Экология и эволюционная биология

Экология и эволюционная биология — это междисциплинарная область исследований, посвященная взаимодействиям между организмами и их постоянно меняющейся средой, включая точки зрения как эволюционной биологии , так и экологии . Эта область исследований включает в себя такие темы, как реакции и эволюция организмов, а также взаимоотношения между животными, растениями и микроорганизмами при изменении среды их обитания . ^{[ 1 ]} Экология и эволюционная биология — это широкая область исследований, охватывающая различные возрастные группы и масштабы, которая также может помочь нам понять влияние человека на глобальную экосистему и найти меры для достижения более устойчивого развития.

Примеры актуальных тем исследований

Пение птиц

Существует ряд акустических исследований о птицах. Птицы учатся петь определенным образом, поскольку пение птиц передает информацию избранным партнерам, что является результатом эволюции. Однако на эту эволюцию также влияют экологические факторы. ^{[ 2 ]} Исследования записанного пения самцов воробьев с белой короной из разных регионов показали, что пение птиц из одного и того же места имеет одинаковые черты, в то время как пение птиц из разных мест с большей вероятностью будет иметь разные типы песен. Пение птиц из районов с густой растительностью, как правило, имеет только медленные трели и низкие частоты , в то время как пение птиц из более открытых территорий имеет быстрые трели и более высокие частоты. ^{[ 3 ]} Вероятно, это связано с различиями в распространении звука через растительность. Низкие частоты можно услышать на большем расстоянии, если идти сквозь густую растительность, чем высокие частоты. По этой причине птицам, живущим в густой растительности, было бы полезно петь на более низких частотах. Таким образом, их песни по-прежнему смогут услышать конкуренты и потенциальные партнеры, находящиеся далеко.

Нечто подобное было обнаружено у птиц, живущих на горе. Птицы, жившие выше, пели на более высоких частотах. Вероятно, это произошло из-за того, что в более высоких частях горы было холоднее и, следовательно, там обитало меньше других видов. Другие животные также издают звуки, с которыми птицам придется конкурировать, поэтому, когда видов меньше, остается меньше высокочастотных звуков, с которыми можно конкурировать. ^{[ 4 ]}

Цвет улитки

Цвет и орнамент раковин улиток почти полностью определяются их генами . Один из видов наземных улиток, Cepaea nemoralis , который очень распространен в Европе, был изучен и обнаружил, что на его панцирях имеется несколько разных цветов и разное количество темных полос. В рамках крупного гражданского научного проекта «Мега-лаборатория эволюции» граждане многих стран Европы собирали улиток и подсчитывали, сколько улиток определенного цвета/полосы присутствовало в определенной среде обитания.

Некоторые цвета лучше видны птицам, и это один из способов выбора лучших замаскированных улиток. Это также зависит от среды обитания, в которой живут улитки. Например, желтые улитки, живущие в дюнах, маскируются лучше, чем коричневые. ^{[ 5 ]} Другая причина, по которой один цвет панциря может быть лучше в определенной среде обитания, заключается в температуре. Было обнаружено, что более темные раковины поглощают больше тепла, что может представлять опасность перегрева улитки в определенных местах обитания, таких как дюны. В этих местах чаще встречались более светлые улитки. ^{[ 6 ]}

Городская эволюция

Благодаря быстрорастущим городам и высоким темпам урбанизации возник совершенно новый тип окружающей среды. Городская экосистема является местом крайностей и способствует быстрой эволюции. Более высокие темпы фенотипических изменений наблюдаются в городских районах по сравнению с природными и негородскими антропогенными системами. ^{[ 7 ]} Возникла область исследований городской эволюции, в которой изучаются адаптации животных и растений к городской среде.

В тропических регионах определенный вид ящериц Anolis cristatellus обитает как в городских, так и в природных зонах. Эти ящерицы лазают по стволам деревьев, заборам и стенам зданий. В городских условиях поверхности более скользкие и гладкие, чем на природе. Это создает более высокий риск падения и смерти. Было обнаружено, что ящерицы в городах адаптировались к этим скользким поверхностям, развив более длинные конечности и больше пластинок под ногами, которые помогают им безопасно бегать по этим гладким поверхностям. ^{[ 8 ]}

Одним из отличий городских территорий от природных территорий является антропогенный шум, например, шум транспорта. Частоты этих звуков частично совпадают с частотами пения птиц. В городах птицы начали петь на более высоких частотах, чем в природных зонах, чтобы их по-прежнему слышали сородичи. Их песни также оказались короче. ^{[ 9 ]} Это способ адаптации птиц к новой городской среде.

