Кіріспе

Ағзалардың ата-бабалық түрінен жылдам түрлену процесі – кез келген сәулеленуді сипаттау үшін қолданылатын жалпы термин. Эволюциялық биологияда адаптивті сәулелену – бұл организмдердің ата-бабалық түрінен көптеген жаңа формаларға жылдам түрлену процесі, әсіресе қоршаған ортаның өзгеруі жаңа ресурстарды пайдалы ететін, тірі организмдердің өзара әрекеттесуін өзгертетін немесе жаңа экологиялық ортаны ашқан кезде. Бір ата-бабадан басталатын бұл процесс түрлердің пайда болуына және әртүрлі морфологиялық және физиологиялық белгілері бар түрлердің фенотиптік бейімделуіне әкеледі. Адаптивті сәулеленудің классикалық мысалы – Галапагос аралдарындағы («Дарвиннің құстары») құстардың түрленуі, бірақ осыған ұқсас мысалдар бүкіл әлемде белгілі.

Сипаттамалары

Адаптациялық сәулеленуді немесе жаңа адаптациялық аймақты анықтау үшін төрт белгі қолданылуы мүмкін. Экологиялық мүмкіндіктердің көздері – қарсыластардың (бәсекелестер немесе жыртқыштардың) жоғалуы, маңызды жаңалықтың эволюциясы немесе жаңа ортаға таралу болуы мүмкін. Осы экологиялық мүмкіндіктердің кез келгені популяцияның мөлшерін арттырып, тұрақтандырушы (шектеуші) таңдаудың әсерін азайтуға әкелуі мүмкін. Генетикалық әртүрлілік популяция мөлшерімен тікелей байланысты болғандықтан, кеңейген популяция ататек популяцияға қарағанда көбірек генетикалық әртүрлілікке ие болады. Тұрақтандырушы таңдаудың күші төмендегенде, фенотиптік әртүрлілік те арта алады. Сонымен қатар, түр ішіндегі бәсекелестік күшейеді, бұл ресурстардың кең ауқымын пайдалануға бағытталған дивергентті таңдауды ынталандырады. Бұл экологиялық босатылу экологиялық түрленуге және, демек, адаптациялық сәулеленуге жағдай жасайды. Жаңа орташа пайда болды: мысалы, жанартау мұхиттың ортасында жаңа жерді құруы мүмкін. Гавайи және Галапагос аралдарында осыған ұқсас жағдайлар кездеседі. Суда тіршілік ететін түрлер үшін жаңа, ірі көлдің пайда болуы да осы мақсатқа қызмет ете алады; Шығыс Африка жарылысын құраған тектоникалық қозғалыс, нәтижесінде Рифт аңғар көлдерінің пайда болуына әкелді. Жойылу оқиғасы да осы нәтижеге қол жеткізе алады, бұрын жойылған түрлердің қоныстанған орындарын ашады. Бұл жаңа орташа салыстырмалы түрде оқшауланған. Егер материкте жанартау жарылып, жақын орманды жойса, жойылған аумақта бұрын өмір сүрген құрлықтағы өсімдіктер мен жануарлар түрлері көп өзгермей-ақ қайтадан қоныстанады. Алайда, егер жаңадан пайда болған орташа оқшауланған болса, оны қоныстандыратын түрлер көбінесе кездейсоқ және сирек кездесетін болады. Жаңа орташа кең нишалық кеңістікке ие. Сирек кездесетін колонизатор тек нишалардың санына байланысты ғана көптеген формаларға бейімделіп таралуы мүмкін.

