Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Городская эволюция - это адаптация организмов к густонаселенным городским территориям . Известно, что антропогенные экологические и географические изменения мест обитания, вызванные урбанизацией , оказывают значительное эволюционное воздействие на организмы, населяющие эти городские районы. [1] [2]

Биологи наблюдали эволюционные изменения у многих видов по сравнению с их сельскими собратьями в относительно короткие сроки. [3] Сильное давление отбора из-за урбанизации играет большую роль в этом процессе. Изменившиеся условия среды приводят к селекционным и адаптивным изменениям городских растений и животных. Кроме того, наблюдается значительное изменение видового состава между сельскими и городскими экосистемами .

Общие аспекты городов по всему миру также дают ученым широкие возможности для независимого изучения конкретных эволюционных реакций в этих быстро меняющихся ландшафтах. То, как одни организмы (способны) адаптироваться к городской среде, в то время как другие не могут, дает живую перспективу быстрой эволюции.

Урбанизация [ править ]

По мере роста городов градиент между городскими и сельскими районами претерпел существенные изменения в распределении людей, переместившись от низкой плотности к очень высокой за последние тысячелетия. Это привело к большим изменениям как в окружающей среде, так и в обществе. [4]

Урбанизация приводит к преобразованию естественной среды обитания в полностью измененное жизненное пространство, которое поддерживает большие человеческие популяции. Растущее скопление людей сопровождается расширением инфраструктуры, промышленности и жилищного строительства. Растительность и почва в основном заменены или покрыты плотными серыми материалами, которые изменяют предыдущее пространство. Процесс урбанизации по-прежнему заключается в быстром расширении уже существующих городов или строительстве новых.

Три фактора вышли на первый план в качестве основных факторов, влияющих на эволюцию городских территорий: городской микроклимат , загрязнение и фрагментация городской среды обитания . [5] Все они влияют; естественный и половой отбор, мутации , поток генов или дрейф генов . Какие процессы движут эволюцией.

Городской микроклимат [ править ]

Микроклимат определяются как любая область , где климат отличается от окружающей области, и изменения ландшафта и других абиотических факторов способствуют изменившемуся климату в городских районах. Использование непроницаемых темных поверхностей, которые сохраняют и отражают тепло, и энергию, генерируемую человеком, приводит к возникновению городского теплового острова в центре городов, где температура значительно повышается. А крупный городской микроклимат влияет не только на температуру, но и на количество осадков, снегопад, атмосферное давление и ветер, концентрацию загрязненного воздуха и то, как долго этот воздух остается в городе. [6] [7]

Эти климатологические изменения вызывают давление отбора, и некоторые виды, как было показано, приспосабливаются к городскому микроклимату.

Городское загрязнение [ править ]

Виды развиваются (или не могут справиться с загрязнителями в окружающей среде в более высоких концентрациях, чем это могло бы произойти в природе. Это особенно верно в городской среде, поскольку люди производят загрязняющие вещества в массовом порядке, когда увеличивается плотность их населения.

Есть две основные формы загрязнения, которые приводят к селективному давлению: энергетические или химические вещества. Энергетическое загрязнение может проявляться в виде искусственного освещения, звуков, тепловых изменений, радиоактивного загрязнения и электромагнитных волн. Химическое загрязнение приводит к загрязнению атмосферы, почвы, воды и продуктов питания. Все эти загрязняющие факторы могут изменить поведение и / или физиологию видов . Что, в свою очередь, может привести к эволюционным изменениям. [8]

Фрагментация городской среды обитания [ править ]

Фрагментации ранее природных сред обитания на более мелкие карманы , которые все еще могут поддерживать организмы , приводит к селекции и адаптации видов. Эти новые городские среды обитания бывают самых разных форм и размеров: от парков, садов, растений на балконах до трещин в тротуаре и выступов на зданиях. Разнообразие местообитаний приводит к адаптации местных организмов к собственной нише. [9] И вопреки распространенному мнению, в городских районах биоразнообразие выше, чем считалось ранее. Это связано с многочисленными микроструктурами обитания. Эти остатки дикой растительности или искусственно созданные среды обитания с зачастую экзотическими растениями и животными поддерживают различные виды видов, что приводит к очагам разнообразия внутри городов. [10]

