Экоморфология
Экоморфология или экологическая морфология — это изучение связи между экологической ролью особи и ее морфологическими адаптациями. [ 1 ] Термин «морфологический» здесь употребляется в анатомическом контексте. Как на морфологию, так и на экологию организма прямо или косвенно влияет окружающая среда, и экоморфология направлена на выявление различий. [ 2 ] Текущие исследования делают упор на связь морфологии и экологической ниши путем измерения характеристик характеристик (например, скорости спринта, силы укуса и т. д.), связанного с ними поведения и результатов приспособленности в отношениях.
Текущие экоморфологические исследования сосредоточены на функциональном подходе и его применении в науке. Расширение этой области приветствует дальнейшие исследования в области дебатов о различиях между экологической и морфологической структурой организма .
Развитие экоморфологии
[ редактировать ]Корни экоморфологии уходят в конец 19 века. [ 3 ] Тогда описание и сравнение морфологических форм, в первую очередь для использования в птиц классификации , были в центре внимания морфологических исследований. Однако в 1930-х и 40-х годах морфология как область науки сократилась. Вероятно, это произошло из-за появления новых областей биологических исследований, ставших возможными благодаря новым методам. 1950-е годы привели не только к изменению подхода к морфологическим исследованиям, что привело к развитию эволюционной морфологии в форме теоретических вопросов, но и к возрождению интереса к этой области. [ 4 ] Высокоскоростная кинематография и рентгеновская кинематография стали позволять наблюдать за движениями частей, а электромиография позволяла наблюдать за интеграцией мышечной деятельности. В совокупности эти методологии позволили морфологам лучше вникать в тонкости своих исследований. Именно тогда, в 1950-х и 60-х годах, экологи начали использовать морфологические меры для изучения эволюционных и экологических вопросов. Кульминацией этого стало то, что Карр и Джеймс в 1975 году ввели термин «экоморфология». [ 5 ] В следующем году связь между морфологией позвоночных и экологией была окончательно установлена, заложив основы современной экоморфологии. [ 6 ] [ 7 ]
Экоморфология
[ редактировать ]Экоморфология и функциональная морфология
[ редактировать ]
Функциональная морфология отличается от экоморфологии тем, что изучает особенности, возникающие из формы на разных уровнях организации . [ 8 ] Экоморфология, с другой стороны, относится к тем особенностям, которые, как можно показать, вытекают из экологии, окружающей вид. Другими словами, функциональная морфология в значительной степени фокусируется на отношениях между формой и функцией, тогда как экоморфология интересуется формой и влияниями, из-за которых она возникает. Исследования функциональной морфологии часто исследуют взаимосвязь между формой скелетных мышц и физическими свойствами, такими как создание силы и подвижность суставов. [ 9 ] Это означает, что эксперименты по функциональной морфологии можно проводить в лабораторных условиях, тогда как экоморфологические эксперименты — нет. Более того, сами исследования функциональной морфологии не дают достаточных данных для того, чтобы делать выводы об адаптации вида к окружающей среде. Однако данные, полученные в результате этих исследований, могут поддержать и обогатить понимание экоморфологических адаптаций видов. [ 3 ] Например, была исследована взаимосвязь между организацией челюстно-рычажной системы, размером рта и формированием силы челюстных мышц и пищевым поведением солнечной рыбы. [ 10 ] Работы такого рода обеспечивают научную поддержку, казалось бы, интуитивным концепциям. Например, увеличение размера рта соответствует увеличению размера добычи. Однако существуют и менее очевидные тенденции. Размер добычи рыбы, по-видимому, коррелирует не столько с размером тела, сколько с характеристиками пищевого аппарата.