Дарвиннің қоян-қойрықтары

Дарвиннің сүлгілері адаптивті сәулеленудің жиі қолданылатын мысалы болып табылады. Бүгінде шамамен 15 түрден тұрады, Дарвиннің сүлгілері Галапагос аралдарына ғана тән, және арнайы тамақтану әрекетіне бейімделген (бірақ бір түр, Кокос сүлгісі (Pinaroloxias inornata), Галапагос аралдарында емес, Коста-Риканың оңтүстігіндегі Кокос аралында кездеседі). Дарвиннің сүлгілері шын мәнінде қоңыраулар емес, олар Thraupidae тұқымдасының мүшелері, және шамамен 3 миллион жыл бұрын Оңтүстік Америкадан Галапагос аралдарына келген жалғыз ата-тектен тараған. Кокос сүлгісінен басқа, Дарвин сүлгілерінің әр түрі Галапагос аралдарында кеңінен таралған және әр аралда бірдей экологиялық орынды иеленеді. Жердегі сүлгілер үшін бұл орын тұқымдармен қоректену болып табылады, және олардың қалың өсірлері осы қатты материалды жеуді жеңілдетеді. Бұл көлдерде шамамен 2000 түрлі цихлид мекендейді деп есептеледі, олар экологиялық рөлдер мен морфологиялық ерекшеліктердің кең ауқымын қамтиды. Бұл көлдердегі цихлидтер әдетте көптеген балық тұқымдастары атқаратын рөлдердің барлығын – жыртқыштар, қоқыс жегіштер және шөп жегіштерді – әртүрлі тіс пішіндерімен және бас формаларымен олардың тамақтану әдеттеріне сәйкес орындайды. Осылайша, көлдегі түрлер бір адаптивті сәулелену оқиғасын құрайды, бірақ жалғыз монофилетикалық класты құрамайды. Дегенмен, көлдің цихлид фаунасында байқалған морфологиялық және мінез-құлық әртүрлілігінің бастапқы кең ауқымы, қазіргі күні де сақталып қалған, бірақ жойылу қаупі бар.

Гавайлық күміс қылыштар

Адаптациялық сәулелену тек омыртқалы жануарларға тән емес, және өсімдіктер арасында да мысалдары белгілі. Өсімдіктердегі адаптациялық сәулеленудің ең әйгілі мысалы, мүмкін, Гавайи күміс қылыштары болар, олар альпілік шөлде өсетін аргироксифиум түрлеріне берілген атау. Бұл өсімдіктердің жапырақтары күмістей жалтырап, 20 жылға дейін өмір сүріп, содан кейін бір ғана гүл шоғырын өсіріп, одан кейін қурап қалады. Көптеген түрлер жойылып кеткен, ал қалған түрлердің көпшілігі жойылу қаупінде тұр.

Кариб теңізінің анолы

Анольді кекірткелер Жаңа әлемде, АҚШ-тың оңтүстік-шығысынан Оңтүстік Америкаға дейін кеңінен таралған. Қазіргі кезде 400-ден астам түрі анықталған, олар көбінесе бір туысқа (Anolis) жатқызылады және барлық кекірткелер арасындағы ең ірі сәулелену оқиғаларының бірі болып табылады. Материктегі анольдердің сәулеленуі көбінесе түр пайда болу процесі болып келді және олар кең ауқымда бейімделуге ұмтылған жоқ, бірақ Үлкен Антиль аралдарындағы (Куба, Испаньола, Пуэрто-Рико және Ямайка) анольдер жеке, конвергентті жолдармен бейімделіп сәулеленді. Бұл аралдардың әрқайсысында анольдер морфологиялық бейімделулердің тұрақты жиынтығымен дамыды, сондықтан әр түрді алты "экоморфтың" біріне жатқызуға болады: тікбағаш-жер, тікбағаш-төбе, шөп-бұта, төбе- алып, бұтақ және тікбағаш. Мадагаскарда Vangidae тұқымдасына жататын құстардың мүсіншелері экологиялық рөлдеріне сай келетін ерекше пішінге ие. Ескі мысалдар да белгілі: 65 миллион жыл бұрын динозаврлар мен көптеген басқа да рептилиялық мегафаунаның жоғалуына себеп болған K-Pg жойылу оқиғасы, бүгінгі күні бар сүтқоректілердің әртүрлілігін қалыптастырған жаһандық бейімделуші сәулелену оқиғасын тудырған деп есептеледі.