Голосования

Какой теорией происхождения жизни вы придержавайтесь?
 

Узнал новое?

Поделись с друзьями:

Наша кнопка

88x31 Код




Эволюция сообществ и эволюция в сообществах
(0 голоса, среднее 0 из 5)
Важнейшие проблемы эволюционной теории

 

1. Палеонтологическая летопись морских животных (особенно тех, у кого есть скелет) - самая полная и представительная. Поэтому ее можно смело анализировать математическими методами. Это позволило найти интересные закономерности.

 

2. Интересно, что весь мезо-кайнозойский рост обусловлен родами, которые существуют и сейчас. Хотя этих родов всего 4000 (из общего числа 36000, известных в ископаемом состоянии), именно они определяли быстрый рост разнообразия в мезозое и кайнозое.

 

3. Абсолютная скорость появления новых родов в течение фанерозоя хаотически колебалась, в целом оставаясь примерно на одном и том же уровне: примерно 150-250 новых родов появлялось в каждом подъярусе.

 

4. Скорость вымирания родов, как и скорость появления, колебалась хаотически вокруг примерно одного и того же среднего уровня. Однако здесь можно заметить несколько особенно резких, высоких пиков - это так называемые "массовые вымирания", вызванные дестабилизацией среды в ходе биосферных кризисов. Самый высокий пик - кризис на рубеже мела и палеогена (когда вымерли динозавры и многие другие доминирующие группы организмов в море и на суше).

 

5. Примерно 40% всех родов имеют точечное стратиграфическое распространение, т.е. известны только из одного подъяруса ("роды-однодневки"). Их число, как видно из графика, тоже хаотически колебалось вокруг одного и того же уровня в течение всего фанерозоя. Никаких долговременных тенденций (роста или уменьшения) не наблюдается.

 

6. Здесь показано, как менялась средняя продолжительность существования родов. Продолжительность существования отражает устойчивость родов, которая определяется их способностью приспосабливаться к меняющимся условиям, оставаясь самими собой (т.е. не становясь другими родами). Важно помнить, что это не приспособленность, а именно приспособляемость. Мы видим неуклонный, практически линейный рост устойчивости родов со временем. В этом ярко проявляется основной закон эволюции: рост устойчивости живых систем.

 

7. Если разложить роды по времени их появления, то оказывается, что рост устойчивости носил ступеньчатый характер. Самые короткоживущие, неустойчивые роды появлялись в кембрии; с ордовика по пермь появлялись более устойчивые роды; в начале мезозоя устойчивость новых родов опять скачкообразно увеличилась; третий скачок произошел на рубеже мезозоя и кайнозоя.

Очевидно, устойчивость новых родов определяется структурой сообществ (экосистем). Эта структура, раз сложившись, ограничивает и направляет эволюцию. Во время кризисов структура сообществ разрушается, после чего складываются новые, более совершенные сообщества, в которых появляются более устойчивые роды организмов.

 

8. Суммарная продолжительность существования родов - очень интересный показатель, отражающий, фактически, общий объем биоты, "сумму жизни", или совокупный объем освоенного биотой экологического пространства. На каждом этапе биота росла линейно, но от этапа к этапу скорость этого роста резко возрастала. В спокойные периоды когерентной эволюции рост биоты ограничен устойчивой структурой сообществ. В кризисные периоды некогерентной эволюции ограничения снимаются, и рост резко ускоряется.

 

Это объясняется тем, что в роды каждой когорты изначально различны по своей устойчивости. По мере старения когорты в ней остается все меньше неустойчивых родов (они вымирают), а доля устойчивых растет. В старой когорте остаются только роды, прошедшие огонь и воду - им уже никакой кризис не страшен.

Появление новых форм жизни в результате симбиоза – то есть путем слияния сообщества или какого-то его фрагмента в единый организм – вовсе не какая-то экзотика или редкость, а один из магистральных путей эволюции. Например, жвачные млекопитающие никогда бы не научились питаться грубой растительной пищей (а значит, и не стали бы жвачными), если бы не обзавелись ценными сожителями – одноклеточными симбионтами, которые живут у них в желудке и переваривают за них целлюлозу, которую ни одно млекопитающее переварить физически не может. Появление млекопитающих, способных питаться такими кормами, изменило не только их самих, но облик планеты, то есть структуру биосферы. Многие ученые полагают, что только благодаря этим млекопитающим появились и распространились на разных континентах травяные экосистемы – степи, саванны и прерии. Крупные растительноядные звери, выедая и вытаптывая побеги деревьев, сумели в конце концов остановить сукцессию на ранней "травянистой" стадии. А появление степей и саванн, в свою очередь, способствовало росту разнообразия других зверей, для которых покрытые травой пространства представляют более благоприятную среду, чем густые леса. Еще совсем недавно (до великого вымирания крупной фауны на всех континентах около 10.000 лет назад) по степям и прериям всех больших континентов бродили такие же огромные стада разнообразных крупных животных, какие сейчас можно увидеть только в некоторых африканских национальных парках вроде Серенгети. И во всем этом отнюдь не последнюю роль сыграли микроскопические жгутиконосцы и инфузории, так удачно поселившиеся в желудках травоядных зверей.

