Экология мен эволюция: Ортаның әсері және түрлердің бейімделуі
Ecology and evolutionary biology
Экология мен эволюциялық биология: ағзалар мен қоршаған орта арасындағы байланыс, эволюция, түрлердің өзгеруі, экологиялық даму жолдары. Құстар әнінің эволюциясы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Экология және эволюциялық биология – эволюциялық биология мен экологияның көзқарастарын қамти отырып, организмдер мен олардың үнемі өзгеріп отыратын ортасы арасындағы өзара әрекеттесуді зерттейтін салааралық ғылым. Бұл ғылымның құрамына организмдердің жауап беру және эволюциялану жолдары, сондай-ақ олардың мекендеу орындары өзгерген кезде жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдер арасындағы қарым-қатынас сияқты тақырыптар кіреді. Экология және эволюциялық биология – кең ауқымды ғылым, ол әртүрлі кезеңдер мен масштабтарды қамтиды және адамның жаһандық экожүйеге тигізетін әсерін түсінуге, сондай-ақ тұрақты дамуға жету үшін шараларды табуға көмектеседі.
Ecology and evolutionary biology is an interdisciplinary field of study concerning interactions between organisms and their ever changing environment, including perspectives from both evolutionary biology and ecology. This field of study includes topics such as the way organisms respond and evolve, as well as the relationships among animals, plants, and micro organisms, when their habitats change. Ecology and evolutionary biology is a broad field of study that covers various ranges of ages and scales, which can also help us to comprehend human impacts on the global ecosystem and find measures to achieve more sustainable development.
Құстардың әндері
Құстар туралы көптеген акустикалық зерттеулер бар. Құстар белгілі бір үлгіде ән айтуды үйренеді, себебі құстардың әндері жұптасу үшін ақпарат жеткізеді, және бұл эволюцияның нәтижесі. Дегенмен, бұл эволюцияға экологиялық факторлар да әсер етеді. Әр түрлі аймақтардан алынған еркек ақ тажды торғайлардың әндерін жазған зерттеулер көрсетті, бір аймақтан шыққан құстардың әндері ұқсас белгілерге ие, ал әртүрлі аймақтардан шыққан құстардың әндері әртүрлі типтерде болуы мүмкін. Тығыз өсімдік жамылғысы бар жерлердегі құстардың әндері баяу және төмен жиілікті болады, ал ашық жерлердегі құстардың әндері жылдам және жоғары жиілікті болады. Бұл, дыбыстың өсімдіктер арқылы таралуындағы айырмашылықтарға байланысты. Тығыз өсімдіктер арқылы өтетін кезде төмен жиілікті дыбыстар жоғары жиілікті дыбыстарға қарағанда алыстан естіледі. Сондықтан тығыз өсімдіктерде өмір сүретін құстар үшін төмен жиілікте ән айту тиімді. Осылайша, олардың әндерін алыстағы бәсекелестер мен болашақ жұбайлары ести алады. Тауларда өмір сүретін құстарда да осыған ұқсас жағдай байқалды. Биік таулардағы құстар жоғары жиілікте ән шырқайды. Бұл, таудың биік бөліктері суық болғандықтан, онда басқа түрлердің саны аз болуына байланысты. Басқа жануарлар да құстармен бәсекелесуге тиіс дыбыстар шығарады, сондықтан түрлердің саны азайғанда, бәсекелесуге аз жиілікті дыбыстар қалады.
There is a number of acoustic research about birds. Birds learn to sing in specific patterns because birdsong conveys information to select partners, which is a result of evolution. However, this evolution is also affected by ecological factors. Research with recorded birdsong of male white crowned sparrows from different regions found that the birdsongs from the same location have the same traits, while birdsongs from different locations are more likely to have different song types. Birdsongs from areas with dense vegetation tend to only have slow trilling sounds and low frequencies, while birdsongs from more open areas have fast trilling sounds and higher frequencies. This is probably due to differences in the propagation of sound through vegetation. Low frequencies can be heard from further away when going through dense vegetation than high frequencies. For that reason it would be an advantage for birds who live in dense vegetation to sing at lower frequencies. That way, their songs can still be heard by competitors and potential mates far away. Something similar was found in birds living on a mountain. The birds who lived higher up were singing at higher frequencies. This was probably due to the higher parts of the mountain being colder and therefore fewer other species living there. Other animals also make sounds with which the birds would have to compete, so when there are less species, there are less high frequency sounds to compete with.
