С чего начинается путь и через какие трудности проходит популяция, что бы через миллионы лет стать другим видом? Давайте изучать вместе!
В прошлой главе цикла "Чарльз Дарвин, или как я перестал бояться и полюбил эволюцию"мы с вами выяснили, почему "живые ископаемые" не противоречат эволюции, и немного коснулись разновидностей отбора. Ну а в этой статье мы наконец-то разберёмся, как из одних форм получаются совершенно другие, чего им это стоит и какие ограничения изменения накладывают.
А начать стоит с того, что такое экологическая ниша.
Экологическая ниша - это место, занимаемое видом (точнее — его популяцией) в сообществе (биоценозе) , комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.
Этот термин введен в 1927 году Чарльзом Элтоном. Экологическая ниша описывает, как организм или популяция реагирует на распределение ресурсов и конкурентов (например, путем роста при изобилии ресурсов и дефиците хищников, паразитов и патогенов) и как это, в свою очередь, изменяет те же факторы (например, ограничивает доступ к ресурсам других организмов, выступая в качестве источника пищи для хищников и потребителя добычи). Тип и количество переменных, составляющих размеры экологической ниши, варьируются от одного вида к другому. Относительная важность конкретных экологических переменных для вида также может варьироваться в зависимости от географического и биотического контекстов.
Именно экологические ниши формируют те самые критерии отбора, под действием которых все животные принимают тот или иной облик. Соответственно, все существенные изменения морфотипа в популяциях происходят, когда они привычную среду меняют. В зависимости от того, какие факторы начинают давлеть над популяцией, процесс адаптации к новой экологической нише можно разделить на несколько этапов. И рассмотрим мы их на примере эволюции всеми известных китов.
Этап 1. Захват нового пространства.
Их приключение началось 50 млн. лет назад с небольшого животного Пакицета. Относился он к ранним парнокопытным. но не спешите удивляться и строчить гневные вопросы. На то они и ранние, что основные свои черты отряд пока не приобрёл. Копыта только в начале своего формирования, поэтому и пять пальцев были ещё при нём, пусть и оканчивающиеся небольшим копытцем.
Но мы отвлеклись от темы. Для того что бы популяция могла освоить новую нишу должен быть соблюдён ряд условий:
1 условие: не умереть сразу. Условие достаточно очевидное - если бы пакицет сразу утонул, то никакой эволюции больше быть не могло. Но, как и большинство млекопитающих, пусть и не профессионально, плавать он мог.
2 условие: не быть съеденным. Как ни странно, но основная причина перехода или, напротив, не перехода в новую среду обитания - новая ниша должна быть безопаснее предыдущей или у тебя должно быть преимущество перед её обитателями. В случае пакицета в их районе по каким-то причинам не оказалось крокодилов, а другие хищники в воду уйти ещё не успели.
3 условие: уметь найти пропитание. Ну и конечно, в нише мало просто находится. Эта ниша должна обеспечивать пропитание. Шустрые пакицеты хоть умом не блистали, но со скоростью реакции и остротой зубов всё было в порядке. Иными словами, выжить они могли. Только этого мало...
2 Этап. Адаптация к среде.
Да, новая ниша позволяет существовать в её рамках определённому количеству особей из популяции, но это не значит, что их адаптации оптимальны. И вот тут то и вступает движущий отбор, про который мы с вами говорили в прошлой статье. Посмотрите на нашего гостя ещё раз и скажите, чего ему не хватает для водной жизни? На самом деле многого и это далеко не только внешние изменения. Вода - принципиально новая среда, которая предъявляет совсем другие требования к организмам. В ней по другому распространяется звук, совершенно другая видимость, передача тепла и физическое сопротивление. На этом этапе движущий отбор включился на полную. И изменять нужно было не только морфологию, но и работу внутренних органов. [1]
В результате менее чем за 5 миллионов лет китообразные упираются в океан Тетис и обнаруживают, что в нише главного плохого парня зияет дыра. Да, там по прежнему есть акулы, но они не смогли составить конкуренцию древним морским ящерам типа ихтиозавров и мозазавров, вымершим вместе с динозаврами, не смогли потеснить и китов. Первым в море вырывается ремингтоноцет, а еще через какие-то 5 миллионов лет в полностью морских дорудоне и базилозавре узнать копытного пакицета неспециалисту станет невозможно. Однако данные метаморфозы подтверждены реальными скелетами.