Роль сообществ в эволюции биосферы была очень велика уже на самых первых этапах ее развития. В океанах архейской эры 3.5 – 2.5 миллиарда лет назад уже возникли сложные и высокоорганизованные сообщества бактерий. Реликтовые бактериальные сообщества ("бактериальные маты") сохранились и по сей день в некоторых экстремальных местообитаниях (горячих источниках, пересоленных тропических лагунах и т.п.). Устройство бактериального мата поражает своей сложностью. Он состоит из множества тончайших слоев, в каждом из которых живут десятки видов микроорганизмов. Между этими видами существует сложнейшая система взаимоотношений, они обмениваются химическими сигналами, перерабатывают продукты жизнедеятельности друг друга, и многие из них просто не могут существовать поодиночке, то есть вне бактериального мата. Например, некоторые бактерии, выделяющие водород, наотрез отказываются расти и размножаться даже в самых благоприятных условиях, если поблизости нет других бактерий, которые этот водород поглощают.

Примерно 2.7 миллиарда лет назад один из фрагментов ("функциональных блоков") такого бактериального мата слился в единый симбиотический организм. Так появился принципиально новый, гораздо более совершенный тип живой клетки, обладающий ядром и особыми внутренними органами, служащими для  фотосинтеза и дыхания. Эти "органы" раньше были отдельными свободноживущими бактериями. Получившаяся усовершенствованная клетка стала основой всей дальнейшей прогрессивной эволюции. Ее потомки дали начало многоклеточным животным и растениям, и в конце концов – нам с вами. А с чего все началось? С ничтожного комочка микроскопических бактерий, которые в течение долгой совместной жизни научились "помогать" друг другу и в конце концов слились в одну клетку… "В начале было сообщество".

Сообщества направляют и регулируют эволюцию организмов. В развитом сообществе все возможные ниши обычно заняты, и новым видам просто некуда сунуться. Если же какой-то вид исчезнет (например, в результате кратковременного похолодания), то опустевшая ниша, словно вакуумный насос, "втягивает" в себя какую-нибудь популяцию (обычно родственную вымершему виду) из соседней ниши. И эта популяция, постепенно приспосабливаясь к новым условиям, быстро приобретает сходство с исчезнувшим видом. Так может появиться новый вид, очень похожий на вымерший.  Сообщество, таким образом, поддерживает свою структуру и целостность.

Интересные эволюционные эксперименты получаются в тех случаях, когда экосистема сильно разрежена, и подходящих кандидатов на пустующие ниши взять неоткуда. В этом случае (например, на изолированных островах, куда случайно занесло всего несколько видов организмов) могут происходить удивительные вещи. Пустые ниши начинают осваиваться совсем "неподходящими" кандидатами. Поскольку млекопитающие (за исключением летучих мышей) не умеют преодолевать морские проливы, на многих островах никогда не было хищных зверей. Пустующие ниши хищников заполнялись кем попало. На некоторых островах Индонезии появились гигантские хищные ящерицы – вараны. Самым обычным явлением стало появление на островах гигантских хищных нелетающих птиц, таких как мадагаскарские эпиорнисы и новозеландские моа (способность к полету у островных птиц часто исчезает тоже по причине отсутствия хищных зверей – нет врагов, от которых нужно улетать). Вспомним, что такие птицы во множестве расплодились и на материках в палеоценовую эпоху, когда крупные хищные динозавры уже вымерли, а крупные хищные звери еще не появились.

Бывает и так, что пустая ниша "втягивает" в себя и совсем уж неожиданных животных. Может ли попугай превратиться в орла? Оказывается, может. Если, конечно, поблизости нет настоящих орлов и ниша пустует. Новозеландский попугай кеа, мирно питавшийся фруктами и семенами, к удивлению ученых и негодованию фермеров научился нападать на домашних овец и убивать их, разрывая острым клювом шейные артерии. Любопытно, что не все попугаи кеа, а только некоторые старые самцы владеют искусством охоты на овец. Остальная стая сидит и ждет, пока вожак в одиночку совершит свой попугайский подвиг и убьет добычу, в десятки раз превосходящую его по весу и силе. А потом, конечно, все слетаются и пируют.

Огромная роль сообществ в эволюции и в структуре биосферы говорит о том, как важно человеку стараться сохранить не только отдельные виды животных и растений, но и целостные сообщества, без которых многие виды просто не могут существовать. В основном это самые высокоразвитые и прогрессивные виды, характерные для сообществ климаксной фазы. Климаксные сообщества – самые совершенные и эффективные, но они же и самые уязвимые и беззащитные перед лицом антропогенного кризиса. Разрушив их,  человек рискует остаться на планете наедине с "пионерными" формами – мухами, мышами и одуванчиками. Которым, как и ему, нет дела до проблем высокоразвитых сообществ.