) ()

Feb. 8th, 2013

11:16 pm - Галапагосские или Дарвиновские вьюрки

Компиляция по материалам, найденным в Интернете (делали с дочкой доклад).

Галапагосские или Дарвиновские вьюрки - это группа птиц, населяющая Галапагосские острова. Свое второе название получила в честь Чарльза Дарвина, который впервые оценил их значение с точки зрения теории эволюции. Предполагают, что такое разнообразие видов среди близкородственных птиц подсказало Дарвину идею естественного отбора и происхождения видов. Поэтому дарвиновские вьюрки стали одним из символов в истории науки.

Галапагосские острова возникли после извержения подводных вулканов. Со временем острова покрылись растительностью, проросшей из семян, принесенных на острова ветром, морем или залетными птицами. Ближайшая суша очень далеко, поэтому заселить острова могли только приплывшие на острова морские животные, выносливые рептилии, которых занесло сюда течением, и птицы.
Большинство пернатых Галапагосов — морские птицы, питающиеся за счет моря и гнездящиеся на побережьях. Вьюрки стали первыми не морскими птицами, заселившими Галапагосы. Из Южной Америки на острова залетели вьюрки какого-то одного вида, возможно, ныне уже не существующего. Размножившись, вьюрки стали «делить» богатства острова.

Исходный вид вьюрка, как и все вьюрковые, питался семенами, различными плодами и насекомыми. Галапагосские вьюрки, чтобы полнее использовать не очень обильные пищевые ресурсы островов, разделились на группы, которые стали питаться разными кормами. Одни предпочли семена, другие сочные плоды кактусов, третьи стали добывать насекомых. Образ жизни и способ питания отразились на внешности вьюрков. Они все меньше походили и друг на друга, и на своего предка, обитавшего в иных условиях.

Приспособление к разным кормам привело к тому, что вьюрки стали сильно отличаться друг от друга по форме и размерам клюва. Размер клювов земляных вьюрков зависит от кормовых предпочтений — чем грубее и жестче корм, тем крупнее и сильнее клюв. У кактусового земляного вьюрка, который питается сочными плодами кактусов, клюв длинный и заостренный, им удобно высасывать мякоть. Древесные вьюрки питаются жуками и другими насекомыми и личинками. Иногда им приходится долбить подгнившую древесину, чтобы добыть спрятавшихся в ней насекомых. Поэтому клювы у них крепкие, но тоньше, чем у земляных вьюрков, — такой клюв можно просунуть в узкие отверстия. У славкового и кокосового вьюрков клювы длиннее, чем у других древесных вьюрков, и несколько изогнуты. Такими клювами удобно собирать мелких насекомых с поверхности веток и листьев.

«Самым любопытным обстоятельством является правильное постепенное изменение размеров клюва у различных видов Geospiza (Земляные вьюрки), начиная с клюва большого, как у дубоноса, и кончая клювом зяблика и даже славки… Самый большой клюв рода Geospiza показан на рис. 1, самый маленький — на рис. 3; но в промежутке между ними имеется не один вид, размеры клюва которого показаны на рис. 2, а по крайней мере шесть видов, у которых клювы едва заметно постепенно уменьшаются. Клюв птицы из подгруппы Certhidea показан на рис. 4. … Наблюдая эту постепенность и различие в строении в пределах одной небольшой, связанной тесными узами родства группы птиц, можно действительно представить себе, что вследствие первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге был взят один вид и видоизменен в различных целях.» [Чарльз Дарвин. Путешествие натуралиста вокруг света на корабле "Бигль"]

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.

На Галапагосских островах - известной группе островов, на которых в 1830-е годы побывал Чарльз Дарвин, обитает тринадцать видов вьюрков (зябликов). Вьюрки демонстрируют разнообразие форм и размеров клювов, все из которых подходят для их разных типов питания и образов жизни. этому явлению следующее объяснение: все они являются потомками первоначальной пары вьюрков, и что естественный отбор ответственен за их отличия.

Как это не удивительно для некоторых людей, но большинство современных креационистов придерживаются этого объяснения. Это не должны обязательно быть какие-либо «эволюционные» изменения, в смысле предоставления свидетельств в пользу превращения амебы в человека. Никакая новая генетическая информация не была добалена. Если исходная популяция имеет достаточную сотворенную изменчивость (генетический потенциал), чтобы объяснить появление этих разных признаков в её потомках, естественный отбор позаботился бы об итоговой адаптации, как покажет очень простой пример.

Скажем, к примеру, что 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 изменениях подобного рода, вьюрки все равно остаются вьюрками, а . Границы, в которых могут происходить изменения, установлены количеством информации, которая исходно присутствует, и из которой и происходит отбор.