Формфактор акулы, к которому сито отбора приближает всех, кто решил стать полностью морским животным, становится уже более очевидным. Однако одно существенное отличие от рыб и акул китообразные победить так и не смогли - характер движения позвоночника, а соответственно и строение хвостового плавника. У рыб и древних морских рептилий он двигается в горизонтальной плоскости, а вот у китов в вертикальной. По этой же причине не поддержал отбор и существование задних конечностей: при движении хвостового плавника сверху вниз от них нет никакого толка. А виной всему - сухопутные предки, а конкретно их способ передвижения галопом, используя позвоночник для придания дополнительного толчка.
Впрочем, данное отличие стать им доминирующей силой в море не помешало. И вот мы подошли к моменту, когда киты уже доминируют, но потенциал для модернизации ещё не исчерпан. А когда соединяются два этих фактора, на сцену выходит дизруптивный отбор. Над китообразными начинает уже давлеть не столько среда, сколько межвидовая конкуренция.
Этап 3. Конкуренция.
Китообразные начали активно делить океаны на сферы влияния. Глобальное расхождение произошло от 33-25 миллионов лет назад. Часть видов начинает специализироваться на всасывании мелкой добычи, а мутации, способствующие формированию китового уса, позволяют полностью уйти в нишу фильтраторов, породив подотряд мистицетов (усатых китов) и, в частности, самое гигантское позвоночное за всю историю - синего кита [2].
Другая же ветвь - одонтоцеты, или зубатые киты - полностью сконцентрируется на активном хищничестве.
Но ориентироваться в океане по прежнему тяжело, поэтому примерно в это же время 27 миллионов лет назад отбор способствовал развитию эхолокации. При этом предпосылки к её формированию были ещё раньше: строение уха китов позволяет им слышать более низкочастотные звуки (помним что в эволюции что-то большое может развиться только из чего то уже существующего) [3]
Способность воспринимать высокочастотные звуки помогла компенсировать плохую видимость, в том числе на глубине. В результате на арену вышли настоящие глубоководные гиганты - кашалоты, питающиеся глубоководными кальмарами.
Однако как побочный эффект - необходимость воспринимать сигналы эхолота увеличила мозг, позволив части зубатых китов использовать его потенциал для перехода к стайному поведению. Косатки и дельфины развили взаимодействие в группе до феноменальных высот. Пример дельфинов так вдохновил некоторых, что они всерьёз считают причиной повышенного интеллекта приматов регулярное питание рыбой и моллюсками, хотя это и не подтверждено наукой.
Таков был нелёгкий путь китообразных в воду. Приведённые в статье закономерности движущего отбора прекрасно работают и при объяснении эволюции полёта, и при выходе тетрапод на сушу, и для других глобальных и не очень изменений живой природы.
Подведём итог. В силу того, что наша цивилизация очень молода, наблюдать мы можем только последний этап отбора. Именно его застал Дарвин, когда изучал галапагосских вьюрков. И именно его товарищи креационисты называют "внутривидовым". В реальности же отбор для всех един и работает он не через внезапное наделение коровы ластами, которая вдруг из-за этого решила пойти поплавать (да-да, такие комментарии реально попадались), а через сложную цепочку взаимодействия среды и мутаций.
Ну а этом наш цикл пока завершён. Мы с вами разобрали основы того, как работает эволюция, начиная от причин изменчивости и кончая закономерностями, благодаря которым эти изменения закрепляются в живой природе. Мы постарались ответить на основные вопросы и комментарии, возникающие у тех, кто по какой либо причине до сих пор сомневается в реальности эволюции. Ну а если вам есть что спросить, добро пожаловать в комментарии.
Понравилась статья, не стесняйтесь ставить лайки и оставлять комментарии, подписывайтесь на нас в Телеграмме и В Контакте, это очень мотивирует нашу команду на написание новых интересных материалов. Спасибо, что читаете нас!
