Кіріспе

Түрлілік градиенттерінің себептік түсіндірмесін ұсынатын гипотеза Эффективті эволюциялық уақыт гипотезасы түрлердің әртүрлілігіндағы градиенттерді, әсіресе ендік градиенттерді түсіндіруге тырысады. Ол бастапқыда "уақыт гипотезасы" деп аталды.

Өмірбаян

Төменгі (жылы) ендіктерде жоғары (салқын) ендіктерге қарағанда түрлер едәуір көп. Бұл көптеген жануарлар мен өсімдіктер топтары үшін көрсетілді, бірақ ерекшеліктер бар (түрлердің әртүрлілігі бойынша ендік градиенттерді қараңыз). Ерекшеліктің мысалы - теңіз сүтқоректілерінің гельминттері, олар солтүстік жылы теңіздерде ең көп әртүрлілікке ие, мүмкін тропикалық теңіздерде қожайынның шағын тығыздығының арқасында бай гельминт фаунасының эволюциясына жол бермеген, немесе олар жылы теңіздерде пайда болғандықтан және онда түрлену үшін көбірек уақыт болғандықтан. Түрлердің әртүрлілігі қоршаған ортаның температурасымен және жалпы қоршаған ортаның энергиясымен жақсы байланысты екені айқын болды. Бұл зерттеулер эволюциялық уақыт туралы гипотезаның негізі болып табылады. Түрлер температурасы жоғары жерлерде тез жинақталады. Физиологиялық жылдамдыққа байланысты мутациялар жылдамдығы мен іріктеу жылдамдығы жоғары, ал іріктеу жылдамдығын анықтайтын генерация уақыты жоғары температурада ең аз. Бұл түрлердің тез жиналуына әкеледі, олар тропиктерде мол бос орынға сіңіріледі. Бос орын барлық кеңдіктерде бар, сондықтан мұндай орын санының айырмашылығы түрлердің байлығын шектейтін фактор бола алмайды. Гипотезада уақыт факторы да қамтылған: эволюциялық тарихы бұзылмаған ұзақ уақытқа созылған мекендер эволюциялық тарихындағы бұзылуларға ұшыраған мекендерге қарағанда көп санды болады. Эффективті эволюциялық уақыт гипотезасы әртүрлілік градиенттерінің себептік түсіндірмесін ұсынады, дегенмен көптеген басқа факторлар да оларға ықпал етіп, оларды өзгерте алады.

