуальные вопросы адаптации к местным условиям» (PDF) . Письма об экологии . 7 (12): 1225–1241. DOI : 10.1111 / j.1461-0248.2004.00684.x . ISSN 1461-0248 .  
  4. ^ Галлоуэй, Лаура Ф .; Фенстер, Чарльз Б. (2000). «Дифференциация населения однолетнего бобового растения: адаптация к местным условиям» . Эволюция . 54 (4): 1173–1181. DOI : 10.1111 / j.0014-3820.2000.tb00552.x . ISSN 1558-5646 . PMID 11005286 . S2CID 13652390 .   
  5. ^ a b c Херефорд, Джо (2009). «Количественное исследование местных адаптаций и компромиссов приспосабливаемости». Американский натуралист . 173 (5): 579–588. DOI : 10.1086 / 597611 . ISSN 0003-0147 . PMID 19272016 .  
  6. ^ Лейму, Руза; Фишер, Маркус (2008). Баклинг, Ангус (ред.). «Мета-анализ локальной адаптации растений» . PLOS ONE . 3 (12): e4010. Bibcode : 2008PLoSO ... 3.4010L . DOI : 10.1371 / journal.pone.0004010 . ISSN 1932-6203 . PMC 2602971 . PMID 19104660 .   
  7. ^ Одуор, Аюб МО; Лейму, Руза; Клеунен, Марк ван (2016). «Инвазивные виды растений приспосабливаются к местным условиям так же часто и, по крайней мере, так же сильно, как и местные виды растений» . Журнал экологии . 104 (4): 957–968. DOI : 10.1111 / 1365-2745.12578 . ISSN 1365-2745 . 
  8. ^ Элизабет, Леже (2009). «Генетическая изменчивость и местная адаптация на краю вторжения Cheatgrass (Bromus tectorum) в западной Неваде». Молекулярная экология . 18 (21): 4366–4379. DOI : 10.1111 / j.1365-294x.2009.04357.x . PMID 19769691 . S2CID 13846376 .  
  9. Перейти ↑ Clausen, J (1949). «Экспериментальные исследования природы видов III. Экологическая реакция климатических рас ахиллеей. Йенс Клаузен, Дэвид Д. Кек, Уильям М. Хизи». Ежеквартальный обзор биологии . 24 (2): 144. DOI : 10,1086 / 396966 . ISSN 0033-5770 . 
  10. ^ Уилкокс Райт, Джессика; Стэнтон М; Шерсон Р (2006). «Местная адаптация к серпентиновым и незмеиным почвам в Collinsia sparsiflora» . Исследования эволюционной экологии . 8 : 1–21.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Hargreaves, Анна L .; Germain, Rachel M .; Бонтрагер, Меган; Перси, Джошуа; Ангерт, Эми Л. (2020-03-01). «Локальная адаптация к биотическим взаимодействиям: метаанализ в разных широтах». Американский натуралист . 195 (3): 395–411. DOI : 10.1086 / 707323 . ISSN 0003-0147 . PMID 32097037 .  
  12. ^ Кальц, О; Шикофф, JA (1998). «Местная адаптация в системах паразит-хозяин» . Наследственность . 81 (4): 361–370. DOI : 10.1046 / j.1365-2540.1998.00435.x .