Причина появления разных видов галапагосских вьюрков. Пути видообразования

Никогда не являлись частью материка и возникли из недр земли, их флора и фауна уникальны. Большинство представителей являются эндемиками и более нигде на Земле не встречаются. К таковым относятся и разные виды галапагосских вьюрков. Впервые они были описаны Чарльзом Дарвином, открывшим их значение в теории эволюции.

Происхождение вида

Эндемичную группу небольших птиц некоторые ученые относят к семейству овсянковых, другие - к танагровым. Второе название - дарвиновы - они получили благодаря своему первооткрывателю. Молодой и амбициозный ученый был поражен природой островов. Он предположил, что абсолютно все вьюрки на Галапагосских островах имеют одного общего предка, попавшего сюда более 2 миллионов лет назад с ближайшего материка, то есть, вероятнее всего, из Южной Америки.

Все птицы имеют небольшие размеры, длина тела составляет в среднем 10-20 см. Основное отличие, которое подтолкнуло Ч. Дарвина к мысли о видообразовании - форма и размер клюва пернатых. Они сильно варьируются, и это позволяет каждому виду занимать свою отдельную Помимо того, существуют различия в окрасе оперения (черный и коричневый цвет преобладающие) и вокализации. Наблюдая за птицами, ученый предположил, что изначально на остров попал лишь один вид вьюрков. Именно он постепенно расселился по островам архипелага, приспосабливаясь к различным условиям среды обитания. Однако готовыми к жизни в суровых условиях оказались не все галапагосские вьюрки. Клювы - вот что стало главным критерием В борьбе за выживание преимущество было у тех видов, у которых они подходили для местной пищи. Одни особи получили разнообразие семян, другие - насекомых. В результате произошло расщепление исконного (предкового) вида на несколько других, причем каждый из них специализируется на конкретной кормовой базе.

В результате его исследований и открытий небольшой галапагосский вьюрок вошел в мировую историю биологии, а загадочные и далёкие острова стали лабораторией под открытым небом, которая идеально подходит для наблюдений за результатами эволюционных процессов.

Современный взгляд

Вдохновившие Ч. Дарвина на создание теории эволюции вьюрки активно помогли современной науке в ее подтверждении. По крайней мере, об этом говорят ученый из университета Принстона Питер Грант и его коллеги.

Своими исследованиями они подтверждают, что причина появления разных видов галапагосских вьюрков кроется в кормовой базе и борьбе за нее между различными популяциями. В своей работе они говорят о том, что за достаточно короткий срок с одной из разновидностей птиц произошли такие изменения. Размер клюва вьюрка поменялся в результате того, что на остров прибыли конкуренты, а пищи было ограниченное количество. На это ушло 22 года, что для эволюционных процессов практически равносильно мгновениям. У вьюрков клюв уменьшился в размерах, и они получили возможность уйти от конкуренции, перейдя на иную пищу.

Результаты более чем 33-летней работы были опубликованы в журнале Science. Они подтверждают важную роль конкуренции в процессе образования новых видов.

На островах гнездится большое количество вьюрков, и все они эндемики, но чаще всего встречаются три основных вида из группы земляных. Остановимся на них более подробно.

Большой кактусовый вьюрок

Небольшая певчая птица (фото выше) обитает на четырех островах архипелага и, как несложно догадаться из названия, ее жизнь тесно связана с кактусами. Этот галапагосский вьюрок используют их не только в качестве укрытия, но и в пищу (цветы и плоды). Клюв продолговатой формы, крепкий, он наилучшим образом приспособлен для добывания насекомых и семян. Окрас черный, с серыми пятнами у самок.

Средний земляной вьюрок

Остроклювый земляной вьюрок

У вида наблюдает самцы преимущественно черного оперения, а самки - серые с коричневыми пятнами.

Древесные вьюрки

Род состоит из шести видов, все они эндемики и обитают только на Галапагосских островах. Фауна и флора этого места крайне уязвимы и легко разрушаются, когда в них вмешиваются. Развивавшиеся изолированно от всего мира острова нуждаются в защите и охране. В частности, мангровый древесный вьюрок в настоящий момент находится под угрозой вымирания. Небольшие серые птицы с оливковой грудкой проживают только на одном острове - Исабела, численность популяции около 140 особей.