Креационисты уже давно говорят о таком «разделении под воздействием отбора» у исходных видов, описывая, к примеру, волков, койотов, динго и других диких собак, которые все произошли от одной пары животных, находившейся на борту Ноевого Ковчега. Однако антикреационисты ухватились за вопрос времени. Они настаивают на том, что для описанноей выше вариации потребовалось бы намного больше времени, чем позволяет Писание. Искусственный отбор происходит быстро - они признают это . Но, по их мнению, это потому селекционеры умышленно воздействуют на каждое поколение. Обычная же «оценка» периода, за который Дарвиновский вьюрок образовались от исходной популяции, колеблется в пределах от одного до пяти миллионов лет.

Однако, профессор зоологии из Принстонского университета, Питер Грант, недавно опубликовал результаты тщательного восемнадцатилетнего исследования всех Галапагосских вьюрков, во время которого проводилось наблюдение естественного отбора. Например, во время засушливых лет, когда вьюркам не хватало маленьких семян, отбор способствовал выживанию вьюрков с более длинными и сильными клювами, способными доставать оставшиеся крупные семена, что и повернуло популяцию в этом направлении.

Несмотря на то, что само наблюдение не является чем-то удивительным и глубоким, скорость этих изменений просто потрясает . При такой наблюдаемой скорости, как Грант подсчитал, потребовалось бы всего лишь 1200 лет для того, чтобы превратить среднего земляного вьюрка, например, в кактусового вьюрка. Чтобы превратить его в более похожего земляного вьюрка потребовалось бы всего около 200 лет.

Обратите внимание на следующее (хотя в статье и не говорится об этом): подобные стремительные изменения могут не иметь ничего общего с образованием каких-либо новых генов в результате мутации, но они основываются на описанной нами выше процессе, т.е. отбирая из того, что уже есть. Поэтому это не может расцениваться как свидетельство настоящей, восходящей (макро) эволюции - хотя многих наивных студентов, несомненно, будут учить этой «эволюции в действии».

Наоборот, перед нами настоящее свидетельство того, что такое (нисходящее) адаптационное образование нескольких видов из одного сотворенного вида, может легко происходить в пределах нескольких столетий. И для этого совершенно не нужны миллионы лет. Данный аргумент еще больше подкрепляется тем фактом, что после Потопа давление отбора было намного сильнее - происходила быстрая миграция в новые, незаполненные экологические ниши, наблюдался остаточный катастрофизм, и отмечались изменения климата, поскольку Земля высыхала, жизнь на ней налаживалась, и происходила одновременная адаптивная радиация видов.

Ссылки:

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.

Считалось, что вьюрки рода Nesospiza , обитающие на двух маленьких островах архипелага Тристан-да-Кунья , относятся к двум видам: один с большим клювом, другой с маленьким, причем оба вида встречаются на обоих островах. Генетический анализ показал, что эти птицы произошли от единой предковой формы, которая когда-то заселила оба острова, а затем на каждом из них подразделилась на большеклювую и мелкоклювую разновидности. Это первый хорошо обоснованный случай параллельного симпатрического видообразования у птиц.

Уединенные острова и озера представляют собой уникальные эволюционные лаборатории, где небольшие популяции животных и растений могут претерпевать глубокие изменения за весьма малое по геологическим масштабам время. Этому способствует прежде всего обедненность таких изолированных экосистем и резко ослабленная межвидовая конкуренция. Всевозможные причудливые, узко специализированные формы, которые на материке скорее всего были бы вытеснены, не успев зародиться, на крошечном уединенном островке имеют шанс выжить (см. также: Эволюция на островах идет быстрее , «Элементы», 14.09.2006).

Изучение островных флор и фаун иногда позволяет почти воочию увидеть процесс эволюции и проверить на практике различные теоретические модели, разработанные эволюционистами-теоретиками. Южноафриканские биологи, изучающие эндемичных вьюрков архипелага Тристан-да-Кунья, опубликовали в последнем номере журнала Science статью, в которой подтверждаются сразу две широко обсуждаемые в научной литературе гипотезы. Первая из них — модель экологического видообразования в условиях симпатрии — предполагает, что исходный предковый вид может подразделиться на два в результате адаптации его представителей к разным экологическим нишам, причем для этого не нужны какие-либо физические барьеры, разделяющие исходно единую популяцию на две изолированные части. Вторая гипотеза предполагает, что, поскольку видообразование контролируется экологическими факторами, оно должно в сходных условиях происходить сходным образом. Иначе говоря, если есть два одинаковых изолированных острова и на каждый из них попадет один и тот же предковый вид, то через некоторое время на этих островах должны параллельно и независимо образоваться сходные «пучки» видов.

