Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не следует путать с сочувствием .
Симпатические растения-кувшины , Nepenthes jamban (слева) и Nepenthes lingulata (справа) в верхних горных лесах Суматры

В биологии два родственных вида или популяции считаются симпатрическими, если они существуют в одной и той же географической области и поэтому часто встречаются друг с другом. [1] Первоначально скрещивающаяся популяция, которая разделяется на два или более отдельных вида, разделяющих общий ареал, является примером симпатрического видообразования . Такое видообразование может быть результатом репродуктивной изоляции,  которая препятствует тому, чтобы гибридное потомство было жизнеспособным или способным к воспроизводству, тем самым уменьшая поток генов,  что приводит к генетической дивергенции. [2] Симпатрическое видообразование не подразумевает вторичного контакта, который является видообразованием или дивергенцией валлопатрия с последующим расширением диапазона, ведущим к области симпатрии. Симпатрические виды или таксоны при вторичном контакте могут скрещиваться, а могут и не скрещиваться .

Типы населения [ править ]

В природе существует четыре основных типа популяционных пар. Симпатрические популяции (или виды) контрастируют с парапатрическими популяциями, которые контактируют друг с другом в смежных, но не общих ареалах и не скрещиваются; перипатрические виды, которые разделены только областями, в которых ни один из организмов не встречается; и аллопатрические виды, которые встречаются в совершенно разных ареалах, которые не являются ни смежными, ни перекрывающимися. [3] Аллопатрические популяции, изолированные друг от друга географическими факторами (например, горными хребтами или водоемами), могут испытывать генетические - и, в конечном счете, фенотипические - изменения в ответ на их меняющуюся среду обитания. Они могут управлять аллопатрическим видообразованием , которое, возможно, является доминирующим способом видообразования. [цитата необходима ]

Развивающиеся определения и противоречия [ править ]

Отсутствие географической изоляции в качестве окончательного барьера между симпатрическими видами вызвало разногласия среди экологов, биологов и зоологов относительно правомерности этого термина. Таким образом, исследователи давно обсуждают условия, при которых действительно проявляется симпатия, особенно в отношении паразитизма . Поскольку паразитические организмы часто населяют несколько хозяев в течение жизненного цикла, биолог-эволюционист Эрнст Майр заявил, что внутренние паразиты, существующие в разных хозяевах, демонстрируют аллопатрию, а не симпатию. Однако сегодня многие биологи считают паразитов и их хозяев сочувствующими (см. Примеры ниже). И наоборот, зоолог Майкл Дж. Д. Уайтсчиталось, что две популяции симпатичны, если генетическое скрещивание было жизнеспособным в пределах перекрытия местообитаний. Это может быть дополнительно определено как симпатрия, возникающая в пределах одной демы ; то есть репродуктивные особи должны иметь возможность находить друг друга в одной и той же популяции, чтобы проявлять симпатию.

Другие ставят под сомнение способность симпатрии приводить к полному видообразованию: до недавнего времени многие исследователи считали ее несуществующей, сомневаясь в том, что один только отбор может создать несопоставимые, но не разделенные географически виды. В 2003 году биолог Карен Маккой предположила, что симпатия может действовать как способ видообразования только тогда, когда «вероятность спаривания между двумя особями зависит [исключительно] от их генотипов, [и гены] рассредоточены по всему ареалу популяции. в период размножения ». [4] По сути, симпатрическое видообразование требует очень сильных сил естественного отбора.воздействовать на наследуемые черты, поскольку нет географической изоляции, способствующей процессу расщепления. Тем не менее, недавние исследования начали указывать на то, что симпатрическое видообразование не так уж редко, как предполагалось ранее.

Syntopy [ править ]

Гребенчатый тритон и мраморного тритона являются симпатрическими на западе Франции, но лишь в редких случаях одни и те же разведения прудов в Синтопия .

Синтопия - это особый случай симпатии. Это означает совместное появление двух видов в одной среде обитания одновременно. Так же, как и более широкий термин симпатрия, «синтопия» используется специально для близких видов, которые могут гибридизоваться или даже быть сестринскими видами . Симпатрические виды встречаются вместе в одном регионе, но не обязательно живут в тех же местах, что и синтопические виды. Области синтопии представляют интерес, потому что они позволяют изучить, как похожие виды могут сосуществовать, не конкурируя друг с другом.