Интерес представляет то, как этот галапагосский вьюрок питается. Он предпочитает крупных личинок насекомых, достать которых из-под коры дерева порой бывает затруднительно, поэтому он использует специальный инструмент (палочки, веточки, травинки), которыми ловко копает внутри. Аналогично поступает еще одна птица из данного рода - дятловый древесный вьюрок (на фото), предпочитающий использовать в том числе колючки кактуса.

Галапагосские вьюрки или дарвиновы вьюрки. Darwin, 1845. Journal of researches into the natural history and geology of the countries visited during the voyage of H.M.S. Beagle round the world, under the Command of Capt. Fitz Roy, R.N. 2d edition.

Дарвиновы вьюрки или галапагосские вьюрки - один из самых распространенных видов птиц, использующиеся в качестве доказательства эволюции. Во время кругосветного путешествия Чарльз Дарвин отметил 13 видов вьюрков, обитающих на Галапагосских островах. Разнообразие вьюрков натолкнуло Дарвина на мысль о происхождении видов путем естественного отбора и изменчивости (наследственной и ненаследственной). Однако способность приспосабливаться к особенностям окружающей среды доказывает только то, что данный род птиц имеет широкие возможности по адаптации. Микроэволюция или изменчивость, является общеизвестным фактом, но она не доказывает возможность возникновение принципиально новых органов или новых живых существ (макроэволюция).

От общего предка вьюрков на островах произошло три основных группы:

• Семяноядные земляные вьюрки
• Насекомоядные древесные вьюрки
• Славковые вьюрки

Строение клюва вьюрков на разных островах - очень отличаются. Три обычных вида земляных вьюрков - встречаются в большинстве. С точки зрения эволюционистов пример многочисленного разнообразия - свидетельствует об эволюционной изменчивости. Однако этому есть альтернативные аргументы. Если исходная популяция имеет достаточную сотворенную изменчивость (генетический потенциал заложенный Творцом), чтобы объяснить появление этих разных признаков в её потомках, естественный отбор позаботился бы об итоговой адаптации, как покажет простой пример. Некоторые вьюрки прилетели на острова, где не хватает семян, но живет множество личинок под корой деревьев. В популяции с большой изменчивостью, у некоторых вьюрков клювы длиннее, у некоторых короче среднего размера. Те птицы, которые несут в себе генетическую информацию «длинного клюва», могли бы выживать на этих островах, питаясь личинками, а значит, имели бы большую вероятность передать информацию своим потомкам, в то время как другие птицы просто вымерли бы. Таким образом, под действием отбора, который также влиял бы и на другие характерные особенности вьюрков, мог возникнуть «дятловый вьюрок».

То же самое происходит и при искусственном отборе – различные современные породы собак больше приспособлены к определенным условиям, чем родительская ("смешанная") популяция, но несут меньше информации, а значит, имеют меньший потенциал для дальнейшей селекции (вы не сможете вывести Датского Дога из Чихуахуа). И при всех изминениях подобного рода, вьюрки все равно остаются вьюрками, а собаки собаками. Границы, в которых могут происходить изменения, установлены количеством информации, которая исходно присутствует, и из которой и происходит отбор.

Фотографии

Ссылки

• Origins.org.ua: Вьюрки Дарвина - Свидетельство, подтверждающее быструю адаптацию после Потопа
• Darwin"s finches by Carl Wieland. June 1992. Creation on the Web
• Perloff, James. Tornado in a Junkyard . Burlington, MA: Refuge Books, 1999.
• Evolution, the Myth of Science Creation Expeditions

см. также

Эволюция биологическая Аргументация Терминология Возникновение жизни История учения Критика и факты

В положении Дарвина, послужившем эпиграфом к этой главе, высказывается мысль, что у животных существует полный ряд переходов между простыми вариететами и хорошими видами, позже было установлено, что это положение, по крайней мере отношении птиц, несколько дезориентирует.