С фрагментацией среды обитания также происходит генетическая фрагментация в пределах небольших изолированных популяций, генетический дрейф и инбридинг приводят к низкой генетической изменчивости генофонда. Низкая генетическая изменчивость обычно считается плохой для шансов на выживание. Вот почему, вероятно, некоторые виды не могут выжить во фрагментированной среде городских территорий. Однако для популяций с более низкой генетической изменчивостью в генофонде и меньшим потоком генов между популяциями это может предоставить возможности. Для некоторых небольших групп населения, занимающих ниши, адаптивная радиация может произойти быстрее. [11]

Примеры городской эволюции [ править ]

То, что происходит городская эволюция, можно увидеть на множестве примеров городских организмов.

  • Общий дрозд ( Turdus Мерула ) может быть первым примером реального видообразования по городской эволюции, в результате городского острова тепло и пища обилие городских дрозд стал немигрирующим в городских районах. Птицы также поют выше и в разное время, и они размножаются раньше, чем их сельские собратья, что приводит к половому отбору и разделенному генофонду. Естественные различия в поведении также сформировались между городскими и сельскими птицами. [12] [13]
  • Пяденица является примером промышленного меланизма . Эти бабочки изменили цвет со светлого на темный из-за антропогенного загрязнения воздуха во время промышленной революции . Частота фенотипа черного меланизма выросла во время сильного загрязнения воздуха и снизилась после того, как более чистый воздух снова стал более нормальным в городах. [14]
  • Городские ящерицы анолис ( Anolis ) развили более длинные конечности и больше ламелей по сравнению с ящерицами анолисами из лесных местообитаний. Это потому, что ящерицы лучше ориентируются в искусственных строительных материалах, используемых в городах. [15]
  • Городское растение Hawksbeard ( Crepis ) имеет более высокий процент более тяжелых недисперсных семян по сравнению с сельскими растениями hawksbeard, потому что фрагментация среды обитания приводит к меньшей вероятности рассеивания семян для оседания. [16]
  • Комар London Underground ( комар обыкновенный е. Molestus ) претерпел репродуктивную изоляцию популяций на более высоких широтах, в том числе железнодорожного населения лондонского метро, где попытка гибридизации между molestus и поверхностью живущими комарами обыкновенным pipiens не являются жизнеспособным в отличии от популяций pipiens и молестус в городах на более низких широтах, где гибриды встречаются в природе. [17]

Генетические черты [ править ]

Некоторые уже существующие генетические черты могут влиять на результат, в результате которого виды могут процветать в городской среде. Разница в постоянной генетической изменчивости , которая обычно не влияет на популяцию вида, может привести к различию в способности адаптироваться к изменениям окружающей среды. Предрасположенность некоторых видов к определенным аспектам городской среды обитания также играет роль в том, насколько эти виды способны адаптироваться к городской жизни. Такие аспекты, как физическое сходство их первоначальной ниши, трофические требования или поведение, заставляют некоторые виды казаться предварительно адаптированными к их новой антропогенной среде.

Городская среда также может привести к эволюционной ловушке , это происходит, когда внезапное антропогенное изменение окружающей среды заставляет организм принимать решение, которое обычно было бы адаптивным, но теперь приводит к неадаптивному исходу, хотя доступны лучшие альтернативы. Это приводит к отбору (естественному, когда он убивает животное, и сексуальному, когда он отвлекает от совокупления).

Изменения в поведении [ править ]

Проживание в городской среде может изменить поведение видов, поскольку они со временем приспосабливаются к жизни в сильно измененных средах обитания в непосредственной близости от людей. Было показано, что некоторые характеристики, такие как размер мозга, влияют на навыки адаптации в городских условиях, обеспечивая большую гибкость их способности к адаптации. [18] Даже среди видов, приспособившихся к жизни в городских районах, взаимодействие с другими существующими видами, такими как конкуренты, может ограничить адаптацию видов к городской среде более доминирующими из взаимодействующих видов. [19] Это еще больше ограничивает способность видов к процветанию в городской среде, но для видов, которые действительно поселяются в городской среде, изменения в поведении были показаны как внутри видов, так и между ними.

