Вихрь вымирания

Вихри вымирания — это класс моделей, с помощью которых биологи , генетики и экологи могут понять динамику и классифицировать вымирания в контексте их причин. Эта модель показывает события, которые в конечном итоге приводят к тому, что небольшие популяции становятся все более уязвимыми по мере их стремительного исчезновения. Разработанная М.Э. Гилпином и М.Е. Суле в 1986 году, в настоящее время существует четыре класса вихрей затухания. ^[1] Первые два (R и D) касаются факторов окружающей среды , которые влияют на уровень экосистемы или сообщества , таких как беспокойство , загрязнение , утрата среды обитания и т. д. Тогда как вторые два (F и A) касаются генетических факторов, таких как инбредная депрессия. а также аутбридинг, депрессия , генетический дрейф и т. д.

Виды вихрей

R-вихрь : R-вихрь возникает, когда возникает возмущение, которое способствует уменьшению размера популяции (N) и соответствующему увеличению изменчивости (Var(r)). Это событие может сделать популяции уязвимыми для дополнительных нарушений, что приведет к дальнейшему уменьшению численности популяции (N) и дальнейшему увеличению изменчивости (Var(r)). Ярким примером этого может быть нарушение соотношения полов в популяции вдали от оптимального вида. ^{[ нужна ссылка ]}
D-вихрь : D-вихрь инициируется, когда размер популяции (N) уменьшается, а изменчивость (Var(r)) увеличивается, так что пространственное распределение (D) популяции увеличивается и популяция становится «пятнистой» или фрагментированной . Внутри этих фрагментов скорость локального вымирания увеличивается, что за счет положительной обратной связи еще больше увеличивает D.
F-вихрь : F-вихрь инициируется уменьшением размера популяции (N), что приводит к уменьшению гетерозиготности и, следовательно, к уменьшению генетического разнообразия. Уменьшение размера популяции делает последствия генетического дрейфа более заметными, что приводит к повышенному риску инбридинговой депрессии и увеличению генетической нагрузки популяции , что со временем приведет к вымиранию.
Вихрь : Вихрь А является результатом усиления воздействия генетического дрейфа на популяцию из-за уменьшения размера популяции. Это соответствует уменьшению генетической изменчивости , что приводит к уменьшению «адаптационного потенциала популяции» и возможному вымиранию. Этот вихрь может возникнуть в результате биологического вторжения , что приведет к крупномасштабной гибридизации и аутбридинговой депрессии.

Факторы вихря вымирания

Факторы окружающей среды

Многие из экологических событий, которые способствуют вихрю вымирания, происходят за счет сокращения численности популяции. Эти события могут включать быструю потерю численности населения из-за болезней, стихийных бедствий и изменения климата. Утрата и/или деградация среды обитания также могут дать толчок вихрю вымирания. Другие факторы включают события, которые происходят более постепенно, такие как чрезмерный промысел (охота, рыбная ловля и т. д.) или чрезмерное хищничество.

Генетические факторы

Популяции, поддавшиеся вихрю вымирания, испытывают сильные генетические факторы, которые приводят к тому, что и без того небольшие популяции со временем уменьшаются в размерах. Во всех популяциях наблюдается генетический дрейф — случайный процесс, который со временем вызывает изменения в генетической структуре популяции. Небольшие популяции особенно уязвимы к быстрым изменениям в генетической структуре популяции из-за случайного характера выборки гамет. Когда популяция небольшая, любое изменение аллелей может непропорционально повлиять на популяцию. Таким образом, генетический дрейф приводит к потере генетического разнообразия небольшими популяциями.

Кроме того, когда популяции становятся небольшими, инбридинг увеличивается, поскольку особи с большей вероятностью спариваются с другими особями, чей геном содержит множество одинаковых аллелей. Инбридинг может привести к инбредной депрессии внутри популяции, что может привести к меньшему количеству потомков, большему количеству врожденных дефектов, большему количеству особей, склонных к болезням, снижению выживаемости и воспроизводства (приспособленности) и снижению генетического разнообразия внутри популяции. С уменьшением генетического разнообразия увеличивается вероятность инбридинга и инбредной депрессии.

Еще одним генетическим фактором, который может привести небольшие популяции к вымиранию, является ограниченный поток генов. Например, если популяция оказывается изолированной из-за фрагментации среды обитания , уровень миграции снижается или вовсе исчезает, что приводит к потере генетического разнообразия со временем и увеличению инбридинга. Миграция важна, потому что новые особи из-за пределов популяции почти наверняка добавят новые генетические вариации, которые могут повысить общую приспособленность популяции. ^[2]

Одним из примеров роли генетики в вымирании является случай фрагментированных метапопуляций южных чернозобиков (Calidris alpine schinzii) на юго-западе Швеции. Эти находящиеся под угрозой исчезновения кулики испытали инбридинг и потерю генетического разнообразия по двум исследованным молекулярным маркерам, что ограничило выживаемость и воспроизводство всей популяции из-за увеличения инбридинга. Когда спаривались родительские чернозобики с более похожей генетикой, у их потомства была меньшая вероятность вылупления, а если им удавалось вылупиться, они с большей вероятностью умрут вскоре после вылупления. ^[3]

Демографические факторы

Демографические факторы, которые участвуют в вихрях вымирания, включают снижение плодовитости, изменения в характере расселения и снижение плотности населения.

См. также

Ссылки

^ Гилпин, Мэн; Суле, Мэн (1986). «Минимально жизнеспособные популяции: процессы вымирания видов». В М. Е. Суле (ред.). Природоохранная биология: наука о дефиците и разнообразии . Сандерленд, Массачусетс: Синауэр. стр. 19–34. ISBN 0-87893-794-3 .
^ Франкхэм и др. (2017) «Генетическое управление фрагментированными популяциями животных и растений». Глава 3. Инбридинг снижает репродуктивную способность. Издательство Оксфордского университета: Великобритания
^ Бломквист Д., Паулини А., Ларссон М., Флодин Л. «В ловушке вихря вымирания? Сильные генетические эффекты в сокращающейся популяции позвоночных». (2009) Эволюционная биология BMC 10:33.

[1] Гилпин, Мэн; Суле, Мэн (1986). «Минимально жизнеспособные популяции: процессы вымирания видов». В М. Е. Суле (ред.). Природоохранная биология: наука о дефиците и разнообразии . Сандерленд, Массачусетс: Синауэр. стр. 19–34. ISBN 0-87893-794-3 .

[2] Франкхэм и др. (2017) «Генетическое управление фрагментированными популяциями животных и растений». Глава 3. Инбридинг снижает репродуктивную способность. Издательство Оксфордского университета: Великобритания

[3] Бломквист Д., Паулини А., Ларссон М., Флодин Л. «В ловушке вихря вымирания? Сильные генетические эффекты в сокращающейся популяции позвоночных». (2009) Эволюционная биология BMC 10:33.

[1]

[2]

[3]