Существует только один тип вариететов, если их можно так назвать, которые незаметно переходят в полноценные виды, а именно - географические расы. У птиц не существует вариететов иного типа, который можно было бы обоснованно назвать подвидом; фактически термины «подвид» и «географическая раса» превратились в синонимы. Это сильно склоняет в пользу предположения, что у птиц единственный закономерный способ видообразования осуществляется путем диференцирования рас в условиях географической изоляции. Однако иногда высказывалось мнение, что в возникновении разнообразия видов, наблюдающегося у дарвиновых вьюрков, должны были участвовать какие-то совершенно особые способы эволюции. Даже Ренш (1933), первым указавший, что образование видов из географических рас - широко распространенный принцип, был весьма озадачен дарвиновыми вьюрками и полагал, что в данном случае происходил, наверное, несколько иной процесс.

Частота примеров, когда близкородственные виды птиц занимают различные местообитания, указывает на то, что другой способ видообразования заключается в экологической (вместо географической) изоляции. Птица вообще склонна размножаться в местообитании такого же типа, как то, где она вывелась; поэтому следует ожидать, что если данный вид размножается в нескольких различных местообитаниях, он будет иметь тенденцию к подразделению на ряд популяций, из которых каждая будет обладать различными биотопическими предпочтениями, и что со временем это может завершиться образованием новых видов. Это правдоподобная точка зрения, выдвинутая многими авторами и разделявшаяся прежде мною (1933). Но она вызывает два непреодолимых возражения. Во-первых, изоляция, создаваемая биотопическими различиями, бывает обычно далеко не полной, и виды птиц, занимающие отдельные местообитания, располагают обычно многочисленными пограничными зонами, где они соприкасаются с другими видами. Для возникновения хорошо диференцированных форм полная изоляция кажется очень существенной. Во-вторых, среди птиц неизвестны случаи диференциации зарождающихся видов в примыкающих друг к другу местообитаниях. Все подвиды изолированы один от другого географически, и, хотя иногда они отличаются и по местообитаниям, географическая изоляция представляет собой наиболее существенный фактор. Эти вопросы подробно рассмотрены Майром (1942). Наконец, часто встречающиеся биотопические различия между близко — родственными видами птиц имеют совершенно другое объяснение.

Другая возможность была высказана Лоу (1930, 1936), полагавшим, что дарвиновы вьюрки представляют различные продукты скрещивания между небольшим числом первоначальных форм, как это произошло в некоторых «скоплениях видов у растений. Причины, заставляющие отбросить это мнение, разбирались. Нет никаких данных, что гибридизация имеет значение в процессе видообразования в какой-либо группе птиц.

Штреземанн (1936) - единственный из моих предшественников, предполагавший, что у дарвиновых вьюрков видообразование следовало по тому же пути, что и у других птиц, т. е. что формы, диференцировавшиеся в географической изоляции, позже встретились и сохранили свою обособленность. Я полностью согласен с этим заключением. Существует только один пример, явно подтверждающий подобное мнение: попугайные древесные вьюрки, Camarhynchus psittacula и С. pauper, на Чарлзе. Но такие случаи редко бывают выражены ясно, поскольку, как только какая-либо форма твердо обосновывается в ареале другой, она склонна начать быстро распространяться по этому ареалу, так что место и способ ее возникновения вскоре затемняются. Единственный тип зарождающейся диференциации, обнаруженный у дарвиновых вьюрков, - это тот, который наблюдается у географических рас, и нет никаких данных, заставляющих сомневаться, что географическая изоляция представляет собой существеннейшую предпосылку для процесса видообразования в этой группе. Существование необычайно большого числа сходных видов можно отнести, во-первых, за счет большой продолжительности пребывания вьюрков на Галапагосских островах, во-вторых, за счет бедности фауны других наземных птиц и, в-третьих, за счет необычайно благоприятных условий, предоставляемых группой океанических островов как для диференциации во временной географической изоляции, так и для последующей встречи форм после диференциации.