Конечно, обе теоретические модели возникли не на пустом месте, и каждая из них подтверждается большим числом фактов, однако в большинстве своем это косвенные доказательства. Кроме того, они затрагивают лишь отдельные группы животных или растений. Например, убедительные свидетельства симпатрического видообразования получены для пальм, некоторых пресноводных рыб (см. ссылки внизу), для бокоплавов (гаммарид) озера Байкал и т. д., тогда как с другими группами (в том числе с птицами) дело обстоит хуже. К примеру, галапагосские вьюрки, получившие всемирную известность благодаря тому впечатлению, которое они произвели на молодого Чарлза Дарвина, пока не предоставили ученым убедительных свидетельств симпатрического характера своего видообразования (предполагают, что разные виды этих птиц сформировались на разных островах).

То же самое до настоящего времени предполагалось и для вьюрков архипелага Тристан-да-Кунья. В пределах рода Nesospiza орнитологи выделяют два вида: N. acunhae (с маленьким клювом) и N. wilkinsi (с большим клювом). Оба вида встречаются только на двух маленьких островах — Неприступном (Inaccessible ) площадью 14 кв. км. и Найтингейл (Nightingale ) площадью 4 кв. км. Первый вид ранее обитал также и на главном острове архипелага, но там его истребили около ста лет назад завезенные людьми крысы и мыши. Острова Неприступный и Найтингейл, к счастью, необитаемы, и к тому же объявлены заповедной зоной, так что уникальные местные птицы имеют хорошие шансы задержаться на этом свете.

Кстати сказать, палеонтологи недавно установили, что практически на всех островах и атоллах Тихого океана до прихода людей обитали разнообразные эндемичные виды птиц, в том числе нелетающих. Как только на остров приходили люди — полинезийцы или меланезийцы — эти виды немедленно исчезали. Так что история с дронтом или новозеландским моа — не исключение, а правило.

Представители одного и того же вида, обитающие на разных островах, немного отличаются друг от друга, поэтому их считают разными подвидами. На Неприступном выделяют подвиды N. acunhae acunhae и N. wilkinsi dunnei , на Найтингейле — N. acunhae questi и N. wilkinsi wilkinsi . Предполагалось, что виды N. acunhae и N. wilkinsi сформировались аллопатрическим путем, то есть на разных островах, а затем расселились, и их ареалы пересеклись.

Однако генетический анализ, проведенный исследователями, показал, что история у этих птиц была несколько иной. Сравнив несколько митохондриальных и ядерных генетических маркеров, ученые обнаружили, что обитатели каждого из двух островов ближе друг к другу, чем к конспецифичным (относящимся к тому же виду) птицам с другого острова. Например, большеклювые N. wilkinsi dunnei с Неприступного гораздо ближе к мелкоклювым N. acunhae acunhae с того же острова, чем к большеклювым N. wilkinsi wilkinsi с Найтингейла.

Ученые сделали вывод, что все четыре формы, по-видимому, происходят от одного предка, когда-то залетевшего из Южной Америки с преобладающими западными ветрами (расстояние от материка — 3000 км). Эта предковая форма заселила оба острова, и на каждом из них параллельно и независимо подразделилась на две разновидности: мелкоклювую и большеклювую. Направленность этих эволюционных преобразований определялась особенностями кормовой базы. На обоих островах основную пищу вьюрков составляют мелкие семена местной травы Spartina arundinacea и крупные семена дерева Phylica arborea . Размер клюва у вьюрков строго коррелирует с размером разгрызаемых семян. Большеклювые N. wilkinsi питаются в основном семенами дерева, мелкоклювые N. acunhae — семенами травы.

Любопытно, что на меньшем по площади острове Найтингейл процесс симпатрического видообразования продвинулся заметно дальше, чем на более крупном острове. На Неприступном, где разнообразие природных условий значительно выше, две формы вьюрков, по-видимому, еще способны скрещиваться друг с другом. В некоторых районах острова встречаются птицы с клювами промежуточных размеров — судя по всему, гибриды (генетический анализ не противоречит этому предположению). На Найтингейле никаких гибридов нет, да и генетически две местные разновидности вьюрков сильнее отличаются друг от друга, чем формы с Неприступного. По-видимому, это говорит о том, что разнообразие условий обитания в данном случае выступало как фактор, тормозящий эволюцию.

Необходимо помнить, что под «скоростью эволюции», в зависимости от контекста, могут подразумеваться два совершенно разных показателя. Одно дело — скорость образования разнообразных причудливых специализированных форм, совсем другое — скорость прогрессивных преобразований, связанных с выработкой новых адаптаций широкого профиля. На маленьких изолированных клочках суши выше только первая из этих скоростей, тогда как вторая, наоборот, выше на больших материках с разнообразными условиями и сложными насыщенными экосистемами.