Например, два вида летучих мышей Myotis auriculus и M. evotis были признаны синтопическими в Северной Америке. [5] Напротив, мраморный и северный хохлатый тритон имеют большой симпатрический диапазон в западной Франции, но различаются по своим предпочтениям в среде обитания и лишь изредка встречаются синтопически в одних и тех же прудах. [6]

Симпатрическое видообразование [ править ]

Различные способы видообразования
Основная статья: Симпатрическое видообразование

Отсутствие географических ограничений при изоляции симпатрических популяций означает, что появляющиеся виды избегают скрещивания с помощью других механизмов. До завершения видообразования две расходящиеся популяции все еще могут дать жизнеспособное потомство. По мере развития видообразования  выбираются изолирующие механизмы, такие как несовместимость гамет, которая делает невозможным оплодотворение яйца, чтобы увеличить репродуктивный разрыв между двумя популяциями.

Дискриминация видов [ править ]

Симпатрические группы часто демонстрируют большую способность отличать свой собственный вид от других близкородственных видов, чем аллопатрические группы. Это показано при изучении гибридных зон . Это также проявляется в различиях в уровнях презиготической изоляции (по факторам, предотвращающим образование жизнеспособной зиготы ) как в симпатрических, так и в аллопатрических популяциях. Есть две основные теории относительно этого процесса: 1) дифференциальное слияние, которое предполагает, что только популяции с острой способностью различать виды сохранят симпатию; и 2) смещение признаков , что подразумевает, что отличительные характеристики будут усилены в областях, где виды встречаются вместе, чтобы облегчить различение.

Подкрепление [ править ]

Подкрепление - это процесс, посредством которого естественный отбор усиливает репродуктивную изоляцию. В симпатрии подкрепление увеличивает дискриминацию видов и сексуальную адаптацию, чтобы избежать неадаптивной гибридизации и стимулировать видообразование. Если гибридное потомство стерильно или менее приспособлено, чем негибридное потомство, будет отбираться спаривание между представителями двух разных видов. Естественный отбор снижает вероятность такой гибридизации, отбирая способность отличать партнеров своего собственного вида от таковых другого вида.

Репродуктивное смещение характера [ править ]

Смещение репродуктивного характера усиливает репродуктивные барьеры между симпатрическими видами, поощряя расхождение черт, имеющих решающее значение для воспроизводства. Дивергенция часто отличается ассортативным спариванием между особями двух видов. [7] Например, расхождение в сигналах спаривания двух видов ограничит гибридизацию, уменьшив способность идентифицировать особь второго вида как потенциального партнера. Гипотеза смещения репродуктивного характера подтверждается наблюдениями за симпатрическими видами в пересекающихся средах обитания в природе. Повышенная презиготическая изоляция, связанная со смещением репродуктивного признака, наблюдалась у цикад рода Magicicada ,колючки и цветковые растения рода Phlox .

Дифференциальный синтез [ править ]

Альтернативным объяснением различия видов в симпатрии является дифференциальное слияние. Эта гипотеза утверждает, что из многих видов исторически контактировавших друг с другом, единственные, которые сохраняют симпатию (и поэтому наблюдаются сегодня), - это виды с сильной дискриминацией при спаривании. С другой стороны, предполагается, что виды, не обладающие сильной способностью распознавать спаривания, слились во время контакта, образовав один отдельный вид.

Дифференциальное слияние менее широко признано, чем смещение характера, и некоторые из его последствий опровергаются экспериментальными данными. Например, дифференциальное слияние подразумевает большую постзиготную изоляцию между симпатрическими видами, поскольку это функционирует, чтобы предотвратить слияние между видами. Однако Койн и Орр обнаружили равные уровни постзиготической изоляции между симпатрическими и аллопатрическими парами видов у близкородственных дрозофил . [8] Тем не менее, дифференциальное слияние остается возможным, хотя и не полным, фактором различения видов. [9]

Примеры [ править ]

Симпатия все чаще подтверждается текущими исследованиями. Из-за этого симпатрическое видообразование,  которое когда-то активно обсуждалось исследователями, постепенно завоевывает доверие как жизнеспособная форма видообразования.

