Симпатрия

Не путать с сочувствием .

Симпатрические растения кувшина , Непентес Джамбан (слева) и Nepenthes Lingulata (справа) в Суматран верхнем лесах

В биологии два родственных вида или популяции считаются симпатрическими , когда они существуют в одной и той же географической области и, таким образом, часто сталкиваются друг с другом. Первоначально межрединирующая популяция, которая расщепляется на два или более различных видов, разделяющих общий диапазон, иллюстрирует симпатическое видообразование . Такое видообразование может быть продуктом репродуктивной изоляции , которая не позволяет гибридному потомству быть жизнеспособным или способным воспроизводить, тем самым снижая поток генов , что приводит к генетической дивергенции. Симпатрическое видообразование может, но не должно возникать через вторичный контакт, который относится к видообразом или дивергенции в аллопатрии, за которым следует расширения диапазона, ведущие к области симпатизма. Симпатрические виды или таксоны в вторичном контакте могут или не могут переходить .

Типы населения

В природе существуют четыре основных типа паров населения. Симпатрические популяции (или виды) контрастируют с парапатрическими популяциями, которые связываются друг с другом в соседних, но не общих диапазонах и не мешают; Перипатрические виды, которые разделены только областями, в которых ни один организм не происходит; и аллопатрические виды, которые встречаются в совершенно разных диапазонах, которые не являются ни прилегающими, ни перекрывающимися. Аллопатрические популяции, изолированные друг от друга географическими факторами (например, горные хребты или водоема) могут испытывать генетические - и, в конечном счете, фенотипическими, в ответ на их различную среду. Это может стимулировать аллопатрическое видообразование , которое, возможно, является доминирующим способом видообразования.

Развивающиеся определения и споры

Отсутствие географической изоляции в качестве окончательного барьера между симпатрическими видами привело к противоречию среди экологов, биологов, ботаников и зоологов относительно обоснованности этого термина. Таким образом, исследователи давно обсуждают условия, при которых симпатрит действительно применяется, особенно в отношении паразитизма . Поскольку паразитические организмы часто обитают в нескольких хозяевах в течение жизненного цикла, эволюционный биолог Эрнст Мейр заявил, что внутренние паразиты, существующие в разных хозяевах, демонстрируют аллопатрии, а не симпатизм. Сегодня, однако, многие биологи считают, что паразиты и их хозяева симпатрическими (см. Примеры ниже). И наоборот, зоолог Майкл Д.Д. Уайт считал симпатическим делом населения, если генетическое межконтегическое скрещивание было жизнеспособным в перекрытии среды обитания. Это может быть дополнительно указано как симпатрит, возникающий в пределах одного дем ; То есть репродуктивные люди должны иметь возможность найти друг друга в одной и той же популяции, чтобы быть симпатрическими.

Другие ставят под сомнение способность симпатрии привести к полному видообразом: до недавнего времени многие исследователи считали ее несуществующей, сомневаясь в том, что один только отбор может создать разрозненные, но не географически разделенные виды. В 2003 году биолог Карен Маккой предположила, что симпатрий может действовать как способ видообразования только тогда, когда «вероятность спаривания между двумя людьми зависят от [s] [исключительно] от их генотипов, [и гены] рассеиваются во всем диапазоне популяции В период размножения ». По сути, симпатическое видообразование требует, чтобы очень сильные силы естественного отбора действовали на наследственные признаки, так как нет географической изоляции для помощи в процессе расщепления. Тем не менее, недавние исследования начали указывать на то, что симпатическое видообразование не так редко, как когда -то предполагалось.

Синтопия

Северный хохлатый Ньют (вверху) и мраморный Ньют (вниз) являются симпатрическими в западной Франции, но только редко разделяют одни и те же пруды размножения в синтопии .

Синтопия - это особый случай симпатрии. Это означает возникновение сустава двух видов в одной и той же среде обитания одновременно. Так же, как более широкий термин, «синтопия» используется специально для близких видов, которые могут гибридизировать или даже быть родственными видами . Симпатрические виды встречаются вместе в одном и том же регионе, но не обязательно разделяют те же населенные пункты, что и синтопические виды. Области синтопии представляют интерес, потому что они позволяют изучать, насколько похожи виды могут сосуществовать, не ошеломляя друг друга.

Например, было обнаружено, что два вида Bat Myotis auriculus и M. evotis синтопические в Северной Америке. Напротив, мраморный Ньют и северный хохлатый Ньют имеют большой симпатрический диапазон в Западной Франции, но различаются по предпочтениям среды обитания и только редко встречаются синтопически в одних и тех же прудах.

Симпатическое видообразование

Разные способы видообразования

Основная статья: симпатическое видообразование

Отсутствие географического ограничения в изолировании симпатрических популяций подразумевает, что новые виды избегают межзовирования с помощью других механизмов. Прежде чем завершить видообразование, две расходящиеся популяции могут по -прежнему производить жизнеспособное потомство. По мере того, как видообразование прогрессирует, изолирующие механизмы , такие как несовместимость GAMETIC, которая производит оплодотворение невозможным яйца, выбираются для увеличения репродуктивного разрыва между двумя популяциями.