Поведенческие исследования
[ редактировать ]Вышеуказанная работа является лишь одним из примеров поведенческого исследования, основанного на экоморфологии. Исследования этого сорта становятся все более важными в этой области. Поведенческие исследования взаимосвязаны функциональной и экоморфологии. такие особенности, как двигательные способности птиц-собирателей, влияют на пищевые предпочтения. Исследования такого типа показали, что [ 11 ] Поведенческие исследования особенно распространены в рыболовстве и при изучении птиц. [ 12 ] Другие исследования пытаются связать экоморфологические данные с пищевыми привычками видов. Гриффен и Мосблэк (2011) исследовали различия в рационе питания и нормах потребления в зависимости от экоморфологии кишечника . [ 13 ] Действительно, было обнаружено, что объем кишечника положительно коррелирует с увеличением скорости метаболизма. Экоморфологические исследования часто можно использовать для определения присутствия паразитов в данном временно-пространственном контексте, поскольку присутствие паразитов может изменить использование среды обитания хозяина . [ 14 ]
Другая текущая работа в области экоморфологии сосредоточена на расширении базы знаний, чтобы позволить экоморфологическим исследованиям включать более широкий спектр сред обитания , таксонов и систем. Большая часть текущих работ также сосредоточена на интеграции экоморфологии с другими сравнительными областями, такими как филогенетика и онтогенетика, чтобы лучше понять эволюционную морфологию. [ 15 ]
Приложения экоморфологии
[ редактировать ]
Понимание экоморфологии необходимо при исследовании происхождения и причин биоразнообразия внутри вида . Экоморфология имеет фундаментальное значение для понимания изменений в морфологии видов , подмножества которых занимают разные экологические ниши , демонстрируют разные репродуктивные методы и обладают различными сенсорными модальностями. [ 15 ] [ 16 ] Исследования, проводимые на видах с высоким биоразнообразием, часто выясняют, в какой степени морфология видов зависит от их экологии. Костные рыбы часто используются для изучения экоморфологии из-за их долгой эволюционной истории, высокого биоразнообразия и многостадийного жизненного цикла. [ 15 ] Исследования морфологического разнообразия африканских цихлид, проведенные Фрайером и Айлсом, были одними из первых, продемонстрировавших экоморфологию. Во многом это связано с большим биоразнообразием цихлид , широким распространением, способностью занимать различные экологические ниши и очевидными морфологическими различиями. [ 17 ] Экоморфологию также часто используют для изучения палеосреды обитания вида и/или его эволюционной морфологии.
Определение палеомест обитания на основе экоморфологии
[ редактировать ]История того, как вид претерпел морфологические адаптации, чтобы лучше соответствовать своей экологической роли, может быть использована для того, чтобы сделать выводы о его палеосреде обитания . Морфология палеовидов, обнаруженных в определенном месте, помогает сделать выводы о предыдущем облике и свойствах этого места обитания. Исследования с использованием этого подхода широко проводились с использованием быков окаменелостей из-за их больших скелетов и обширной видовой радиации . [ 18 ] Пламмер и Бишоп провели исследование с использованием современных африканских быков, чтобы изучить палеосреду их обитания на основе их предпочтений в среде обитания. [ 19 ] Сильная корреляция, обнаруженная между филогенией коров и предпочтением среды обитания, позволяет предположить, что связь морфологии и среды обитания зависит от таксона . Имеющиеся данные также свидетельствуют о том, что дальнейшее изучение экоморфологии ранее существовавших мест обитания может быть полезно для определения филогенетического риска, связанного с видами, обитающими в конкретной среде обитания. [ 18 ]
Эволюционная морфология
[ редактировать ]Изучение эволюционной морфологии касается изменений морфологии видов с течением времени, чтобы лучше адаптироваться к окружающей среде. [ 3 ] [ 16 ] Эти исследования проводятся путем сравнения особенностей групп видов, чтобы дать историческое описание изменений в морфологии, наблюдаемых с изменениями в среде обитания. предыстория особенностей и гомологии Прежде чем можно будет наблюдать историю эволюционной морфологии, сначала должна быть известна вида. Эта область биологии служит лишь для номинального объяснения эволюционной биологии, поскольку для более глубокого объяснения истории вида требуется более глубокое объяснение эволюции внутри вида.
Экоморфология против предпочтений среды обитания
[ редактировать ]Были высказаны предположения, что корреляция между биоразнообразием видов и конкретной средой обитания может быть не обязательно обусловлена экоморфологией, а скорее сознательным решением, принятым видами, о переселении в экосистему, к которой их морфология лучше подходит. Однако в настоящее время нет исследований, которые предоставили бы конкретные доказательства в поддержку этой теории. Были проведены исследования для прогнозирования предпочтений среды обитания рыб на основе морфологии тела, но не удалось провести четкое различие между корреляцией и причинами предпочтения среды обитания рыб. [ 20 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Экоморфология» . О сайте.com. Архивировано из оригинала 14 мая 2013 г. Проверено 21 мая 2013 г.
- ^ Нортон, Стивен. «Роль экоморфологических исследований в сравнительной биологии рыб» (PDF) . Университет Южной Флориды.
