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]
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 ]
- ^ Уильямс, Джордж (1966). Адаптация и естественный отбор . Принстон: Издательство Принстонского университета.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- 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 .
- ^ 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 )
- ^ 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 .
- ^ 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 .