Первостепенное значение географического фактора хорошо подтверждается положением, существующим на Кокосовом острове. Здесь встречается один единственный вид дарвиновых вьюрков Pinaroloxias inornata. В пользу того, что он находится на Кокосовом острове с давних времен, говорит то обстоятельство, что он сильно отличается от всех прочих видов дарвиновых вьюрков, И все же, несмотря на продолжительность его Пребывания на этом острове, на нем до сих пор существует только один вид дарвиновых вьюрков. Но Кокосовый - одинокий Растров, это не архипелаг, и, таким образом, он не предоставляет возможностей для диференциации форм в условиях географической изоляции, в разных частях их ареала: в одной части биотопически, а в других - географически.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Галапагосские вьюрки оказали большое влияние на формирование теории Дарвина. Ученый задался вопросом, каким образом отдаленные острова могли стать родиной для множества невероятно похожих птиц? Все 14 видов Дарвиновских вьюрков имеют сходное строение тела, короткий хвост и короткие крылья с закругленными концами, а отличаются друг от друга размером и формой клюва. Одни виды вьюрков встречаются редко, другие распространены повсюду.

по теме

Характерные особенности: Известный английский естествоиспытатель Чарльз Дарвин впервые посетил Галапагосские острова в 1835 году, где открыл новый вид вьюрковых птиц, которые произвели на него глубокое впечатление.

У этих птиц, которые почти не отличаются друг от друга формой тела и размерами, были разные клювы: короткие и толстые у одних видов, длинные и тонкие у других. Наблюдение за этими птицами подтолкнуло исследователя к формулировке известной теории эволюции, развитием которой длительное время занимались ученики биолога.

читайте также

Что думают современные ученые о происхождении галапагосских вьюрков? Они считают, что несколько тысяч лет назад одна стая птиц из Южной Америки была занесена ветром на Галапагосские острова, которые расположены на расстоянии 1000 км от материка. Поскольку в то время на островах проживало мало птиц, а местные виды вели преимущественно наземный образ жизни, то вновь прибывшие птицы достаточно быстро размножились. Постепенно вьюрки начали осваивать новые территории, в результате чего изменились их образ жизни и внешний вид. Постепенно, благодаря пищевой конкуренции, птицы начали специализироваться на определенном виде кормов.

Все виды Дарвиновских вьюрков можно разделить на две группы: древесные и наземные птицы. Земляные вьюрки предпочитают сухие открытые пространства. Древесные вьюрки живут на деревьях, однако поиски пищи ведут и на земле.

Еда: По форме клюва птицы можно определить, чем она питается. При клюве толщиной 9 мм. мышцы, которые им управляют, очень сильные, и птица способна разгрызать даже твердые орехи. У кактусового земляного вьюрка длинный и плоский клюв, приспособленный для питания семенами, плодами и нектаром фиговой опунции.

Наземные виды питаются в основном кормом животного происхождения. Часто можно наблюдать, как они, сидя на спинах гигантских слоновьих черепах, выклевывают с их кожи клещей. Некоторые вьюрки питаются содержимым яиц других птиц. Большинство древесных видов вьюрков питаются личинками насекомых, которых птицы достают клювами-пинцетами из-под коры.

Славковый вьюрок тонким острым клювом собирает с листьев насекомых и пьет цветочный нектар. Дятловый древесный вьюрок извлекают личинок из щелей в древесине с помощью палочек и колючек кактуса.

Известно ли вам, что...

• У самцов древесных вьюрков в юном возрасте появляется несколько черных перышек, с возрастом их количество увеличивается, пока все перья птиц не станет черным.
• Чтобы привлечь к себе внимание самки, которая пролетает мимо, самец галапагосского вьюрка показывает ей гнездо не только собственного сооружения, но и чужое.
• Вьюрок-вампир, пьет кровь морских птиц, которые линяют.
• Некоторые виды вьюрков настолько похожи друг на друга, что их едва различит даже опытный орнитолог.

Характерные особенности.