Адаптации птиц [ править ]

Восприятие птицами людей как угрозы меняется по мере того, как птицы приспосабливаются к жизни в городских условиях, в результате чего они становятся менее опасающимися людей, находящихся поблизости. Птицы, живущие в городских районах, имеют меньшее расстояние начала полета, расстояние , на которое может приблизиться потенциальная угроза до того, как птица отступит, чем сельские птицы того же вида. Кроме того, виды с большим количеством поколений, живущие в городских условиях, менее осторожны в отношении людей, чем виды, недавно появившиеся в городских районах. [20]   Поскольку городские птицы менее осторожны с людьми, они также проявляют более высокий уровень агрессии при защите своей территории и гнезд от людей, чем их сельские собратья. [21]Осторожность городских животных вокруг людей также различается от города к городу, на нее влияют как положительные, так и отрицательные действия человека, предпринимаемые против вида в каждом городском центре, поскольку виды связывают свои действия с уровнем угрозы, которую представляют люди, и соответственно реагируют на них. [22]

Пение птиц также сильно изменилось из-за влияния города, в первую очередь из-за большого количества низкочастотных шумов, вызванных движением транспорта, которые вызваны звуковыми волнами с большей длиной волны. Хотя частота пения птиц не меняется, [23] на протяжении поколений у городских птиц выработалась более высокая минимальная частота, которую можно услышать по сравнению с окружающими низкочастотными звуками. Городские птицы также поют с большей амплитудой или громкостью, чем их сельские собратья [24], оказывая большее влияние на расстояние, на которое распространяется пение птиц, чем частота при дальнейшем проецировании. [25] Влияние амплитуды на пение птиц в городских городах, частично в результате эффекта Ломбарда.при этом громкость человека увеличивается по мере того, как увеличивается окружающий шум, чтобы его можно было услышать, было заметно во время блокировок COVID-19, когда амплитуда птичьего пения упала, но при этом сохранялась высокая дальность передачи. [26] Влияние урбанизации на пение птиц также включает изменения от поколения к поколению в частоте и распределении диалекта или акцента птиц внутри вида в городской среде с диалектами, используемыми в высокоурбанизированных центрах, проникающих в прилегающие районы. [27]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ривкин, Л. Рут; Сантанджело, Джеймс С .; Альберти, Марина; Аронсон, Мила Ф.Дж.; де Кейзер, Шарлотта В .; Даймонд, Сара Э .; Фортин, Мари-Жозе; Frazee, Lauren J .; Гортон, Аманда Дж .; Хендри, Эндрю П .; Лю, Ян (март 2019). «Дорожная карта городской эволюционной экологии» . Эволюционные приложения . 12 (3): 384–398. DOI : 10.1111 / eva.12734 . ISSN  1752-4571 . PMC  6383741 . PMID  30828362 .
  2. ^ Хендри, А.П., Готанда, К.М. и Свенссон, Э.И. Человеческое влияние на эволюцию, а также экологические и социальные последствия. Филос. Пер. R. Soc. В 372, 20160028 (2016)
  3. ^ Донихью, Колин М .; Ламберт, Макс Р. (апрель 2015 г.). «Адаптивная эволюция в городских экосистемах» . АМБИО . 44 (3): 194–203. DOI : 10.1007 / s13280-014-0547-2 . ISSN 0044-7447 . PMC 4357625 . PMID 25056615 .   
