В чем недостаток специализации организмов кратко

Обновлено: 30.06.2024

Специализация организмов — понятие относительное, и поэтому дать ей точное определение затруднительно. Все организмы так или иначе специализированы. Варьирует лишь степень их специализации, и притом в очень широком диапазоне.

Специализация представляет собой один из аспектов адаптации, которая также варьирует от относительно узкой до относительно широкой. Специализацию можно рассматривать как комплекс адаптации и толерантностей группы среднего или высокого ранга к её адаптивной зоне или же группы видового ранга к её местообитанию или нише. Если данный организм приспособлен к узкой зоне, местообитанию или нише, от высоко специализирован; если же он адаптирован к более широкому диапазону условий среды, его специализации относительно широки.

Так, коала, питающийся исключительно листьями эвкалипта, имеет узкую пищевую нишу, тогда как у всеядного енота пищевая ниша широкая. Для этих двух видов млекопитающих характерна соответственно узкая и широкая специализация питания. Большинство орхидей специализированы к строго определённым опылителям, тогда как многие сложноцветные опыляются разнообразными опылителями, т. е. эти две группы обладают соответственно, узкой и широкой специализацией в отношении опыления.

При прочих равных условиях узкоспециализированный организм больше подвержен опасности вымирания во время изменений в среде, чем организм с широкими специализациями. В случае исчезновения одного типа пищи такие животные, как коала, вымерли бы, тогда как еноты — нет. Подверженность вымиранию — недостаток, внутренне присущий узкой специализации. Узкой специализации способствует межвидовая конкуренция. Как указывалось в гл. 22, весьма вероятно, что биотическое сообщество, в которое входит несколько видов со сходными экологическими потребностями, может дать начало множеству узкоспециализированных форм.

Одни виды животных потребляют широкий спектр кормов (полифаги), а другие — узкий (монофаги). И та, и другая стратегия имеют свои преимущества и недостатки. Полифаги могут питаться разными кормами и поэтому менее чувствительны к изменениям условий среды. Монофаги же оказываются в выигрыше в конкурентной борьбе, так как они лучше других адаптированы к потреблению определенного корма. Считается, что если много близких видов живет в одном месте, то более выигрышной для них стратегией будет монофагия, снижающая конкуренцию. Недавно при помощи филогенетического анализа на двух группах насекомых — кокцидах и бабочках-нимфалидах — было показано, что это не всегда так. Оказалось, что наибольшее разнообразие видов этих насекомых наблюдается в тех родах, где больше полифагов. Получилось, что в этих случаях недостатки монофагии перевешивают ее преимущества, и эта стратегия является не снижающей конкуренцию адаптацией, а эволюционным тупиком.

Рис. 2. Адаптивная радиация мадагаскарских ванг (сем. Vangidae). Разными цветами показана специализация разных видов к добыванию корма: собирательство (черным), активное преследование (синим) и зондирование (оранжевым). Рисунок из статьи S. Reddy et al., 2012. Diversification and the adaptive radiation of the vangas of Madagascar

В адаптивности пищевой специализации никто обычно не сомневается. Считается так: да, что-то может возникать случайно и, по крайней мере первоначально, никакой адаптивной ценности не представлять. Но уж пищевая специализация явно адаптивна. Иначе зачем данному виду ограничивать свой рацион какой-то определенной группой кормов?

Авторы работы занимались кокцидами, или щитовками. Это родственные тлям и очень похожие на них по образу жизни насекомые из надсемейства Coccoidea (отряд полужесткокрылых Hemiptera). Как и тли, эти насекомые ведут малоподвижный образ жизни. Они сидят на каком-либо растении и питаются его соками, всасывая их хоботком. А распространение их от растения к растению происходит пассивно — например, за счет ветра. Некоторые виды кокцид питаются на многих видах растений, а другие — узкие специалисты. Узкая специализация в данном случае может обходиться дорого. Ведь при случайном разносе ветром есть немалая вероятность попасть не туда. Поэтому исследователи предположили, что у кокцид более оптимальной является адаптация к питанию многими растениями, а появление специалистов является тупиковой ветвью, то есть что в эволюционном смысле это вредно.

В своей работе ученые использовали популярный в настоящее время подход. Для начала строится филогенетическое древо изучаемой группы по данным анализа ДНК. Для этого, в принципе, не обязательно самим анализировать ДНК всех видов. Можно использовать последовательности, имеющиеся в свободном доступе в интернете. Авторы использовали дерево, включающее 472 вида кокцид из около 3000 известных. Далее анализируется распределение изучаемого признака на филогенетическом древе. В данном случае признак — это кормовая специализация. Под этим подразумевалось количество семейств растений, представителями которых питаются кокциды данного вида. На основе этого все виды были разделены на две группы. Если данный вид кормится на растениях одного семейства — это монофаг. На двух или более — полифаг. Ниже мы остановимся на двух наиболее показательных результатах проведенного анализа.