Орка: частичное сочувствие [ править ]

Несколько различных типов косаток ( Orcinus orca ), которые характеризуются множеством морфологических и поведенческих различий, живут в симпатиях в Северной Атлантике, Северной части Тихого и Антарктического океанов. В северной части Тихого океана три популяции китов  - «временные», «постоянные» и «прибрежные» - демонстрируют частичную симпатию, пересекая пути с относительной частотой. Результаты недавних генетических анализов с использованием мтДНКуказывают на то, что это происходит из-за вторичного контакта, при котором три типа столкнулись друг с другом после двунаправленной миграции «морских» и «постоянных» китов между Северной Атлантикой и Северной частью Тихого океана. Следовательно, частичная симпатия у этих китов не является результатом видообразования. Более того, популяции косаток, состоящие из всех трех типов, были зарегистрированы в Атлантике, что свидетельствует о том, что между ними происходит скрещивание. Таким образом, вторичный контакт не всегда приводит к полной репродуктивной изоляции , как это часто предсказывалось. [10]

Большая пятнистая кукушка и сорока: паразитизм выводков [ править ]

Отличная пятнистая кукушка , симпатичная сорока

Паразитическая большая пятнистая кукушка ( Clamator glandarius ) и ее хозяин- сорока , родом из Южной Европы, являются полностью симпатрическими видами. Однако продолжительность их симпатии зависит от места проживания. Например, большие пятнистые кукушки и их хозяева-сороки в Хойя-де-Гаудикс, на юге Испании, жили в симпатии с начала 1960-х годов, в то время как виды в других местах совсем недавно стали симпатичными. Великие пятнистые кукушки в Южной Африке симпатизируют по крайней мере 8 видам скворцов и 2 воронам, пестрой вороне и мысу . [11]

Большая пятнистая кукушка демонстрирует паразитизм выводка , откладывая имитируемую версию яйца сороки в гнездо сороки. Поскольку яйца кукушки вылупляются раньше, чем яйца сороки, детеныши сороки должны конкурировать с детенышами кукушки за ресурсы, предоставляемые матерью сороки. Эти отношения между кукушкой и сорокой в ​​разных местах можно охарактеризовать как недавно симпатрические или как древние. Результаты эксперимента Солера и Моллера (1990) показали, что в районах древней симпатрии (виды, сожительствующие на протяжении многих поколений) сороки с большей вероятностью отвергали большую часть яиц кукушки, поскольку у этих сорок выработалась контрадаптация.которые помогают в идентификации типа яйца. В районах недавней симпатрии сороки отклоняли сравнительно меньше яиц кукушки. Таким образом, симпатрия может вызвать коэволюцию , в результате которой оба вида претерпевают генетические изменения из-за селективного давления, которое один вид оказывает на другой. [12]

Муравей Acromyrmex : изоляция грибных садов [ править ]

Муравьи-листорезы защищают и питают различные виды грибов в качестве источника пищи в системе, известной как мутуализм против грибков . Муравьи-листорезы, принадлежащие к роду Acromyrmex , известны своими мутуалистическими отношениями с грибами базидиомицетов . Колонии муравьев тесно связаны со своими колониями грибов и, возможно, эволюционировали вместе с последовательной вертикальной линией грибов в отдельных колониях. Популяции муравьев защищаются от горизонтальной передачичужеродных грибов к их грибковой колонии, так как эта передача может привести к конкурентной нагрузке на местный грибной сад. Захватчики выявляются и удаляются колонией муравьев, что препятствует конкуренции и межпородному скрещиванию грибов. Эта активная изоляция отдельных популяций помогает поддерживать генетическую чистоту грибной колонии, и этот механизм может привести к симпатрическому видообразованию в общей среде обитания. [13]

См. Также [ править ]

  • Эволюционное давление
  • Кольцевые виды
  • Выбор
  • Синтопия
  • Pieris oleracea

Ссылки [ править ]

