Свидетельства окраски для естественного отбора

редактировать

Ранние доказательства дарвинизма по окраске животных Естественный отбор заставил куропатку перейти от снежного камуфляжа зимой к разрушительной окраске, подходящей вересковой пустоши летом. Селективное разведение преобразовало теосинте маленькие шипы (слева) в современную кукурузу (справа). Дарвин утверждал, что эволюция работала аналогичным образом.

Окраска животных давала важные ранние доказательства эволюции посредством естественного отбора, в то время, когда прямых доказательств было мало. Во второй половине XIX века были обнаружены три основные функции окраски, которые впоследствии использовались в качестве доказательства отбора: камуфляж (защитная окраска); мимикрия, как Бейтсиан, так и Мюллериан ; и апосематизм.

статья Чарльза Дарвина О происхождении видов была опубликована в 1859 году, в которой обосновывалось косвенное доказательство того, что селекция селекционерами человека может привести к изменениям, и что, поскольку борьба за существование, этот естественный отбор должен иметь место. Но ему не хватало объяснения ни генетической изменчивости, ни того и другого, существенных для теории. Многие альтернативные теории были соответственно рассмотрены биологами, угрожая подорвать дарвиновскую эволюцию.

Некоторые из первых свидетельств были предоставлены современниками Дарвина, натуралистами Генри Уолтером Бейтсом и Фрицем Мюллером. Они описали формы мимикрии, которые теперь носят их имена, основываясь на своих наблюдениях за тропическими бабочками. Эти весьма специфические образцы окраски легко объясняются естественным отбором, поскольку хищники, такие как птицы, которые охотятся на зрение, чаще ловят и убивают насекомых, которые менее хорошо имитируют неприятные модели, чем те, которые лучше имитируют; но закономерности иначе объяснить трудно. Дарвинисты, такие как Альфред Рассел Уоллес и Эдвард Бэгналл Поултон, а в XX веке Хью Котт и Бернард Кеттлвелл, искали доказательства того, что естественный отбор происходил. Уоллес отметил, что снежный камуфляж, особенно оперение и шерсть, которые менялись в зависимости от времени года, предлагает очевидное объяснение как приспособление для маскировки. В книге Поултона 1890 года Цвета животных, написанной во время наихудшего периода дарвинизма, в качестве аргумента в пользу естественного отбора использовались все формы окраски. Котт описал множество видов маскировки, и в частности его рисунки совпадающей разрушительной окраски у лягушек убедили других биологов, что эти обманчивые отметины были результатом естественного отбора. Кеттлвелл экспериментировал с эволюцией берёзовой пяденицы, показывая, что этот вид адаптировался, поскольку загрязнение изменило окружающую среду ; это предоставило неопровержимые доказательства дарвиновской эволюции.

Содержание

  • 1 Контекст
  • 2 Камуфляж
    • 2.1 Снежный камуфляж
    • 2.2 Совпадающая деструктивная окраска
    • 2.3 Промышленный меланизм
  • 3 Мимикрия
    • 3.1 Бейтсиан
    • 3.2 Мюллериан
  • 4 Апосематизм
  • 5 Защита дарвинизма
  • 6 Примечания
  • 7 Ссылки

Контекст

Чарльз Дарвин опубликовал О происхождении видов в 1859 году, утверждая, что эволюция в природе должна быть вызвана естественным отбором, точно так же, как породил домашних животных и сорта сельскохозяйственных культур искусственный отбор. Теория Дарвина радикально изменила общественное и научное мнение о развитии жизни. Однако ему не хватало доказательств и объяснений некоторых важнейших компонентов эволюционного процесса. Он не мог объяснить источник вариации признаков внутри вида и не имел механизма, который мог бы точно передавать признаки от одного поколения к другому. Это сделало его теорию уязвимой; альтернативные теории изучались во время затмения дарвинизма ; и поэтому дарвиновские полевые натуралисты, такие как Уоллес, Бейтс и Мюллер, искали четкие доказательства того, что естественный отбор действительно имел место. Легко наблюдаемая окраска животных вскоре предоставила убедительные и независимые доказательства, основанные на маскировке, мимикрии и апосематизме, что естественный отбор действительно работает. Историк науки Питер Дж. Боулер писал, что теория Дарвина

была также распространена на более широкие темы защитного сходства и мимикрии, и это было ее величайший триумф в объяснении адаптации.

Камуфляж

Снежный камуфляж : Песец в основном коричневый летом, весь белый зимой.