  4. ↑ Хендерсон, Дж. Вернон (февраль 2010 г.). «Города и развитие» . Журнал региональной науки . 50 (1): 515–540. DOI : 10.1111 / j.1467-9787.2009.00636.x . PMC 4255706 . PMID 25484452 .  
  5. ^ Schilthuizen, М. Дарвин приходит в город: Как Городские джунгли диски Evolution (Quercus, Лондон, 2018)
  6. ^ Мацумото, Джун; Фудзибе, Фумиаки; Такахаши, Хидео (сентябрь 2017 г.). «Городской климат в столичном районе Токио в Японии» . Журнал наук об окружающей среде . 59 : 54–62. DOI : 10.1016 / j.jes.2017.04.012 . PMID 28888239 . 
  7. ^ "Климат Лондона. Ти Дж. Чендлер. Лондон (Хатчинсон), 1965. Стр. 292: 86 рисунков; 98 таблиц; 5 таблиц в приложении. £ 3, 10 шиллингов 0 пенсов" . Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества . 92 (392): 320–321. 1966. DOI : 10.1002 / qj.49709239230 . ISSN 1477-870X . 
  8. ^ Уайтхед, Эндрю (2014), Лэндри, Кристиан Р .; Обин-Хорт, Надя (ред.), «Эволюционная геномика загрязнения окружающей среды» , Экологическая геномика , достижения в экспериментальной медицине и биологии, Дордрехт: Springer, Нидерланды, 781 , стр. 321–337, doi : 10.1007 / 978-94-007 -7347-9_16 , ISBN 978-94-007-7346-2, PMID  24277307 , получено 17 сентября 2020 г.
  9. ^ Дюбуа, Джонатан; Кепту, Пьер-Оливье (19.01.2017). «Влияние фрагментации на адаптацию растений к городской среде» . Философские труды Королевского общества B: биологические науки . 372 (1712): 20160038. DOI : 10.1098 / rstb.2016.0038 . ISSN 0962-8436 . PMC 5182434 . PMID 27920383 .   
  10. ^ Faeth, Стэнли H .; Банг, Кристофер; Саари, Сусанна (март 2011 г.). «Городское биоразнообразие: закономерности и механизмы: городское биоразнообразие» . Летопись Нью-Йоркской академии наук . 1223 (1): 69–81. DOI : 10.1111 / j.1749-6632.2010.05925.x . PMID 21449966 . S2CID 37119631 .  
  11. ^ Мунши-Юг, Джейсон; Харченко, Катерина (06.09.2010). «Быстрая, всепроникающая генетическая дифференциация популяций городских белоногих мышей (Peromyscus leucopus) в Нью-Йорке: ГЕНЕТИКА ГОРОДСКИХ БЕЛЫХ НОГАХ» . Молекулярная экология . 19 (19): 4242–4254. DOI : 10.1111 / j.1365-294X.2010.04816.x . PMID 20819163 . S2CID 4012202 .  
  12. ^ Мюллер, JC; Partecke, J .; Хэтчвелл, Би Джей; Gaston, KJ; Эванс, KL (июль 2013 г.). «Полиморфизмы гена-кандидата для поведенческой адаптации во время урбанизации у черных дроздов» . Молекулярная экология . 22 (13): 3629–3637. DOI : 10.1111 / mec.12288 . PMID 23495914 . S2CID 5212597 .  
  13. ^ Эванс, Карл Л .; Гастон, Кевин Дж .; Шарп, Стюарт П .; Макгоуэн, Эндрю; Хэтчвелл, Бен Дж. (Февраль 2009 г.). «Влияние урбанизации на морфологию птиц и широтные градиенты размеров тела» . Ойкос . 118 (2): 251–259. DOI : 10.1111 / j.1600-0706.2008.17092.x . ISSN 0030-1299 . 
  14. ^ Кук, LM; Саккери, Эй Джей (март 2013 г.). «Перечная моль и промышленный меланизм: эволюция на примере естественного отбора» . Наследственность . 110 (3): 207–212. DOI : 10.1038 / hdy.2012.92 . ISSN 0018-067X . PMC 3668657 . PMID 23211788 .   
  15. ^ Винчелл, Кристин М .; Рейнольдс, Р. Грэм; Прадо-Ирвин, София Р .; Пуэнте-Ролон, Альберто Р.; Ревелл, Лиам Дж. (Май 2016 г.). «Фенотипические сдвиги в городских районах у тропической ящерицы Anolis cristatellus: ФЕНОТИПИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ В ГОРОДСКИХ АНОЛАХ» . Эволюция . 70 (5): 1009–1022. DOI : 10.1111 / evo.12925 . PMID 27074746 . S2CID 16781268 .  