  1. ^ Futuyma 2009 , стр. 448, G-9.
  2. ^ Futuyma 2009 , стр. 241.
  3. ^ Futuyma 2009 , стр. 487-490.
  4. ^ Маккой 2003 .
  5. ^ Гэннон, Уильям Л. (1998). «Синтопия между двумя видами ушастых летучих мышей ( Myotis evotis и Myotis auriculus )». Юго-западный натуралист . 43 (3): 394–396. JSTOR  30055386 .
  6. ^ Schoorl, Jaap; Зейдервейк, Энни (1980). «Экологическая изоляция Triturus cristatus и Triturus marmoratus (Amphibia: Salamandridae)». Амфибия-Рептилии . 1 (3): 235–252. DOI : 10.1163 / 156853881X00357 . ISSN 0173-5373 . 
  7. ^ Дикман и Doebeli 1999 .
  8. Перейти ↑ Coyne & Orr 1989 .
  9. ↑ Нур 1999 .
  10. ^ Foote et al. 2011 .
  11. ^ Робертс и Тарботон 2011 .
  12. Перейти ↑ Soler & Moller 1990 .
  13. ^ Bot, Rehner & Бумсма 2001 .

Библиография [ править ]

  • Бот, АОД; Ренер, С.А. и Бумсма, Дж. Дж. (Октябрь 2001 г.). «Частичная несовместимость между муравьями и симбиотическими грибами у двух симпатрических видов муравьев-листорезов Acromyrmex». Эволюция . 55 (10): 1980–1991. DOI : 10.1111 / j.0014-3820.2001.tb01315.x . JSTOR  2680446 . PMID  11761059 . S2CID  25817643 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Койн, Джерри А. и Орр, Х. Аллен (март 1989 г.). «Закономерности видообразования у дрозофилы». Эволюция . 43 (2): 362–381. DOI : 10.1111 / j.1558-5646.1989.tb04233.x . JSTOR  2409213 . PMID  28568554 .CS1 maint: ref=harv (link)
  • Дикманн, У. и Дёбели, М. (июль 1999 г.). «О происхождении видов по симпатрическому видообразованию» (PDF) . Природа . 400 (6742): 354–357. Bibcode : 1999Natur.400..354D . DOI : 10.1038 / 22521 . PMID  10432112 . S2CID  4301325 .CS1 maint: ref=harv (link)
  • Фут, AD; Morin, PA; Дурбан, JW; и другие. (Сентябрь 2011 г.). «Из Тихого океана и обратно: взгляд на матрилинейную историю экотипов тихоокеанских косаток» . PLOS ONE . 6 (9): e24980. Bibcode : 2011PLoSO ... 624980F . DOI : 10.1371 / journal.pone.0024980 . PMC  3176785 . PMID  21949818 .CS1 maint: ref=harv (link)
  • Футуйма, диджей (2009). Эволюция (2-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates . ISBN 978-0-87893-223-8.CS1 maint: ref=harv (link)
  • Маккой, KD (сентябрь 2003 г.). «Симпатрическое видообразование у паразитов - что такое симпатрия?» . Тенденции в паразитологии . 19 (9): 400–404. DOI : 10.1016 / S1471-4922 (03) 00194-6 . PMC  7129588 . PMID  12957516 .CS1 maint: ref=harv (link)
  • Нур, МАФ (ноябрь 1999 г.). «Подкрепление и другие последствия симпатии» (PDF) . Наследственность . 83 (5): 503–508. DOI : 10.1038 / sj.hdy.6886320 . PMID  10620021 . S2CID  26625194 .CS1 maint: ref=harv (link)
  • Робертс, А .; Тарботон, В. (2011). Путеводитель Робертса по гнездам и яйцам южноафриканских птиц . Птичий книжный фонд Джона Фолькера. ISBN 978-0-620-50629-8.CS1 maint: ref=harv (link)
  • Солер М. и Моллер А. П. (февраль 1990 г.). «Продолжительность симпатии и совместной эволюции между большой пятнистой кукушкой и ее хозяином-сорокой». Природа . 343 (6260): 748–750. Bibcode : 1990Natur.343..748S . DOI : 10.1038 / 343748a0 . S2CID  4326684 .CS1 maint: ref=harv (link)