Снежный камуфляж

В В своей книге 1889 года Дарвинизм натуралист Альфред Рассел Уоллес считал белую окраску арктических животных. Он записал, что песец, заяц, горностай и белая куропатка меняют свой цвет в зависимости от сезона, и дал «очевидное объяснение»: что это было для сокрытия. Современный орнитолог У.Л.Н. Тикелл, рассматривая предложенные объяснения белого оперения у птиц, пишет, что у куропаток «трудно избежать вывода, что загадочное коричневое летнее оперение становится помехой для снега, и поэтому белое оперение становится помехой для снега. еще одна загадочная адаптация ". Тем не менее, отмечает он, «несмотря на зимнее оперение, многие куропатки в северо-восточной Исландии гибнут кречетами всю зиму».

В последнее время уменьшение снежного покрова в Польше привело к на глобальное потепление, отражается в уменьшении процента белых ласок, которые становятся белыми зимой. В период с 1997 по 2007 год количество дней со снежным покровом сократилось вдвое, и всего лишь 20 процентов ласок носили белые зимние пальто. Было показано, что это результат естественного отбора хищниками, использовавшими несоответствие маскировки.

Совпадающая деструктивная окраска

Рисунки Хью Котта «совпадающей деструктивной окраски» сформировали «убедительные аргументы» в пользу естественный отбор. Слева: активен; справа: в состоянии покоя, отметки совпадают.

По словам исследователей камуфляжа Иннес Катхилл и А. Секели, английского зоолога и специалиста по камуфляжу Хью Котт Книга 1940 года Адаптивная окраска животных предоставила «убедительные аргументы в пользу ценности окраски для выживания и в отношении адаптации в целом в время, когда естественный отбор был далеко не универсальным. принят в рамках эволюционной биологии ". В частности, они утверждают, что «совпадающая деструктивная окраска» (одна из категорий Котта) «сделала рисунки Котта наиболее убедительным доказательством того, что естественный отбор увеличивает выживаемость за счет разрушительной маскировки ». Котт объяснил, обсуждая «маленькую лягушку, известную как Megalixalus fornasinii » в своей главе о совпадающей деструктивной окраске, что «только когда образец рассматривается в связи с нормальным отношением лягушки к отдыху, это замечательно. природа становится очевидной... Таким образом, отношение и очень яркая цветовая гамма объединяются, чтобы произвести необычный эффект, обманчивый вид которого зависит от разделения всей формы на две резко контрастирующие области коричневого и белого. Если рассматривать отдельно, ни одна из частей не похожа на часть лягушки. Вместе в природе бросается в глаза одна только белая конфигурация. Это выделяется и отвлекает внимание наблюдателя от истинной формы и контура тела и придатков, на которые оно наложено ». Котт пришел к выводу, что эффект был сокрытием «до тех пор, пока ложная конфигурация распознается, а не реальная». Такие узоры, как подчеркивал Котт, воплощают в себе значительную точность, поскольку маркировка должна точно совпадать, чтобы маскировка работала. Описание Котта и, в частности, его рисунки убедили биологов, что отметины и, следовательно, камуфляж должны иметь ценность для выживания (а не возникать случайно); и, кроме того, как указывают Катхилл и Секели, тела животных, которые имеют такие узоры, действительно должны были сформироваться в результате естественного отбора

Бернард Кеттлвелл утверждал, что изменения в частотах светлой и темной морфов берёзовой бабочки, Biston betularia были прямым доказательством естественного отбора.

Промышленный меланизм

Между 1953 и 1956 годами генетик Бернард Кеттлвелл экспериментировал с эволюцией берёзовой пяденицы.. Он представил результаты, показывающие, что в загрязненном городском лесу с темными стволами деревьев темные бабочки выживают лучше, чем светлые, вызывая промышленный меланизм, тогда как в чистом сельском лесу с более светлыми стволами светлые бабочки выживают лучше, чем темные.. Подразумевалось, что выживание было вызвано маскировкой на подходящем фоне, когда хищники, охотящиеся на глаз (насекомоядные птицы, такие как большие синицы, использованные в эксперименте), выборочно ловили и убивали менее хорошо замаскированных бабочек.. Результаты были очень противоречивыми, и с 2001 года Майкл Майерус тщательно повторил эксперимент. Результаты были опубликованы посмертно в 2012 году, подтвердив, что работа Кеттлвелла «наиболее прямое свидетельство» и «один из самых ярких и легко понимаемых примеров дарвиновской эволюции в действии».