Қалқаның түсі
Шалқардың түсі мен әшекейлері негізінен гендерімен анықталады. Еуропада кең таралған Cepaea nemoralis құрттарының бір түрі зерттелді, және олардың қабықшаларында әртүрлі түстер мен әртүрлі қара жолақтардың саны анықталды. "Эволюция мегалабораториясы" атты үлкен халықтық ғылым жобасында Еуропаның көптеген елдерінің тұрғындары шаяндарды жинап, белгілі бір мекендегі белгілі бір түс немесе жолақты шаяндардың санын санады. Кейбір түстерді құстар жақсы көреді, бұл ең жақсы жасырынып жүретін шаяндардың іріктелуіне себеп болатын бір жол. Бұл шаяндар тіршілік ететін ортаға да байланысты. Мысалы, құмды далада өмір сүретін сары шаяндар қоңыр шаяндарға қарағанда жақсы жасырынады. Қабықтың белгілі бір түсінің белгілі бір мекенде жақсырақ болуының тағы бір себебі – температура. Қара қабықшалар көбірек жылуды сіңіреді, бұл құмды дала сияқты кейбір мекендерде шаянның қатты қызуына әкелуі мүмкін. Сондықтан, мұндай жерлерде ақшыл түсті шаяндар жиірек кездеседі. Пәнаралық зерттеу саласы.
The colour and ornamentation of the snails' shells are almost entirely determined by their genes. One kind of land snail, Cepaea nemoralis, which is very common in Europe, has been studied and found to have a few different colours and a different amount of dark bands on their shells. In a large citizen science project 'the Evolution Mega Lab', citizens of many different countries throughout Europe collected snails and counted how many snails of a certain colour/band pattern were present in a certain habitat. Some colours can be seen better by birds, which is one way in which the best camouflaged snails are selected for. This also depends on the habitat in which the snails live. For instance yellow snails living in the dunes are better camouflaged than brown snails. Another reason that one colour of shell might be better in a certain habitat is because of the temperature. It was found that darker shells absorb more heat, which can be a risk for overheating of the snail in certain habitats like dunes. In those places lighter coloured snails were found more often. Interdisciplinary field of study
Қалалық эволюция
Қалалардың жылдам өсіп, урбанизация деңгейі жоғарылаған сайын жаңа түрлі орта қалыптасты. Қалалық экожүйе – бұл шектен шыққан жағдайларға толы және қарқынды эволюцияға жағдай жасайтын орын. Қалалық аймақтарда табиғи және қалалық емес антропогендік жүйелермен салыстырғанда фенотиптік өзгерістердің жоғары деңгейі байқалады. Жануарлар мен өсімдіктердің қалалық ортаға бейімделуін зерттейтін қалалық эволюция саласы пайда болды. Тропиктік аймақтарда Anolis cristatellus деп аталатын кесіртке түрі қалалық және табиғи аймақтарда тіршілік етеді. Бұл кесірткелер ағаш діңдеріне, қоршауларға және ғимарат қабырғаларына өрмелейді. Қалалық жерлерде табиғи аймақтарға қарағанда тегіс және сырғалқы беттер көптеп кездеседі. Бұл құлау және өлу қаупін арттырады. Қалалардағы кесірткелер осы сырғалқы беттерге бейімделіп, аяқтары мен табандарының астындағы ламеллаларының ұзаруына ие болды, бұл оларға осы тегіс беттерде қауіпсіз жүруге көмектеседі. Қалалық және табиғи аймақтардың арасындағы айырмашылықтардың бірі – адамның қызметінен туындаған шу, мысалы, көлік шуы. Бұл дыбыстардың жиілігі құстардың әндерінің жиілігімен жартылай сәйкес келеді. Қалаларда құстар өз түрлестерімен байланысу үшін табиғи аймақтардағыдан жоғары жиілікте ән айта бастады. Олардың әндері де қысқа болды. Бұл құстардың жаңа қалалық ортаға бейімделуінің бір жолы. Өсімдіктердегі қалалық эволюцияның мысалы Crepis sancta-да кездеседі. Бұл өсімдік тұқымдарын желмен таратуға арналған папусы бар тұқымдар жасайды. Қалалық ортада жасыл дақтар өте сирек, сонымен қатар олар көбінесе өте кішкентай және бір-бірінен алыс орналасқан. Осының салдарынан тұқымдардың асфальтқа немесе тасқа түсіп, өрмей қалу ықтималдығы ашық далаға қарағанда әлдеқайда жоғары. Crepis sancta папусы бар жеңіл тұқымдарды, сондай-ақ папусы жоқ ауыр