Факторы, влияющие на биоразнообразие

Со времени Ч. Дарвина учёные придерживаются теории, что эволюционное изменение – медленный постепенный процесс, включающий множество мелких мутаций и непрерывный естественный отбор, обеспечивающий преимущество в конкуренции на уровне отдельной особи. Однако, пробелы в палеонтологической летописи и неудачные попытки найти промежуточные формы и недостающие звенья заставляют допустить существование так называемого прерывистого равновесия. Согласно подобной теории долгое время виды остаются в состоянии эволюционного равновесия, которое время от времени прерывается. Тогда небольшая популяция отделяется от родительского вида и быстро развивается в новый вид. В силу этого в палеонтологической летописи не остаётся промежуточных форм. Новый вид может настолько отличаться от родительского, что будет сосуществовать с ним, не вытесняя родителей, либо они оба вымрут. Это – странный способ спасения теории.

Теория прерывистой эволюции не приписывает роли конкуренции на индивидуальном уровне как движущей силе процесса. Однако, не ясно, это может быть причиной внезапного разделения популяций.

Согласно традиционной точки зрения две части какой-либо скрещивающейся популяции становятся разделёнными пространственно (образование острова, горного хребта). Со временем изоляты накапливают много генетических различий и придя в контакт не смогут обмениваться генами (скрещиваются ), т.е. будут сосуществовать как отдельные виды в разных нишах.

Искусственный отбор. Отбор, проводимый человеком для приспособления растений и животных к своим нуждам, называется искусственным. Доместикация (одомашнивание) растений и животных – это не только изменение генетики вида, ибо при этом необходима взаимная адаптация одомашниваемого вида и доместикатора. Человек заблуждается, считая, что одомашнивая другой организм путём естественного отбора, он просто покоряет природу, приспосабливая её для наших целей. На самом деле доместикация вызывает у человека такие же изменения (если не генетические, то экологические и социальные), как у одомашненных животных. Поэтому человек в той же мере зависит от сельскохозяйственных растений, как и сельскохозяйственные растения зависят от него.

Общество на базе кукурузоводства развивается иначе, чем общество, базирующееся на скотоводстве.

Типичный пример взаимосвязи между одомашненным видом и доместикатором – человеком – искусственный отбор зерновых – основа «зелёной революции». Повышение урожайности основывается на увеличении отношения массы зерна к поддерживающим тканям (колосья, листья, корни). Т.е. повышению урожайности в жертву приносится адаптационная способность растения к самоподдержанию.

Некоторые серьёзные проблемы, стоящие перед человеком связаны с одомашненными растениями и животными, которые, «вырвавшись из плена», одичали, вернулись в природу и превратились в настоящий бич. Одичавший организм отличается от своего дикого предка тем, что перенёс период искусственного отбора, приобретя некоторые новые свойства и утратив ряд «диких». Вернувшись в природу, он вновь попадает под действие естественного отбора, который благоприятствуете свойствам, необходимым для самостоятельного выживания. Так отбор работает против светлой или пёстрой окраски и крупных размеров домашних свиней. Они темнеют и мельчают.

Коэволюция. Это тип эволюции сообщества (т.е. эволюционных взаимодействий между организмами, при котором обмен генетической информацией между группами минимален или отсутствует), заключающийся во взаимных селективных взаимодействиях друг с другом двух больших групп организмов, находящихся в тесной экологической взаимозависимости, таких, как растения и травоядные, паразиты и их хозяева.

Гипотеза авторов теории в следующем: в результате случайных мутаций растения начинают синтезировать химические вещества, не связанные непосредственно с основными метаболическими путями (или образуются в этих как побочные продукты метаболизма). Эти вещества не мешают нормальному росту и развитию, но некоторые из них случайно уменьшают съедобность растений для травоядных. Такие защищённые от от насекомых- фитофагов растения попадают в новую адаптивную зону. Более того, случайная мутация может стать признаком целого семейства. Насекомые-фитофаги также в ответ на возникшие физиологические препятствия также могут эволюционировать.

Если в популяции насекомых появляется такой мутант, который способен питаться растениями, которые были устойчивы к данному насекомому, то отбор вынесет эту линию в новую адаптивную зону. Т.е. не только разнообразие растений способствует увеличению разнообразия животных, но и возможно наоборот.

Так шмели должны посещать цветки часто, чтобы получить энергетическую выгоду. У них высокий уровень метаболизма. Для их привлечения многие виды цветковых выработали определённую стратегию – либо цветут одновременно, либо растут группами.

Групповой отбор. Постулируется, что естественный отбор действует вне видового уровня и вне коэволюции. Этот постулат обусловлен удивительной сложностью и разнообразием биосферы. В соответствии с этим групповой отбор – это естественный отбор в группах организмов, которые необязательно тесно связаны в мутуалистических ассоциациях. Теоретически групповой отбор ведёт к сохранению благоприятных для популяции и сообщества признаков, которые могут быть избирательно невыгодны для их отдельных генетических носителей внутри популяций. Групповой отбор включает выгоды, которые получает организм, совершенствуя организацию сообщества, необходимую для существования самого организма.

Борьба за существование и выживание наиболее приспособленных вовсе не означает, что «человек человеку волк». Выживание часто основывается на кооперации, а не на конкуренции.

Суть кооперации видна в следующем примере. Два игрока решают, вступить им в кооперацию или нет в интересах ближайшей выгоды. При первой попытке решения играть в свою пользу, т.е. не кооперироваться обеспечивает наибольший выигрыш каждому игроку независимо от того, что делает партнёр. Однако если оба решают играть каждый на себя, то каждый из них теряет больше, чем в случае, если они объединились. Если взаимодействие особей продолжается, то при повторных попытках и оценке преимуществ возникает отбор на кооперацию.

Исходной вехой кооперации может быть и альтруизм – принесение в жертву приспособленности одной особи ради выгоды другой – родственники, родители и потомство.

Представление о групповом отборе можно сформулировать следующим образом. Обычно популяции эволюционируют таким образом, чтобы стимулировать или придерживать другие популяции, от которых зависит их собственная популяция.

Отметим, что напряженность отрицательных взаимодействий «хищник-жертва» или «паразит-хозяин» со временем уменьшается. В процессе группового отбора развиваются черты предусмотрительности, удерживающие хищников и паразитов от чрезмерной эксплуатации своих жертв и хозяев.

В групповом отборе популяции (виды) соревнуются друг с другом в создании и поддержании целостности надорганизменных систем. Групповой отбор может привести либо к вытеснению одной из конкурирующих групп другой и тем самым уменьшить групповое разнообразие, либо привести к возникновению различия между формами и тем – к снижению давления отбора.

Кузнечики и копытные в определённых условиях конкуренты при использовании травянистых растений: если очень сильно размножаются кузнечики, они могут уничтожить всю травянистую растительность и обречь копытных на гибель (массовое размножение саранчи). В обычных условиях кузнечики не находятся под сильным давлением паразитов и хищников и не могут неограниченно размножаться.

Другой пример – копытные африканских саванн. Разные виды антилоп поедают часто разные части травянистых растений – одни мягкие вершины трав с цветами, другие – только сухие соломинки трав, третьи – колючие листья. Это – групповой отбор между видами, который увеличивает «сумму жизни» на единице площади.

Принцип Гаузе: «Два вида с совершенно сходными требованиями не могут существовать в одном месте, один обязательно будет вытесняться другим (чёрная и серая крыса в Ленинграде на войне).

В целом, групповой отбор имеет место тогда, когда направление отбора определяется конкурентными взаимоотношениями между группами особей.