Мимикрия

Мормон обыкновенная (Papilio polytes) Роза обыкновенная (Pachliopta aristolochiae) Бабочка Papilio polytes (слева) имитирует невкусный Pachliopta aristolochiae (справа).

Батезиан

Батезианская мимикрия, названная в честь натуралиста XIX века Генри Уолтер Бейтс, который впервые заметил эффект в 1861 году, «приводит множество прекрасных примеров естественного отбора» в действии. Эволюционный энтомолог Джеймс Маллет отметил, что мимикрия была «возможно самой старой дарвиновской теорией, не относящейся к Дарвину». Вдохновленный «Происхождением видов», Бейтс осознал, что неродственные амазонские бабочки похожи друг на друга, когда они жили в одних и тех же областях, но имели разную окраску в разных местах Амазонки, что могло быть вызвано только адаптацией.

Мюллеров

Мюллерова мимикрия, в которой два или более неприятных вида, у которых есть один или несколько хищников, стали имитировать предупреждающие сигналы друг друга, была явно адаптивной; Фриц Мюллер описал эффект в 1879 году в отчете, известном тем, что впервые использовал математический аргумент в эволюционной экологии, чтобы показать, насколько мощно влияние естественных

Предупреждающая окраска защищает ядовитую стрелу-лягушку Dendrobates leucomelas.

Апосематизм

В 1867 году в письме Дарвину Уоллес описал предупреждающую окраску. Эволюционный зоолог Джеймс Маллет отмечает, что это открытие «довольно нелогично» последовало, а не предшествовало рассказам о мимикрии Бейтса и Мюллера, которые оба полагаются на существование и эффективность предупреждающей окраски. Яркие цвета и рисунки животных с сильной защитой, такой как токсины, рекламируются хищникам, честно сигнализируют о том, что животное не заслуживает нападения. Это напрямую увеличивает репродуктивную пригодность потенциальной жертвы, обеспечивая сильное селективное преимущество. Таким образом, наличие однозначной предупреждающей окраски является явным свидетельством действующего естественного отбора.

Защита дарвинизма

Предупреждающая окраска «бразильского скунса» в Эдварде Бэгнал Поултон Цвета животных, 1890

Книга Эдварда Бэгнала Поултона 1890 года, Цвета животных, переименовала концепцию предупреждающих цветов Уоллеса в «апосематическую» окраску, а также в вспомогательную Непопулярные тогда теории Дарвина о естественном отборе и половом отборе. Объяснения окраски, которые дает Поултон, решительно дарвиновские. Например, об апосематической окраске он писал, что

На первый взгляд существование этой группы кажется трудностью на пути к общей применимости теории естественного отбора. Предупреждающие цвета, кажется, приносят пользу потенциальным врагам, а не самим заметным формам, а происхождение и рост персонажа, предназначенного исключительно для преимущества некоторых других видов, не могут быть объяснены теорией естественного отбора. Но это заметное животное получает большую пользу от его предупреждающих знаков. Если бы он походил на свое окружение, как представители другого класса, он был бы подвержен множеству случайных или экспериментальных дегустаций, и в нем не было бы ничего, что могло бы запечатлеть память врага и, таким образом, предотвратить постоянное разрушение. лиц. Предупреждающие цвета предназначены для помощи в обучении врагов, позволяя им легко узнавать и запоминать животных, которых следует избегать. Огромное преимущество, предоставляемое выдающимся видам, становится очевидным, если вспомнить, что такое легкое и успешное образование означает образование, предполагающее лишь небольшую жертву жизни ».

Поултон резюмировал свою приверженность дарвинизму как объяснение бейтсовской мимикрии в одно предложение: «Каждый шаг в постепенно увеличивающемся изменении имитации в сторону особо защищенной формы был бы преимуществом в борьбе за существование».

Историк науки Питер Дж. Боулер прокомментировал, что Поултон использовал свою книгу, чтобы жаловаться на отсутствие внимания экспериментаторов к тому, что естествоиспытатели (такие как Уоллес, Бейтс и Поултон) могли легко увидеть, как адаптивные особенности. Боулер добавил, что «тот факт, что адаптивное значение окраски (sic) было широко оспорено. указывает, насколько далеко развились антидарвиновские чувства. Только естествоиспытатели, такие как Поултон, отказались сдаваться, будучи убеждены, что их наблюдения показали обоснованность выбора, какими бы ни были теоретические проблемы ».

Примечания

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-15 03:42:52
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте