Фенотипическое неравенство

Птицы имеют большее видовое богатство, чем млекопитающие, тогда как млекопитающие относительно более разнообразны по морфологии.

Фенотипическое неравенство , также известное как морфологическое разнообразие , морфологическое разнообразие , морфологическое неравенство , морфодиспаритет или просто неравенство , относится к вариациям наблюдаемых характеристик внутри биологических групп. Первоначально он был предложен в палеонтологии , а также был внедрен в изучение современных организмов. Некоторые биологи рассматривают фенотипическое неравенство как важный аспект биоразнообразия, в то время как другие считают, что это два разных понятия.

История

Интерес биологов к фенотипическим различиям возник еще до появления формальной концепции. Дуглас Эрвин утверждал, что он занимал центральное место в биологии организмов со времен Жоржа Кювье , который использовал его в качестве критерия для классификации животных . Однако до разработки количественных методов измерения неравенства неравенство, признанное в таксономии Линнея, подвергалось критике как неестественное.

Эта концепция была впервые предложена в 1980-х годах и использовалась для изучения эволюционных закономерностей анатомии, функций и экологии. Оно возникло в результате попыток палеобиологов определить эволюционное происхождение строения тела животных, а специалистов по сравнительной биологии развития предложить причинные объяснения возникновения этих строений тела. В 1989 году Стивен Джей Гулд опубликовал «Чудесную жизнь» , в которой он использовал окаменелости из среднекембрийских сланцев Бёрджесс, чтобы доказать, что древние членистоногие на этом участке имеют большее фенотипическое неравенство, чем все ныне живущие членистоногие. Это понятие было введено в изучение современных организмов.

Первоначально фенотипическое неравенство считалось подконцепцией биоразнообразия, называемой «морфологическим разнообразием». впоследствии оно приобрело собственное название «несоответствие», известное также как «фенотипическое несоответствие», «морфологическое несоответствие», «морфологическое разнообразие» или «морфодиспаритет».

Краткое содержание

В более узком смысле широко распространенная в настоящее время концепция биоразнообразия означает лишь таксономическое разнообразие, или видовое богатство. Однако некоторые группы имеют большое количество видов, при этом все они очень схожи по морфологии; другие группы имеют очень мало видов, при этом они весьма гетерогенны. почти в два раза больше, Например, видов птиц чем млекопитающих , что указывает на большее видовое богатство, но птицы более согласованы в морфологии, репродуктивной биологии и биологии развития . Диапазон строения их тела относительно узок, с отбросами, такими как бескилевые (например, страусы) и пингвины , в то время как млекопитающие включают такие разнообразные формы, как обезьяны , броненосцы , летучие мыши , жирафы , сумчатые , кроты , утконосы и киты . Таким образом, полагаться только на видовое богатство для представления биоразнообразия является менее всеобъемлющим.

Неравенство определяется как фенотипическая дифференциация внутри групп. «Группы» обычно относятся к таксономическим группам, включая виды или высшие таксоны. Некоторые биологи полагают, что концепцию неравенства следует применять и к другим группам, включая полы, возрасты, биоморфы и касты социальных насекомых .

Неравенство менялось с разной скоростью и независимо от видового богатства в эволюционной истории . Существуют две основные закономерности того, как неравенство развивается с течением времени. Некоторые группы развили большое неравенство на ранних этапах своей эволюции (так называемое «раннее неравенство»), в то время как другим требуется больше времени, чтобы достичь максимального неравенства (так называемое «позднее неравенство»). Бум раннего неравенства может произойти потому, что виды быстро осваивают новые места обитания или используют новые экологические ниши . С другой стороны, группы с более поздним неравенством могли медленно развивать новые морфологические формы, что приводило к задержке в достижении максимального неравенства.

Измерение неравенства

Морфоспространство растительного царства. Таксоны с более высоким неравенством занимают большие площади.

Первоначально не было единого мнения о том, как измерять неравенство. В 1980-х годах таксономические показатели были одним из первых подходов к измерению различий между группами. Это включало подсчет количества различных семейств или родов для измерения разнообразия и различий таксона. Он был основан на предположении, что таксоны более высокого ранга могут представлять собой определенные морфологические инновации. Хотя этот подход подвергался критике, поскольку он опирался на искусственные и немонофилетические таксоны , он позволил получить ценную информацию об эволюции неравенства. Некоторые выводы были подтверждены последующими количественными показателями.

В настоящее время различия обычно оцениваются количественно с использованием морфопространства, которое представляет собой многомерное пространство, охватывающее морфологические вариации внутри таксона. Из-за использования разных математических инструментов морфопространства могут иметь разные геометрические структуры и математические значения.

Начальный шаг включает выбор нескольких фенотипических дескрипторов (характеристик, описанных соответствующим образом), которые различаются у разных таксонов. Для оценки неоднородности группы можно использовать все фенотипические признаки, но чаще всего используются морфологические признаки, поскольку они более доступны, чем другие. Во-вторых, используйте выбранные дескрипторы для построения морфопространства. Затем используйте стандартные статистические показатели дисперсии , такие как общий диапазон или общая дисперсия , чтобы описать дисперсию и распределение групп в морфопространстве. Морфоспространство — это многомерное пространство, которое практически невозможно визуализировать, поэтому размерность морфопространства следует уменьшать с помощью анализа главных компонент , анализа главных координат , неметрического многомерного масштабирования или других математических методов. Следовательно, его можно спроецировать на двумерное пространство, чтобы визуализировать его.