Виды дискриминация

Симпатрические группы часто демонстрируют большую способность различать свои собственные виды и другие близкородственные виды, чем аллопатрические группы. Это показано в изучении гибридных зон . Это также очевидно в различиях в уровнях презиготической изоляции (факторами, которые предотвращают образование жизнеспособной зиготы ) как в симпатрических, так и в аллопатрических популяциях. Существует две основные теории, касающиеся этого процесса: 1) дифференциальный слияние, которое предполагает, что только популяции с острой способностью различать виды будут сохраняться в симпатрии; и 2) смещение характера , что подразумевает, что различительные характеристики будут повышены в областях, где виды совпадают, чтобы облегчить дискриминацию.

Подкрепление

Подкрепление - это процесс, с помощью которого естественный отбор усиливает репродуктивную изоляцию. При симпатии усиление увеличивает дискриминацию видов и сексуальную адаптацию, чтобы избежать неадаптивной гибридизации и поощрять видообразование. Если гибридные потомки либо стерильные, либо менее подходящие, чем негибридные потомство, против того, как будет выбран спаривание между членами двух разных видов. Естественный отбор уменьшает вероятность такой гибридизации, выбирая способность идентифицировать товарищи по собственным видам из -за других видов.

Репродуктивное смещение персонажа

Репродуктивное смещение характера укрепляет репродуктивные барьеры между симпатрическими видами, поощряя дивергенцию признаков, которые имеют решающее значение для воспроизведения. Дивергенция часто отличается от ассортативного спаривания между людьми двух видов. Например, дивергенция в сопряженных сигналах двух видов ограничит гибридизацию, снижая способность идентифицировать человека второго вида как потенциального партнера. Поддержка гипотезы репродуктивного смещения характера связана с наблюдениями симпатрических видов в перекрывающихся местах обитания в природе. Повышенная презиготическая изоляция, которая связана с репродуктивным смещением характера, наблюдалось в цикадах рода Magicicada , Stickleback Fish и цветущих растений рода Phlox .

Дифференциальный слияние

Альтернативным объяснением дискриминации видов в симпатрии является дифференциальное слияние. Эта гипотеза гласит, что из многих видов исторически вступали в контакт друг с другом, единственные, которые сохраняются в симпатирии (и, следовательно, сегодня видны), - это виды с сильной дискриминацией со спариванием. С другой стороны, предполагается, что виды, в которых отсутствует сильная дискриминация со спариванием, сливались во время контакта, образуя один отдельный вид.

Дифференциальный слияние менее широко признан, чем смещение характера, и некоторые из его последствий опровергаются экспериментальными данными. Например, дифференциальное слияние подразумевает большую постзиготическую изоляцию среди симпатрических видов, поскольку это функционирует для предотвращения слияния между видами. Тем не менее, Coyne и ORR обнаружили равные уровни постзиготической изоляции среди симпатрических и аллопатрических видов в тесно связанной Drosophila . Тем не менее, дифференциальное слияние остается возможным, хотя и не полным, способствует дискриминации видов.

Примеры

Симпатрии все чаще свидетельствуют о текущих исследованиях. Из -за этого симпатическое видообразование , которое когда -то было высоко обсуждено среди исследователей, постепенно завоевывает доверие как жизнеспособную форму видообразования.

Orca: частичный симпатрий

Несколько отдельных типов убийственных китов ( Orcinus orca ), которые характеризуются множеством морфологических и поведенческих различий, живут в симпатрии по всей Северной Атлантике, северной части Тихого океана и Антарктики. В северной части Тихого океана три популяции китов , называемые «переходными», «резидентами» и «оффшор», демонстрируют частичное симпатизм, пересекающие пути с относительной частотой. Результаты недавнего генетического анализа с использованием мтДНК указывают на то, что это связано с вторичным контактом, в котором три типа сталкивались друг с другом после двунаправленной миграции «оффшорных» и «резидентов» между Северной Атлантикой и Северной Тихой Тихой Тихой. Поэтому частичное симпатизм в этих китах не является результатом видообразования. Кроме того, популяции убийц китов, состоящих из всех трех типов, были задокументированы в Атлантике, подтверждая, что между ними происходит межрединирование. Таким образом, вторичный контакт не всегда приводит к общей репродуктивной изоляции , как часто было предсказано.

Отличная пятнистая кукушка и сорока: паразитизм выводка

Отличная пятнистая кукушка , симпатрическая с сорока

Паразитическая великая пятнистая кукушка ( калькулятор Glandarius ) и ее хозяин совокупности , родные в Южной Европе, являются полностью симпатрическими видами. Тем не менее, продолжительность их симпатрии варьируется в зависимости от местоположения. Например, отличные пятнистые кукушки и их хозяева сорока в Хойя -де -Гаудикс , Южный Испания, прожили в симпатрии с начала 1960 -х годов, в то время как виды в других местах в последнее время стали симпатрическими. Великие пятнистые кукушки, когда в Южной Африке являются симпатрическими, как минимум с 8 видами звездочки и 2 воронами, Pied Crow и Cape Crow .

