3.19: Видоутворення та вимирання
- Page ID
- 2548
Як ми вже зазначали, важливим спостереженням, яке потребує пояснення будь-якої корисної біологічної теорії, є те, чому в даний час на Землі існує так багато (мільйони) різних типів організмів. Теорія еволюції пояснює це спостереження через процес видоутворення. Основна ідея полягає в тому, що популяції організмів можуть розщеплюватися на різні групи. З часом еволюційні механізми, що діють на ці популяції, будуть виробляти різні типи організмів, тобто різні види. У той же час ми знаємо з викопних записів і з сучасного досвіду, що типи організмів можуть зникнути — вони можуть вимерти. Що призводить до утворення нового виду або зникнення вже існуючих?
Поняття екологічної ніші організму, яка є результатом його минулої еволюційної історії (минулих селекційних тисків, що діють у певному середовищі) та його поточної поведінки, поєднує всі ці фактори. У стабільному середовищі і досить великій чисельності населення репродуктивний успіх буде відображати, як організми виживають і експлуатують свою екологічну нішу. Згодом стабілізуючий відбір буде прагнути оптимізувати адаптацію організму до своєї ніші. При цьому не виключено, що різні види організмів будуть конкурувати за подібні ресурси. Ця міжвидова конкуренція призводить до нової форми вибіркового тиску. Якщо особини однієї популяції можуть по-різному експлуатувати інший набір ресурсів або ті ж ресурси, ці організми можуть мінімізувати конкуренцію з іншими видами і стати більш репродуктивно успішними порівняно з особинами, які продовжують безпосередньо конкурувати з іншими видами. Це може призвести до ряду результатів. В одному випадку один вид стає набагато краще за інших, займаючи певну нішу, приводячи інші до вимирання. Крім того, один вид може знайти спосіб зайняти нову або споріднену нішу, і в межах цієї конкретної ніші він може ефективніше конкурувати, так що два види займають окремі ніші. Нарешті, один з видів може бути не в змозі успішно розмножуватися в присутності іншого і стати (принаймні) локально вимерлим. Ці сценарії відображені в тому, що відомо як принцип конкурентного виключення або Закон Гауса, який стверджує, що два види не можуть (стабільно) займати одну і ту ж екологічну нішу - з часом або один піде (а точніше буде витіснений) з ніші, або буде розвиватися, щоб заповнити іншу (часто тонко) нішу. Іноді важко оцінити, наскільки конкретною може бути життєздатна екологічна ніша. Для прикладу розглянемо ситуацію, описану еволюційним біологом Феодосієм Добжанським (1900-1975):
Деякі організми дивно спеціалізовані. Мабуть, найвужчою екологічною нішею з усіх є різновид грибного сімейства Labulbeniaceae, який росте виключно на задній частині надкрила (покриві крила) жука Aphenops cronei, який зустрічається лише в деяких вапнякових печерах на півдні Франції. Личинки мухи Psilopa petrolei розвиваються в просочуваннях сирої нафти на нафтових родовищах Каліфорнії; наскільки відомо, вони більше ніде не зустрічаються.
Хоча спокусливо думати про екологічні ніші в широкому плані, факт полягає в тому, що тонкі екологічні відмінності можуть сприяти конкретним рисам та конкретним організмам. Якщо діапазон організму досить великий, а діапазон кожної людини обмежений, різні риси можуть бути помітними в різних регіонах ареалу виду. Ці різні субпопуляції (іноді їх називають підвидами або расами) відображають місцеві пристосування. Наприклад, вважається, що людські популяції, що мігрують з екваторіальних регіонів Африки, підлягали відбору на основі впливу сонячного світла частково через роль сонячного світла в синтезі вітаміну D. 97 У своїй первісній екологічній ніші вважалися предки людей полювати у відкритій савані (а не в лісах), і так розвинені пристосування для контролю температури їх тіла - людська нагота вважається однією з таких адаптацій (хоча можуть бути аспекти сексуального відбору, розглянуті в наступному розділі). Тим не менш, відсутність густої шерсті волосся також дозволило пряме вплив ультрафіолетового світла від сонця. Хоча вплив УФ має вирішальне значення для синтезу вітаміну D, занадто великий вплив може призвести до раку шкіри. Пігментація темної шкіри вважається адаптивним компромісом. Оскільки людські популяції відійшли від екватора, небезпека впливу ультрафіолету зменшилася, тоді як потреба у виробництві вітаміну D залишалася. За таких умов, алельна варіація, яка сприяла більш легкій пігментації шкіри (але зберігаючи здатність до засмаги, принаймні певною мірою), як видається, були обрані. Генетичні аналізи різних популяцій почали точно виявляти, які мутації та алелі, які вони виробляли, мали місце в різних людських популяціях, коли вони мігрували з Африки. Звичайно, з людьми ситуація має додатковий рівень складності. Наприклад, людська риса носіння одягу, безумовно, впливає на тиск «сонячного відбору».
У діапазоні виду може відбуватися ряд варіацій. Відмінності в кліматичних умовах, хвороботворних мікроорганізмах, хижаках та видобутку можуть призвести до місцевих адаптацій, як ті, що пов'язані з кольором шкіри людини. Наприклад, багато видів не є постійно родючими і спаровуються лише в певний час дня чи року. Коли ареал виду великий, організми в географічно та кліматично різних регіонах можуть спаровуватися в дещо інший час. Поки існує достатня міграція організмів між регіонами, і організми продовжують схрещуватися та виробляти родюче потомство, популяція залишається одним видом.