Пример городской эволюции растений был найден в Crepis Sancta . Это растение образует семена с хохолками , которые могут перемещаться по ветру для распространения семян . В городских условиях зеленые участки встречаются очень редко, зачастую они очень маленькие и расположены далеко друг от друга. Благодаря этому вероятность того, что семена упадут на асфальт или камень и не прорастут, намного выше, чем в открытом грунте. Crepis Sancta дает как легкие семена с хохолком, так и более тяжелые семена без хохолка. Было обнаружено, что в городе растения дают более тяжелые семена по сравнению с растениями в пригородных районах. ^{[ 10 ]} Это имеет смысл с эволюционной точки зрения, поскольку тяжелые семена падают очень близко к материнскому растению, вероятно, на том же зеленом участке, и поэтому имеют более высокий шанс прорасти.

Еще одной особенностью городских территорий является световое загрязнение . Одним из хорошо известных последствий светового загрязнения является привлечение насекомых. До появления человеческого света единственным источником света ночью была луна. Насекомые летают под фиксированным углом к Луне, чтобы иметь возможность летать по прямой. Наши источники света, однако, находятся очень близко. Таким образом, если насекомое летит под фиксированным углом, например, по сравнению с уличным фонарем, оно начинает летать кругами и в конечном итоге кружит над уличным фонарем, что снижает его шансы найти еду и партнера для спаривания. Было обнаружено, что городские мотыльки меньше привлекают источники света, что напрямую влияет на их шансы на выживание и спаривание, поскольку они не тратят время вблизи источника света. ^{[ 11 ]}

Степени в Северной Америке

Некоторые североамериканские университеты являются домом для Экология программ на получение степени под названием и эволюционная биология» , предлагающих комплексные исследования в области экологии « и эволюционной биологии . Эта формулировка представляет собой альтернативный подход из часто используемой пары клеточной и молекулярной биологии , но при этом является более всеобъемлющей, чем терминология ботаники или зоологии . В последнее время, благодаря достижениям в области генетики и молекулярной биологии , исследования и образование в области экологии и эволюционной биологии объединили множество молекулярных методов.

Программа, которая фокусируется на отношениях и взаимодействиях, которые варьируются на разных уровнях биологической организации, на основе научных исследований, называется «Экология и эволюционная биология». Происхождение и история экосистем, видов, генов и геномов, а также организмов, а также то, как они менялись с течением времени, — все это часть исследований того, как биоразнообразие развивалось и как оно происходило. Экология и эволюционная биология в Северной Америке основана на результатах исследований, определяемых 10% лучших экологических программ. Интерактивная сеть организмов и окружающей среды — часть того, что исследует область экологии. Были проведены исследования эволюции, которые доказали, что «современные организмы развились из предков». Причина, по которой эволюционную биологию так интересно изучать, заключается в эволюционных процессах, которые являются причиной такого разнообразия жизни на Земле. Существует множество процессов, составляющих эволюционную биологию, которые дают глубокое представление о том, как мы появились. , некоторые из которых включают естественный отбор, видообразование и общее происхождение.

Среди самых известных кафедр, присуждающих докторскую степень, носящих это название, есть