тұқымдарды да шығарады. Қаладағы өсімдіктер қалалық емес аймақтардағы өсімдіктерге қарағанда салмағы ауыр тұқымдарды көбірек шығарады. Бұл эволюциялық тұрғыдан қарағанда түсінікті, себебі ауыр тұқымдар аналық өсімдікке жақын, мүмкін, бірдей жасыл даққа түседі, демек, өрмей қалу ықтималдығы төмен. Қалалық аймақтардың тағы бір ерекшелігі – жарық ластануы. Жарық ластануының кең таралған салдары – жәндіктердің жарыққа тартылуы. Адам жарықты қолдануға дейін түндегі жалғыз жарық көзі – ай болатын. Жәндіктер тура сызықта ұшу үшін айға қатысты белгілі бір бұрышпен ұшады. Бірақ біздің жарық көздеріміз өте жақын жерде орналасқан. Сондықтан, егер жәндік көше шамдарына қарағанда белгілі бір бұрышпен ұшса, ол шеңберлермен ұша бастайды және ақырында көше шамдарын айналып өтеді, бұл оның азық табу және жұптасу мүмкіндігін азайтады. Қалалық көбелектердің жарық көздеріне тартылуының төмендегені анықталды, бұл жарық көзінің жанында уақытты ысырап етпеу арқылы тіршілік ету және жұптасу мүмкіндіктеріне тікелей әсер етеді.
With fast growing cities and high rates of urbanization a whole new kind of environment has emerged. The urban ecosystem is a place of extremities and makes for fast evolution. Higher rates of phenotypic change have been observed in urban areas compared to natural and nonurban anthropogenic systems. A field of study has emerged regarding urban evolution in which the adaptations of animals and plants to urban environments are studied. In tropical regions a certain species of lizards, Anolis cristatellus, lives in both urban and natural areas. These lizards climb on tree trunks, fences and the walls of buildings. In urban areas more slippery and smooth surfaces are found than in natural areas. This creates a higher risk of falling and dying. The lizards in cities were found to have adapted to these slippery surfaces, by developing longer limbs and more lamellae under their feet that help them to run safely on these smooth surfaces. One of the differences between urban areas and natural areas is anthropogenic noise, such as traffic noise. The frequencies of these sounds overlap partly with the frequencies of bird songs. In cities, birds started to sing at higher frequencies than they do in natural areas, in order to still be heard by their conspecifics. Their songs were also found to be shorter. This is a way in which the birds adapt to the new urban environment. An example of urban evolution in plants was found in Crepis sancta. This plant makes seeds with pappus that can travel with the wind, for seed dispersal. In urban environments green patches are very rare and are also often very small and far apart. Due to this, the chances of the seeds landing on asphalt or stone and not being able to sprout are way higher than in open fields. Crepis sancta makes both light seeds with pappus as well as heavier seeds without pappus. In the city the plants were found to make more heavy seeds in comparison to the plants in nonurban areas. This makes sense from an evolutionary perspective since heavy seeds fall very close to the mother plant, probably in the same green patch, and therefore have a higher chance of sprouting. Another characteristic of urban areas is light pollution. One of the well known consequences of light pollution is the attraction of insects. Before the presence of human light, the only source of light at night was the moon. Insects fly with a fixed angle to the moon to be able to fly in a straight line. Our light sources, however, are very close by. So if an insect flies with a fixed angle compared to a street light for instance, he starts flying in circles and eventually ends up circling the street light, which reduces his chances of finding food and a mating partner. Urban moths were found to have a reduced attraction to light sources, which directly impacts their chances for survival and mating by not wasting time close to a light source.