Тарихи аспектілері

Гипотезаның кейбір аспектілері бұрынғы зерттеулерге негізделген. Бернхард Ренш, мысалы, эволюциялық жылдамдықтар температураға да байланысты екенін айтты: поикилотермдерде, бірақ кейде гомоиотермдерде (гомоиотермиялық) ұрпақ саны жоғары температурада көп болады, сондықтан селекцияның тиімділігі жоғары болады. Рикклефс бұл гипотезаны "эволюциялық жылдамдық гипотезасы" немесе "ар түрлендірудің жоғары жылдамдығы" деп атайды. Кредалық дәуірдегі Foraminifera тұқымдастары мен Пермдегі Brachiopoda тұқымдастарының эволюциялық жылдамдығы жоғары кеңдіктегіге қарағанда төменгі кеңдіктегіге қарағанда жоғары. Мутация деңгейі жоғары температурада жоғары болатыны Николай Тимофеев Рессовскийдің классикалық зерттеулерінен бері белгілі. (1935), бірақ кейінірек жүргізілген зерттеулер аз. Сонымен қатар, бұл зерттеулер эволюциялық проблемаларға қолданылған жоқ. Эффективті эволюциялық уақыт гипотезасы осы бұрынғы тәсілдерден төмендегідей ерекшеленеді. Оның пікірінше, түрлердің әртүрлілігі температураға тәуелді процестердің тікелей салдары болып табылады және уақыт экожүйелері аз-кем бірдей жағдайларда өмір сүрген. Жаңа түрлерді сіңіре алатын бос орын барлық ендіктерде болғандықтан, төменгі ендіктерде түрлердің көп жиналуы болып табылады. Осылайша, кейбір құлдыраулар мен платолар тоқтатқан теңіз бентостарының әртүрлілігі кембрийден соңғыға дейін көтерілді және қанығу деңгейіне жеткеніне ешқандай дәлел жоқ. Құстар мен көбелектердің уақыт бірлігіне шаққандағы әртараптану деңгейі тропиктерге қарай артады. Аллен және басқалар. орта температурасы мен Солтүстік және Орталық Америка ағаштарының, қосмекенділердің, балықтардың, прособранхиялардың және балық паразиттерінің түрлерінің байлығы арасындағы жалпы байланысты тапты. Олар түрлердің байлығын зат алмасудың биохимиялық кинетикасынан болжауға болатынын көрсетті және эволюциялық жылдамдықтар ұрпақ уақыттарымен және мутация жылдамдықтарымен анықталады деген қорытындыға келді, бұл екеуі де температурамен бірдей Болцман қатынасы бар зат алмасу жылдамдықтарымен байланысты. Олар бұл нәтижелер Род ұсынған ендік градиенттер механизмін қолдайды деген қорытындыға келді. Гиллоли және басқалар. (2002) жалпы модельді сипаттады, ол сондай-ақ аллометрияның бірінші принциптері мен биохимиялық кинетикаға негізделген, ол дене мөлшері мен температурасының функциясы ретінде ұрпақ уақытын болжайды. Эмпирикалық зерттеулер болжамды растайды: барлық зерттелген жағдайларда (құстар, балықтар, қосмекенділер, су жәндіктері, зоопланктон) ұрпақ құру уақыты температурамен теріс байланысты. Браун және басқалар. (2004) зерттеулер осы тұжырымдарды жалпы метаболистік экология теориясына дейін дамытты. Бейнелесен дәлелдер жоғары температурада мутация деңгейінің артуына нұсқайды, ал энергия түрлену гипотезасы құмырсқалардың түрге байлығын болжаудың ең жақсы көрсеткіші болып табылады. Ақырында, Chowdhury экожүйелік моделін пайдалана отырып, компьютерлік симуляция нәтижелер бос орын саны көп болған кезде эмпирикалық деректерге барынша сәйкес келетінін көрсетті. Род осы және басқа да мысалдарды егжей-тегжейлі талқылайды. Wright және басқалардың зерттеулері ерекше маңызды. (2006) гипотезаны тексеру үшін арнайы жасалған. Бұл зерттеу тропикалық ағаш өсімдіктерінің молекулалық алмасу жылдамдығы орташа климаттық түрлерге қарағанда екі есе жоғары екенін және тропикалық шағын популяцияларда тиімді генетикалық дрейф айырмашылықтарға себеп бола алмайтынын көрсетті, бұл жерде тек мутация жылдамдығына тікелей температура әсері ғана түсіндіріледі. Гиллман және басқалар. (2009) 10 топқа және 29 туысқа жататын 260 сүтқоректі түрін зерттеді және цитохром В геніндегі алмасу жылдамдығы суық кеңістіктердегі және биіктіктердегі түрлермен салыстырғанда жылы кеңістіктердегі және биіктіктердегі түрлерде айтарлықтай жылдам екенін анықтады. Деректерді сыни түрде қарастыру нәтижесінде бұл жағдайдың гендердiң ауысуы немесе дене массасының өзгеруiмен байланысты емес екенi анықталды. Жалғыз мүмкіндіктер - қызыл патшайымның әсері немесе жылу градиенттерінің тікелей әсері (оның ішінде мүмкін, торпор / гибернация айырмашылығының әсері). Род (1992, 1978) "сүтқоректілердің әртүрлілігі өсімдіктердің әртүрлілігімен және иерархияда төменгі деңгейдегі поикилотермиялық жануарлармен анықталуы мүмкін" деп атап көрсеткен, яғни Қызыл патшайым әсерімен. Ол сондай-ақ сәулеленудің әсері, соның ішінде жарық сүт...

Тереңдік градиенттері

Терең теңіздегі түрлердің әртүрлілігі соңғы кезге дейін едәуір төмен бағаланды (мысалы, Бриггс 1994: теңіздегі жалпы әртүрлілік 200 000-нан аз). Біздің біліміміз әлі де өте бөлшектік болса да, кейбір соңғы зерттеулер түрлердің саны әлдеқайда көп екенін көрсетеді (мысалы, Grassle және Maciolek 1992: 10 миллион макроомыртқасыздар терең теңіздің жұмсақ түбіндегі шөгінділерде). Бұл фактілерді тексеру мүмкін екенін қосымша зерттеулер көрсетуі керек. Терең теңіздегі бай әртүрлілікті тиімді эволюциялық уақыт гипотезасымен түсіндіруге болады: температура төмен болғанымен, жағдайлар ұзақ уақыт бойы шамамен бірдей болды, әрине, жер бетіндегі сулардың көпшілігіне немесе бәріне қарағанда әлдеқайда үлкен.