См. также

Ссылки

^ Тим Клаттон-Брок, Бен С. Шелдон. (2010). Особи и популяции: роль долгосрочных индивидуальных исследований животных в экологии и эволюционной биологии. Тенденции экологии и эволюции, Том 25, № 10, 562–573. doi:10.1016/j.tree.2010.08.002
^ Фернандо Ноттебом, Ван-Чун Лю. (2010). Истоки обучения вокалу: новые звуки, новые схемы, новые клетки. Мозг и язык 115, 3-17.doi:10.1016/j.bandl.2010.05.002
^ Элизабет П. Дерриберри. (2009). Экология определяет эволюцию пения птиц: вариации в морфологии и среде обитания объясняют вариации в песне белокоронового воробья. американский натуралист, том. 174, нет. 1
^ В. Халфверк, К. Дингл, Д.М. Бринхейзен, Дж.В. Поэльстра, Дж. Комдер, Х. Слаббекоорн. (2016). Резкие акустические границы в высотной гибридной зоне птиц, несмотря на асимметричную интрогрессию. Европейское общество эволюционной биологии. Дж. Эвол. Биол. 29, 1356–1367, doi: 10.1111/jeb.12876
^ Эй Джей Кейн, премьер-министр Шеппард. (1953). Естественный отбор у Цепеи. Генетика 39-89
^ DJ Хит. (1974). Цвет, солнечный свет и внутренняя температура наземной улитки Cepaea nemoralis (L.). Экология (Берл.). 19, 29-38.
^ Альберти, М., Корреа, К., Марзлафф, Дж. М., Хендри, А. П., Палковач, Э. П., Готанда, К. М., . . . Чжоу, Ю. (2017). Глобальные городские признаки фенотипических изменений в популяциях животных и растений. Труды Национальной академии наук, 114 (34), 8951-8956. doi:10.1073/pnas.1606034114
^ Винчелл, К.М., Рейнольдс, Р.Г., Прадо-Ирвин, С.Р., Пуэнте-Ролон, А.Р., и Ревелл, Л.Дж. (2016). Фенотипические сдвиги в городских условиях у тропической ящерицы Anolis cristatellus. Эволюция, 70(5), 1009–1022. дои:10.1111/evo.12925
^ Слаббекоорн, Х., и Бур-Виссер, AD (2006). Города меняют песни птиц. Текущая биология, 16 (23), 2326–2331. doi:10.1016/j.cub.2006.10.008
^ Чепту П., Карру О., Руифед С. и Кантарель А. (2008). Быстрая эволюция распространения семян сорняка Crepis Sancta в городской среде. Труды Национальной академии наук, 105 (10), 3796-3799. doi:10.1073/pnas.0708446105
^ Альтерматт, Ф., и Эберт, Д. (2016). Снижение бегства к свету популяций моли, подвергающихся длительному городскому световому загрязнению. Письма по биологии, 12(4), 20160111. doi:10.1098/rsbl.2016.0111.

[1] Тим Клаттон-Брок, Бен С. Шелдон. (2010). Особи и популяции: роль долгосрочных индивидуальных исследований животных в экологии и эволюционной биологии. Тенденции экологии и эволюции, Том 25, № 10, 562–573. doi:10.1016/j.tree.2010.08.002

[2] Фернандо Ноттебом, Ван-Чун Лю. (2010). Истоки обучения вокалу: новые звуки, новые схемы, новые клетки. Мозг и язык 115, 3-17.doi:10.1016/j.bandl.2010.05.002

[3] Элизабет П. Дерриберри. (2009). Экология определяет эволюцию пения птиц: вариации в морфологии и среде обитания объясняют вариации в песне белокоронового воробья. американский натуралист, том. 174, нет. 1

[4] В. Халфверк, К. Дингл, Д.М. Бринхейзен, Дж.В. Поэльстра, Дж. Комдер, Х. Слаббекоорн. (2016). Резкие акустические границы в высотной гибридной зоне птиц, несмотря на асимметричную интрогрессию. Европейское общество эволюционной биологии. Дж. Эвол. Биол. 29, 1356–1367, doi: 10.1111/jeb.12876

[5] Эй Джей Кейн, премьер-министр Шеппард. (1953). Естественный отбор у Цепеи. Генетика 39-89

[6] DJ Хит. (1974). Цвет, солнечный свет и внутренняя температура наземной улитки Cepaea nemoralis (L.). Экология (Берл.). 19, 29-38.

[7] Альберти, М., Корреа, К., Марзлафф, Дж. М., Хендри, А. П., Палковач, Э. П., Готанда, К. М., . . . Чжоу, Ю. (2017). Глобальные городские признаки фенотипических изменений в популяциях животных и растений. Труды Национальной академии наук, 114 (34), 8951-8956. doi:10.1073/pnas.1606034114

[8] Винчелл, К.М., Рейнольдс, Р.Г., Прадо-Ирвин, С.Р., Пуэнте-Ролон, А.Р., и Ревелл, Л.Дж. (2016). Фенотипические сдвиги в городских условиях у тропической ящерицы Anolis cristatellus. Эволюция, 70(5), 1009–1022. дои:10.1111/evo.12925

[9] Слаббекоорн, Х., и Бур-Виссер, AD (2006). Города меняют песни птиц. Текущая биология, 16 (23), 2326–2331. doi:10.1016/j.cub.2006.10.008

[10] Чепту П., Карру О., Руифед С. и Кантарель А. (2008). Быстрая эволюция распространения семян сорняка Crepis Sancta в городской среде. Труды Национальной академии наук, 105 (10), 3796-3799. doi:10.1073/pnas.0708446105

[11] Альтерматт, Ф., и Эберт, Д. (2016). Снижение бегства к свету популяций моли, подвергающихся длительному городскому световому загрязнению. Письма по биологии, 12(4), 20160111. doi:10.1098/rsbl.2016.0111.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]