Оказалось, что широкая кормовая специализация (полифагия) положительно связана с интенсивностью видообразования (рис. 3). Проще говоря, больше всего видов было в тех родах, в которых больше всего широких специалистов. Интенсивность видообразования можно считать показателем эволюционного успеха широких специалистов.

Рис. 3. Положительная связь интенсивности видообразования кокцид с числом видов их кормовых растений (черная линия — линия регрессии, пунктирная — доверительные интервалы). Столбики даны не в масштабе к оси Y и обозначают число видов кокцид в зависимости от числа потребляемых ими семейств растений. Рисунок из обсуждаемой статьи в Evolution

Рис. 4. Филогенетическое древо исследованных видов кокцид. Зеленые кружки — виды-полифаги (питаются на растениях двух или более семейств), серые — монофаги (кормятся на растениях одного семейства). Рисунок из обсуждаемой статьи в Evolution

Результаты, подобные приведенным для кокцид, в прошлом году были получены и для другой группы — бабочек-нимфалид (семейство Nymphalidae). Здесь изучали, среди прочего, связь числа видов в данном роде с полифагией. Выяснилось, что в целом для семейства эта связь имеется, хотя она и не очень сильная (корреляция Спирмена, R = 0,4, p

Рис. 5. Филогенетическое древо бабочек-нимфалид. Каждая конечная его ветвь соответствует одному роду. Справа дано число видов кормовых растений, на которых питаются виды данного рода, и число видов бабочек в роде. Клады (группы родов) бабочек, в которых выявлена положительная связь между числом видов бабочек в роде и числом видов растений, на которых питаются бабочки из данного рода, обозначены вертикальными черными линиями. Рисунок из статьи C. A. Hamm, J. S. Fordyce, 2015. Patterns of host plant utilization and diversification in the brush-footed butterflies

Таким образом, данное исследование показало, что в двух группах насекомых узкая пищевая специализация может быть вредна. Ведь эволюционно более успешными будут те группы (например, отдельные роды или семейства), которые потребляют широкий спектр кормов. Это обеспечит им устойчивость к меняющимся условиям среды.

Источник: Nate B. Hardy, Daniel A. Peterson, Benjamin B. Normark. Nonadaptive radiation: pervasive diet specialization by drift in scale insect? // Evolution. 2016. V. 70. P. 2421–2128.

В природе есть всеядные животные и есть животные, которые приспособились к какому-то одному виду корма. Это называется пищевой специализацией. Приспособленность к добыванию избранной пищи часто накладывает отпечаток на облик животного.

У муравьеда узкая коническая морда и длинный липкий язык. Колибри, питающаяся нектаром, имеют длинный клюв-трубочку. Через эту "соломинку" они сосут цветочные соки. Жираф имеет длинную шею потому, что питается верхними побегами кустов и деревьев. Он может умереть с голоду в местах, где много травы, но нет древесной растительности. Яичная змея питается только яйцами птиц. В тропиках стол её не скудеет весь год.

Специализация выгодна. Она позволяет животному пользоваться обилием избранной пищи и не иметь конкурентов. Но существует и большая опасность: если избранный корм почему-то исчезнет - животное погибнет. Специализация удерживает едока в определённых географических зонах. Медвежонок коала поедает листья трёх-четырёх эвкалипта, которые растут только в Австралии. Верблюд, привыкший к грубым пустынным колючкам, плохо ест мягкие травы.

Как правило, процветают всеядные животные. Например, медведь. Он способен убить лося, оленя, лошадь, но не брезгует муравьями, личинками, различными корешками, рыбой, травой. Лисица также всеядна. Она ест дыни, упавшие мягкие груши, виноград, семечки подсолнуха, пшеничные зёрна, но больше всего любит мышковать и разорять птичьи гнёзда.

В особо благоприятных условиях находятся всеядные звери и птицы, которые извлекают выгоду, живя рядом с нами, людьми. Так, вороне мы оставляем несметное количество отбросов в мусорных баках. Она внимательно осмотрит место пикника в лесу и всегда найдёт что-нибудь съестное. Вороны подбирают на шоссе всё, что гибнет под колёсами транспорта, ловят мышей, головастиков, подсыхающих в лужах, подбирают дождевых червей, пируют на падали и просто прячут различные человеческие отходы про запас.

Так же приспособился жить рядом с человеком и дикий кабан. Он ест корни растений, жёлуди, мышиные гнёзда, ужей, лягушек, заходит на городские свалки и ест пищевые отбросы. Человек, убирая урожай с полей, оставляет картофель, свеклу, кукурузные початки, зерно. Всё это подбирают кабаны. Они стали вездесущи.

Животные и птицы, которые приспосабливаются к разнообразной пище, выживают повсеместно. "Узкие специалисты" не могут расширить ареал своего обитания из-за привязанности к одному-двум видам пищи.

В чем недостаток специализации организмов кратко

Рекомендуем почитать

Регулирование температуры и влажности в улье

Альбинизм у животных

Бешенство у собак и кошек