Великолепная пятнистая кукушка демонстрирует паразитизм выводка , положив имитированную версию яйца сорока в гнезде со сороками. Поскольку яйца кукушки выносливы перед яйцами со сороками, птенцы сорока должны конкурировать с вынуждением кукушки за ресурсы, предоставленные матерью сорока. Эта связь между кукушкой и сороком в различных местах может быть охарактеризована как недавно симпатрическая или древняя симпатрическая. Результаты эксперимента Soler and Moller (1990) показали, что в областях древнего симпатрии (виды в сожительстве на протяжении многих поколений) сороки с большей вероятностью отвергли большую часть яиц с кукуру в идентификации яичного типа. В областях недавнего симпатрии сороки отвергли сравнительно меньше яиц кукушки. Таким образом, симпатрит может вызвать коэволюцию , с помощью которой оба вида подвергаются генетическим изменениям из -за селективного давления, которое один вид оказывает на другой.

Acromyrmex Ant: изоляция грибковых садов

Муравьи-листовые муравьи защищают и питают различные виды грибков как источник пищи в системе, известной как муравей-муравей-мудюризм . Муравьи -листовые муравьи, принадлежащие к роду AcroMyrMex, известны своей взаимной взаимосвязью с базидиомицета грибами . Муравьиные колонии тесно связаны с их колониями грибков и могут совместно развиваться с последовательной вертикальной линией грибов в отдельных колониях. Популяции муравьев защищаются от горизонтальной передачи иностранных грибов в их грибковую колонию, так как эта передача может привести к конкурентному стрессу на местном грибковом саду. Захватчики идентифицируются и удаляются муравьями колонии, ингибируя конкуренцию и грибковое междостроение. Эта активная изоляция отдельных популяций помогает поддерживать генетическую чистоту грибковой колонии, и этот механизм может привести к симпатрическому видообразованию в общей среде обитания.

Смотрите также

• Эволюционное давление
• Кольцевые виды
• Выбор
• Пьерис Итерацея

Библиография

• Бот, ANM; REHNER, SA & BOOMSMA, JJ (октябрь 2001 г.). «Частичная несовместимость между муравьями и симбиотическими грибами у двух симпатрических видов акромирмексных муравьев». Эволюция ​ 55 (10): 1980–1991. doi : 10.1111/j.0014-3820.2001.tb01315.x . JSTOR   2680446 . PMID   11761059 . S2CID   25817643 .
• Койн, Джерри А. и Орр, Х. Аллен (март 1989 г.). «Модели видообразования у дрозофилы». Эволюция ​ 43 (2): 362–381. doi : 10.1111/j.1558-5646.1989.tb04233.x . JSTOR   2409213 . PMID   28568554 . S2CID   1678429 .
• Dieckmann, U. & Doebeli, M. (июль 1999 г.). «О происхождении видов симпатрическим видообразом» (PDF) . Природа . 400 (6742): 354–357. Bibcode : 1999natur.400..354d . doi : 10.1038/22521 . PMID   10432112 . S2CID   4301325 .
• Foote, ad; Морин, Пенсильвания; Дурбан, JW; и др. (Сентябрь 2011). «Из Тихого океана и обратно: понимание матрилинейной истории экотипов китовых китов тихоокеанского региона» . Plos один . 6 (9): E24980. Bibcode : 2011ploso ... 624980f . doi : 10.1371/journal.pone.0024980 . PMC   3176785 . PMID   21949818 .
• Futuyma, DJ (2009). Эволюция (2 -е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates . ISBN  978-0-87893-223-8 .
• McCoy, KD (сентябрь 2003 г.). "Симпатическое видообразование у паразитов - что такое симпатрит?" Полем Тенденции в паразитологии . 19 (9): 400–404. doi : 10.1016/s1471-4922 (03) 00194-6 . PMC   7129588 . PMID   12957516 .
• NOOR, MAF (ноябрь 1999). «Подкрепление и другие последствия симпатрии» (PDF) . Наследственность . 83 (5): 503–508. doi : 10.1038/sj.hdy.6886320 . PMID   10620021 . S2CID   26625194 .
• Робертс, А .; Tarboton, W. (2011). Руководство Робертса по гнездам и яйцам южноафриканских птиц . ДЖОН ВОЛККЕР БРИБОВЫЙ Книжный Фонд. ISBN  978-0-620-50629-8 .
• Soler, M. & Moller, AP (февраль 1990 г.). «Продолжительность симпатрии и коэволюции между великой пятнистой кукушкой и ее хозяином сорока». Природа . 343 (6260): 748–750. Bibcode : 1990natur.343..748s . doi : 10.1038/343748a0 . S2CID   4326684 .