Рассказ Галапагосского Вьюрка

Галапагосский архипелаг является вулканическим и имеет возраст не более 5 миллионов лет. Во время столь краткого существования здесь эволюционировало захватывающее количество разновидностей. Наиболее известные из них –14 видов вьюрков, которые широко, хотя, возможно, неправильно, считались основным вдохновением Дарвина (Стивен Гулд обсуждает этот вопрос в «Darwin at sea - and the virtues of port», одном из эссе, собранных в «Улыбке фламинго». ). Галапагосские вьюрки – среди наиболее полно изученных существующих диких животных. Питер и Розмари Грант (Peter and Rosemary Grant) посвятили свои профессиональные жизни слежению за ежегодной судьбой этих маленьких островных птиц. За годы между Чарльзом Дарвином и Питером Грантом (непосредственно имеющим привлекательное внешнее сходство с Дарвином) крупный (но чисто выбритый) орнитолог Дэвид Лэк (David Lac) также нанес им познавательный и продуктивный визит (См. его книгу «Дарвиновы вьюрки», 1947. В 1994 году работа Грантов стала основой другой превосходной книги, «Клюв вьюрка» Джонатана Вейнера. В 1999 году была переиздана собственная классическая монография Питера Гранта 1986 года «Экология и эволюция вьюрков Дарвина». ).

Гранты, их коллеги и студенты ежегодно более четверти века возвращаются на Галапагосские острова, ставя ловушки на вьюрков, отдельно помечая их, измеряя их клювы и крылья, и позже беря образцы крови для анализа ДНК, чтобы установить отцовство и другие родственные отношения. Вероятно, в диких популяциях никогда не было более полного исследования особей и генов. Гранты точно и в мельчайших деталях знают, что случается с качающимися на волнах пробками, которыми являются популяции вьюрков, поскольку их бросает то вперед, то назад в море эволюции давлениями отбора, изменяющимися каждый год.

В 1977 году была серьезная засуха, и кормовые ресурсы резко снизились. Общее количество особей вьюрков всех видов на маленьком острове Дафни Майор упало с 1 300 в январе до менее чем 300 к декабрю. Популяция доминирующего вида, Geospiza fortis, среднего земляного вьюрка, снизилась с 1 200 до 180. Кактусовые вьюрки, G. scandens, сократились с 280 до 110. Количественные данные для других видов подтверждают, что 1977 год был для вьюрков annus horribilis («ужасный год», лат. –прим. Пер). Но команда Гранта не просто считала количество погибших и выживших для каждого из видов. Будучи дарвинистами, они отслеживали в выборке число смертей для каждого вида. Имели ли особи с определенными особенностями большую вероятность пережить катастрофу, чем другие? Изменила ли засуха избирательно относительный состав популяции?

Да, изменила. В популяции G. fortis, выжившие были в среднем более чем на пять процентов крупнее, чем те, которые погибли. И средний клюв после засухи был 11.07 мм длиной, по сравнению с 10.68 мм прежде. Средняя глубина клюва также повысилась с 9.42 мм до 9.96 мм. Эти различия могут показаться ничтожными, но, в пределах скептических соглашений статистической науки, они были слишком последовательными, чтобы произойти случайно. Но почему засушливый год мог одобрить такие изменения? У команды уже были свидетельства, что большие птицы с большими клювами более расторопны, чем средние птицы, при контакте с большими, жесткими, остроконечными семенами, такими как семена сорняка якорца (Tribulus), которые были едва ли не единственными семенами, добываемыми во время сильнейшей засухи. Другой вид, большой земляной вьюрок G. magnirostris, является профессионалом, когда дело доходит до разделывания семян якорца. Но дарвинистское выживание самого приспособленного всецело посвящено относительному выживанию особей в пределах вида, а не относительному выживанию одного вида по сравнению с другим. И в популяции средних земляных вьюрков наибольшие особи с наибольшими клювами выживали лучше. Среднестатистические особи G. fortis стали чуть больше похожи на G. magnirostris. Команда Гранта в течение одного года наблюдала маленький эпизод естественного отбора в действии.

