Введение

Перемещение признаков – это явление, при котором различия между сходными видами, ареалы которых географически перекрываются, усиливаются в регионах, где виды сосуществуют, но уменьшаются или исчезают там, где ареалы видов не перекрываются. Эта закономерность является результатом эволюционных изменений, обусловленных биологической конкуренцией между видами за ограниченный ресурс (например, пищу). Обоснование перемещения признаков исходит из принципа конкурентного исключения, также известного как закон Гаузе, который утверждает, что для сосуществования в стабильной среде два конкурирующих вида должны различаться по своим экологическим нишам; без дифференциации один вид вытеснит или исключит другой посредством конкуренции. Уильям Л. Браун-младший и Э. О. Уилсон впервые четко объяснили перемещение признаков в 1956 году: «Два близкородственных вида имеют перекрывающиеся ареалы. В частях ареала, где один вид встречается в одиночку, популяции этого вида похожи на другой вид и могут быть даже очень трудно отличимы от него. В области перекрытия, где два вида встречаются вместе, популяции более расходятся и легко различимы, то есть они «смещают» друг друга по одному или нескольким признакам. Признаки могут быть морфологическими, экологическими, поведенческими или физиологическими; предполагается, что они имеют генетическую основу». Браун и Уилсон использовали термин «перемещение признаков» для обозначения случаев как репродуктивного перемещения признаков, или усиления репродуктивной изоляции, так и экологического перемещения признаков, обусловленного конкуренцией. Оно играет важную роль в структурировании сообществ, включая адаптивные радиации, такие как фауны рыб-цихлид в рифтовых озерах Восточной Африки. Оно также играет роль в видообразовании посредством усиления, так что аллопатрические популяции, перекрывающиеся в симпатрии, демонстрируют большую дивергенцию признаков. Результаты многочисленных исследований подтверждают, что перемещение признаков часто влияет на эволюцию способов добычи ресурсов среди членов экологической гильдии. Конкурентное освобождение, определяемое как расширение экологической ниши в отсутствие конкурента, по сути является зеркальным отражением перемещения признаков. Браун и Уилсон также описали его следующим образом: «Два близкородственных вида различаются, когда встречаются вместе, но когда один из пары встречается в одиночку, он сближается со вторым, вплоть до того, что в некоторых признаках почти идентичен ему». Существование перемещения признаков свидетельствует о том, что экологические ниши двух видов не полностью совпадают. После распространения этой концепции перемещение признаков рассматривалось как важная сила, структурирующая экологические сообщества, и биологи выявили множество примеров. Однако в конце 1970-х и начале 1980-х годов роль конкуренции и перемещения признаков в структурировании сообществ была поставлена под сомнение, и ее значимость была значительно снижена. Многие сочли ранние примеры неубедительными и предположили, что это редкое явление. Критика ранних исследований включала отсутствие строгости в статистическом анализе и использование недостаточно обоснованных признаков. К ним относятся: (1) различия между симпатрическими таксонами больше, чем можно было бы ожидать случайно; (2) различия в состояниях признаков связаны с различиями в использовании ресурсов; (3) ресурсы ограничены, и межвидовая конкуренция за эти ресурсы является функцией сходства признаков; (4) распределение ресурсов одинаково в симпатрии и аллопатрии, так что различия в состояниях признаков не связаны с различиями в доступности ресурсов; (5) различия должны были развиться на месте; (6) различия должны иметь генетическую основу.