- ^ Jump up to: а б с Бок, В.Дж. 1994. Концепции и методы экоморфологии. Журнал биологических наук 19: 403–413. [1]
- ^ Бир, Г. 1954. Археоптерикс и эволюция. Развитие науки 11: 160–170. [2]
- ^ Карр, Дж. Р. и Джеймс, Ф. К. 1975. Эко-морфологические конфигурации и конвергентная эволюция видов и сообществ; в области экологии и эволюции сообществ (ред.). М. Л. Коди и Дж. М. Даймонд. Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета. 258–291
- ^ Бок, В. 1977. На пути к экологической морфологии. Фогельварте 29: 127–135.
- ^ Лейслер, Б. 1977. Морфологические аспекты экологической специализации родов птиц. Американский зоолог 19 (3): 1014–1014. [3]
- ^ Бок, В. Ван Валхерт, Дж. 1965. Роль адаптивных механизмов в происхождении более высоких уровней организации . Систематическая биология 14 (4): 272–287. [4] [ мертвая ссылка ]
- ^ Бок, В., Г. Ланзавеккья и Р. Валвассори. 1991. Уровни сложности и организменной организации. Избранные симпозиумы и монографии УЗИ. Том 5 181–212. [5]
- ^ Уэйнрайт, ПК (1996). «Экологическое объяснение посредством функциональной морфологии: биология питания солнечных рыб». Экология . 77 (5): 1336–1343. дои : 10.2307/2265531 . JSTOR 2265531 .
- ^ Моермонд, Т. и Дж. Денслоу. 1983. Выбор фруктов у неотропических птиц: влияние типа и доступности фруктов на избирательность. Журнал экологии животных 52 (2): 407–420. [6]
- ^ Сиббинг, Ф., Л. Нагелькерке и Дж. Оссе. 1994. Экоморфология как инструмент рыболовства. Идентификация и экотипирование барбусов озера Тана (комплекс Barbus-Intermedius), Эфиопия. Нидерландский журнал сельскохозяйственных наук 42:77–85. Королевское общество Нидерландов Soc Agr Sci. [7]
- ^ Гриффен, Б.Д. и Х. Мосблэк. 2011. Прогнозирование различий в рационе питания и нормах потребления между видами и внутри них с использованием экоморфологии кишечника. Журнал экологии животных 80:854–63. [8]
- ^ Гудман, бакалавр искусств, и PTJ Джонсон. 2011. Экоморфология и болезни: загадочное влияние паразитизма на использование среды обитания хозяина, терморегуляцию и избегание хищников. Экология 92:542–548. [9]
- ^ Jump up to: а б с Нортон, С.Ф., Дж.Дж. Лушкович и П.Дж. Мотта. 1995. Роль экоморфологических исследований в сравнительной биологии рыб. Экологическая биология рыб 44:287–304. [10]
- ^ Jump up to: а б Морено-Ариас, Рафаэль А.; Блур, Пол; Кальдерон-Эспиноза, Марта Л. (2020). «Эволюция экологической структуры сообществ анолов во влажных тропических лесах северо-запада Южной Америки» . Зоологический журнал Линнеевского общества . 190 (1): 298–313. doi : 10.1093/zoolinnean/zlaa006 .
- ^ Фрайер, Г.Т. и Илс, Т.Д. Цихлиды великих озер Африки: их биология и эволюция. 1972. Оливер и Бойд, Корнельский университет. [11]
- ^ Jump up to: а б Скотт, Р.С. и В.А. Барр. 2014. Экоморфология и филогенетический риск: последствия для реконструкции среды обитания с использованием ископаемых быков. Журнал эволюции человека 73:47–57 [12]
- ^ Пламмер, Т.В., Бишоп, Л.К., Хертель, Ф. 2008. Предпочтение среды обитания современных африканских коров на основе морфологии астрагала: применение экоморфологии для реконструкции палеоэкологической среды. Журнал археологической науки 35 (11): 3016–3027 [13]
- ^ Чан, доктор медицинских наук, 2001. Экоморфология рыб: прогнозирование предпочтений среды обитания речных рыб на основе формы их тела. Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет. [14]
Бетц О. (2006), Экоморфология: интеграция формы, функции и экологии в анализе морфологических структур, Сообщения Немецкого общества общей и прикладной энтомологии 15, 409–416.