  16. ^ Cheptou, P.-O .; Carrue, O .; Rouifed, S .; Кантарел, А. (11 марта 2008 г.). «Быстрая эволюция распространения семян в городской среде среди сорняков Crepis sancta» . Труды Национальной академии наук . 105 (10): 3796–3799. Bibcode : 2008PNAS..105.3796C . DOI : 10.1073 / pnas.0708446105 . ISSN 0027-8424 . PMC 2268839 . PMID 18316722 .   
  17. ^ Бирн, Кэтрин; Николс, Ричард А. (январь 1999 г.). «Culex pipiens в лондонских подземных туннелях: различие между наземными и подземными популяциями» . Наследственность . 82 (1): 7–15. DOI : 10.1038 / sj.hdy.6884120 . ISSN 0018-067X . 
  18. ^ Маклаков, Алексей А .; Иммлер, Симона; Гонсалес-Войер, Алехандро; Рённ, Йоханна; Колм, Никлас (27.04.2011). «Мозги и город: большие мозги воробьиные птицы преуспевают в городских условиях» . Письма о биологии . 7 (5): 730–732. DOI : 10.1098 / RSBL.2011.0341 . ISSN 1744-9561 . 
  19. ^ Мартин, Пол Р .; Бонье, Фрэнсис (2018-11-05). «Взаимодействие видов ограничивает появление адаптированных к городским условиям птиц в городах» . Труды Национальной академии наук . 115 (49): E11495 – E11504. DOI : 10.1073 / pnas.1809317115 . ISSN 0027-8424 . 
  20. Перейти ↑ Møller, Anders Pape (13.08.2008). «Дальность полета городских птиц, хищничество и выбор для городской жизни» . Поведенческая экология и социобиология . 63 (1): 63–75. DOI : 10.1007 / s00265-008-0636-у . ISSN 0340-5443 . 
  21. ^ Knight, Ричард Л .; Затирка, Дэниел Дж .; Темпл, Стэнли А. (февраль 1987 г.). «Поведение американской вороны в защите гнезд в городских и сельских районах» . Кондор . 89 (1): 175. DOI : 10,2307 / 1368772 . ISSN 0010-5422 . 
  22. ^ Clucas, Барбара и Джон М. Marzluff (январь 2012). «Отношение и действия по отношению к птицам в городских районах: культурные различия людей влияют на поведение птиц» . Аук . 129 (1): 8–16. DOI : 10,1525 / auk.2011.11121 . ISSN 0004-8038 . 
  23. ^ Золлингер, Сью Энн; Слейтер, Питер JB; Немет, Эрвин; Брамм, Хенрик (2017-08-09). «Высокие песни городских птиц не могут быть индивидуальной реакцией на шум» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 284 (1860): 20170602. DOI : 10.1098 / rspb.2017.0602 . ISSN 0962-8452 . 
  24. ^ Ху, Ян; Кардозу, Гонсало К. (2009). «Разве виды птиц, которые голосят на более высоких частотах, приспособлены к обитанию в шумных городских районах?» . Поведенческая экология . 20 (6): 1268–1273. DOI : 10.1093 / beheco / arp131 . ISSN 1465-7279 . 
  25. ^ Немет, Эрвин; Брамм, Хенрик (октябрь 2010 г.). "Птицы и антропогенный шум: адаптируются ли городские песни?" . Американский натуралист . 176 (4): 465–475. DOI : 10.1086 / 656275 . ISSN 0003-0147 . 
  26. ^ Деррибери, Элизабет П .; Филлипс, Дженнифер Н .; Derryberry, Graham E .; Блюм, Майкл Дж .; Лютер, Дэвид (2020-09-24). «Поют тихой весной: птицы реагируют на полувековую реверсию звукового ландшафта во время отключения COVID-19» . Наука . 370 (6516): 575–579. DOI : 10.1126 / science.abd5777 . ISSN 0036-8075 . 
  27. ^ Лютер, Давид; Баптиста, Луис (21 октября 2009 г.). «Городской шум и культурная эволюция пения птиц» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 277 (1680): 469–473. DOI : 10.1098 / rspb.2009.1571 . ISSN 0962-8452 . PMC 2842653 .