Примеры

Исследования были проведены на широком разнообразии таксонов – несколько групп внесли непропорционально большой вклад в понимание смещения признаков: хищные млекопитающие, галапагосские вьюрки, ящерицы-анолы на островах, трехспинные колюшки и улитки. Однако, когда один из видов встречался в одиночку на меньшем острове, размер клюва был промежуточным по сравнению с ситуацией, когда оба вида сосуществовали. Большинство исследований смещения признаков сосредоточены на морфологических различиях в кормовом аппарате, а не на различиях, связанных с использованием среды обитания. Тем не менее, сравнение использования микрообитаний и морфологических адаптаций западного и восточного скального пищухи показывает, что эти два вида демонстрируют пространственную сегрегацию ниш в дополнение к трофической сегрегации ниш. Часто предполагается, что близкородственные виды более склонны к конкуренции, чем более отдаленно родственные, поэтому многие исследователи изучают смещение признаков среди видов одного рода. Два вида вьюрков (Geospiza fuliginosa и G. difficilis) потребляют больше цветочного нектара на островах, где отсутствует плотницкая пчела (Xylocopa darwini), чем на островах, где пчелы присутствуют. Отдельные вьюрки, собирающие нектар, меньше, чем особи того же вида, которые не собирают нектар. Многие исследования измеряли перекрытие ниш (часто проявляющееся в рационе) между близкородственными видами, иногда обнаруживая сильное расхождение ниш, которое наблюдается даже при широком перекрытии ниш. Определенные периоды расхождения в диете рассматриваются как основная причина адаптивного расхождения в морфологии и эффективности птичьих видов, что может быть связано с периодами нехватки пищи. Между группами вьюрков наблюдалась низкая конкуренция. Эти результаты обусловлены корреляцией между значительными различиями в рационе и крупными адаптивными различиями в морфологии клюва. Однако при схожих уровнях филогенетической близости вьюрков наблюдалось продолжающееся расхождение, перекрытие диеты и конкуренция.

Рептилии

Род ящериц *Анолис* на островах Карибского бассейна также стал объектом многочисленных исследований, изучающих роль конкуренции и смещения признаков в структуре сообществ. На островах Малых Антильских островов могут существовать только виды *Анолиса* разных размеров, и относительная значимость смещения признаков по сравнению с размером при колонизации для определения успеха инвазии была предметом изучения и дискуссий.

Амфибии

Апалачские саламандры Plethodon hoffmani и P. cinereus не проявляют морфологических различий, особенностей питания или различий в использовании ресурсов среди аллопатрических популяций; однако, когда эти виды встречаются в симпатрии, они демонстрируют морфологическую дифференциацию, связанную с разделением по размеру добычи. В тех местах, где эти два вида сосуществуют, у P. hoffmani более быстрое смыкание челюстей, необходимое для крупной добычи, а у P. cinereus – более медленное, но сильное, для мелкой добычи. Другие исследования выявили виды саламандр рода Plethodon, демонстрирующие смещение признаков, вызванное агрессивным поведенческим взаимодействием, а не конкуренцией за ресурсы. Иными словами, морфологическое смещение признаков между этими двумя видами обусловлено агрессивным взаимодействием между ними, а не использованием различных пищевых ресурсов.

Молюски

На острове Окинава вид улиток Satsuma largillierti обитает на восточной половине острова, а вид Satsuma eucosmia – на западной. Обе популяции сосуществуют в симпатрии вдоль середины острова, где наблюдается значительная разница в длине пениса у этих видов в зоне их совместного обитания. Длина пениса улиток демонстрирует расхождение, что указывает на репродуктивное смещение этого признака.

Рыба

Трехспинные колюшки (Gasterosteus spp.) в послеледниковых озерах западной Канады внесли значительный вклад в недавние исследования перемещения признаков. Как наблюдения за естественными популяциями, так и экспериментальные исследования показывают, что когда два недавно образовавшихся вида встречаются в одном озере, происходит отбор двух морфологий: пелагической формы, питающейся в открытой воде, и бентосной формы, питающейся на дне озера. Они различаются по размеру, форме, а также по количеству и длине жаберных гребней, что связано с расхождением в их диете. Гибриды между этими двумя формами подвергаются отбору против. Когда в озере обитает только один вид, эта рыба проявляет промежуточную морфологию. Исследования других видов рыб также показали схожие закономерности отбора в пользу бентосных и пелагических морфологий.

млекопитающие

Интродуцированные виды также предоставили недавние "естественные эксперименты" для изучения того, как быстро смещение экологических ниш может влиять на эволюционные изменения. Это смещение было зафиксировано в ходе десятилетнего исследования, демонстрируя, что конкуренция способна вызывать быстрые эволюционные изменения.