После того, как засуха закончилась, они засвидетельствовали другой эпизод, который подтолкнул популяции вьюрков в том же эволюционном направлении, но по другой причине. Как у многих видов птиц, у G. fortis самцы больше, чем самки, и имеют большие клювы, которые, по-видимому, помогают им лучше пережить засуху. До засухи было приблизительно 600 самцов и 600 самок. Из 180 выживших особей 150 были самцами. Дожди, когда они, наконец, вернулись в январе 1978 года, быстро создали условия, идеальные для размножения. Но теперь было пять самцов на каждую самку. Понятно, что была жесткая конкуренция среди самцов за немногочисленных самок. И самцы, которые выиграли в этой половой конкуренции, новые победители среди лучших из лучших выживших самцов, снова в основном были наибольшими самцами с наибольшими клювами. Снова естественный отбор заставил популяцию развить больший размер тела и большие клювы, но по другой причине. Относительно того, почему самки предпочитают более крупных самцов, «Рассказ Тюленя» подготовил нас к значимости того факта, что самцы Geospiza – более конкурирующий пол – крупнее самок.

Если большой размер – такое преимущество, почему птицы вообще не очень большие? Поскольку в другие годы, когда засухи нет, естественный отбор одобряет меньших особей с меньшими клювами. Гранты действительно засвидетельствовали это после 1982-83 года, когда, случилось наводнение Эль-Ниньо. После наводнения изменился баланс семян. Большие, жесткие семена растений, таких как Tribulus, стали редкими по сравнению с меньшими, более мягкими семенами таких растений, как какабус (Cacabus). Теперь меньшие вьюрки с меньшими клювами взяли свое. Нельзя сказать, что большие птицы не могли съесть маленькие, мягкие семена. Но они нуждались в большем их количестве, чтобы поддерживать свои большие тела. Таким образом, у меньших птиц теперь было небольшое конкурентное преимущество. И в популяции средних земляных вьюрков все повторилось с точностью до наоборот. Эволюционная тенденция засушливых лет была полностью изменена.

Не правда ли, различия в размере клюва между успешными и неудачливыми птицами в засушливом году кажутся ужасно маленькими? Джонатан Вейнер (Jonathan Weiner) рассказал показательную короткую историю об этом, цитируя Питера Гранта:

Однажды, как раз когда я начинал лекцию, в аудитории меня прервал биолог: «Какое различие Вы утверждаете, что находите,– спросил он меня, – между клювом выжившего вьюрка и клювом умершего?»

«В среднем половина миллиметра»,– сказал я ему.

«Я не верю этому!» – сказал мужчина. «Я не думаю, что половина миллиметра действительно имеет такое значение».

«Однако это – факт», – сказал я. «Отслеживайте мою информацию и затем задавайте вопросы». И он не задал никаких вопросов.

Питер Грант вычислил, что потребуется всего лишь 23 случая засухи на Дафни Майор вроде той, что была в 1977 году, чтобы превратить Geospiza fortis в G. magnirostris. Это, конечно, уже не был бы в настоящем смысле magnirostris. Но это – наглядный способ представить себе происхождение видов и то, как быстро оно может произойти. Дарвин знал, столкнувшись с ними и будучи не в состоянии маркировать их должным образом, какими сильными помощниками «его» вьюрки, в конечном счете, окажутся (Гавайи – еще более отдаленный вулканический архипелаг и столь же молодой, как Галапагосский. Гавайская птица Робинзона Крузо была тангрой-медососом, чьи потомки быстро эволюционировали, «делая Галапагос» – даже развили «дятла»! Точно так же приблизительно 400 первоначальных видов насекомых иммигрантов породили все 10 000 эндемичных гавайских видов, включая уникальную плотоядную гусеницу и полуморского сверчка. Кроме летучей мыши и тюленя, нет никаких местных гавайских млекопитающих. Увы, цитируя красивую книгу Э. О. Уилсона «Многообразие жизни»: «Большинство тангр-медососов теперь исчезло. Они отступили и вымерли под давлением чрезмерной охоты, сведения леса, крыс, плотоядных муравьев, малярии и водянки, приносимых экзотическими птицами, завезенными, чтобы «обогатить» гавайский пейзаж». ).