Организмы не слепо развиваются под силами, не зависящими от их контроля, а формируют и влияют на саму эволюционную среду

Люди формируют эволюционное будущее жизни на Земле. Мы не только причиняем массовые вымирания, мы также заставляем животных, растений и грибов адаптироваться к нашему искусственному миру: городские птицы, например, теперь поют более высокие ноты, поскольку поле, кажется, помогает их песне переносить звуки движения.

Но в то время как культурные знания и инженерия улучшили человеческую способность катализировать изменения в окружающей среде, склонность к общей жизни является общей для всех видов. Рассыпьте несколько бактерий в чашке Петри, и они будут производить богатые питательными веществами побочные продукты, которые могут использовать новые бактерии, что быстро вызывает развитие множества разнообразных микробных популяций.

Бобры создают пруды, которые используются в качестве руды для размножения уток; пауки паути делают отступление, которое эксплуатируется как площадки для зимовки земными насекомыми; растения изменяют почвы через вещества, выделяемые из их корней. То, как эти организмы меняют свое окружение, в свою очередь, меняет эволюционное давление, с которым они и другие сталкиваются, когда они борются за выживание и размножение.

Их действия, другими словами, предвзяты, для чего выбраны. Этот процесс известен как «нишевая конструкция», и все виды делают это, даже если их эффекты иногда более скромны и локализованы, чем наши. Тем не менее, теория ниш-конструирования является спорной среди биологов-эволюционистов, отчасти потому, что естественный отбор традиционно работает «слепо»: считается, что она лепит организмы на протяжении тысячелетий, чтобы адаптироваться к своим экологическим нишам, не контролируя цели или цели организмов.

Люди подвергаются той же скульптуре, но вместо того, чтобы развиваться, чтобы соответствовать ранее существовавшей нише, широко признано, что мы активные агенты, которые формируют среду, к которой мы адаптируемся. Наш мозг эволюционировал, чтобы обрабатывать лингвистически закодированную информацию и изучать знания, потому что мы построили богатую культурную сферу, а затем адаптировались к ней.

Мы одомашнили растения и животных и, включив их в наш рацион, вызвали отбор генов, которые усваивают эти продукты.

Мы изобрели сельское хозяйство, которое подпитывало рост населения, непреднамеренно отбирая генетическая устойчивость к болезням толпы, таких как брюшной тиф или холера.

Наши родители не просто передают нам свои гены, мы также наследуем изменившийся мир, который они покидают.

Это экологическое наследование означает, что люди не развиваются в ответ на статический адаптивный ландшафт, а формируют этот ландшафт, чтобы облегчить или усилить конкретное избирательное давление, которое он оказывает на нас.

‘[ Этот организм влияет на его собственную эволюцию, будучи как объектом естественного отбора, так и создателем условий этого отбора», как выразились биологи-эволюционисты Ричард Левинс и Ричард Левонтин.

Споры возникают из-за того, что эксперты расходятся во мнениях относительно того, в какой степени другие существа могут также направлять эволюцию, создавая терраформирование своих адаптивных ландшафтов.

Метафора ландшафта может быть полезной для понимания эволюционных процессов.

Вы можете думать о адаптивном ландшафте как о графе, который показывает взаимосвязь между приспособленностью организма — его способностью выживать и размножаться — и одну или несколько черт организма.

Например, в популяции птиц одна ось может представлять размер тела, а другую длину хвоста (или вместо признаков мы можем наносить на график частоту связанных генов).

Пейзаж представлен трехмерной поверхностью, где хорошо приспособленные птицы с хорошей длиной и хвостом длиной хвоста обитают на вершинах, а плохо приспособленные птицы выскребают живое в долинах.

Регион с самым высоким пиком представляет существо с оптимальным размером тела и хвостом, которые лучше всего способны выжить.

Популяция птиц будет иметь ряд характеристик, при каждой комбинации — разные точки ландшафта — и естественный отбор популяция постепенно будет сходиться в чертах, которые лучше всего подходят для местной среды обитания, представленной на адаптивном ландшафте, когда популяция поднимается на местную пиковую форму.

Но есть несколько способов добраться до вершины адаптивного пика: вы можете изменить свои черты, чтобы помочь вам достичь вершины, или вы можете переместить гору, чтобы она пришла к вам.

Адаптивный ландшафт, который является статичным, не подвержен влиянию организмов.

В панели время движется вниз.

Фигура адаптирована из Tanaka et al (2020), Philosophy of Science, 87: 478-98Малые и могучие ниши-конструкторы можно найти прямо у наших ног.

Скромный дождевой червь — это «экосистемный инженер» — вид, который изменяет физическую и химическую среду, часто способствуя функционированию экосистемы.

Как ни странно, несмотря на свой экологический успех, дождевые черви на самом деле анатомически не подходят для жизни на суше.

Они сохраняют основную физиологию пресноводных червей, из которых они произошли, несмотря на то, что они жили на суше десятки — возможно, сотни — миллионы лет.

В отличие от большинства наземных животных, но в соответствии с пресноводными существами, дождевые черви производят большое количество разбавленной мочи, что делает их очень уязвимыми для высыхания: если вы выкапываете дождевого червя в своем саду, он часто сморщивается.

Так как же животное могло так долго выживать на суше с такой плохой структурной адаптацией?

Ответ - построение ниши.

Вместо того, чтобы адаптировать свою физиологию к земной среде, дождевые черви создают водный мир на суше.

Их успех вытекает непосредственно из их ландшафтного садоводства.

Земляные черви туннели и закапываются таким образом, что это снижает то, что известно как «матический потенциал» почвы — способность почвы удерживать воду.

Это облегчает для дождевых червей черпать воду в свои тела, восполняя потери воды, вызванные их выделениями.

Земляные черви эффективно строят свои собственные гребли, чтобы сохранить себя влажными.

Таким образом, дождевые черви используют различные методы, чтобы исказить адаптивный ландшафт в свою пользу, при этом эффекты, вызывающие устрашение, вызывающие последствия человеческого вторжения.

В настоящее время европейские дождевые черви признаны главной движущей силой изменений в североамериканских лесных растениях, и, вопреки популярному образу, что они всегда хороши для почвы, дождевые черви оказывают разрушительное воздействие на лиственные леса.

Первоначальная фауна дождевых червей в Северной Америке практически вымерла во время плейстоценового оледенения, при этом многие экосистемы были свободными от дождевых червей, пока европейские поселенцы не представили их в 16-м и 17-м веках.

Впоследствии значительные изменения в европейских дождевых червях резко распространены, и их вторжение в лиственные леса сопровождается яркими изменениями свойств почвы, которые оставляют насытиться местными растениями и животными.

Черви втягивают органические вещества в почву, как пищу или в качестве материалов для высеивания нор, что приводит к быстрой потере помета и приводит к более теплым и сухим поверхностям почвы.

Их деятельность изменяет скорость, с которой химические элементы, такие как углерод и азот, циклически проходят через экосистему, ускоряют разложение растительных материалов, а их туннелирование и рытье увеличивают аэрацию почвы и дренаж.

Эти изменения обычно происходят в течение 10 лет после вторжения, внося альтернативное состояние, которое сохраняется в течение многих десятилетий.

В лесах, в которых исторически отсутствовали дождевые черви, содержат большое количество углерода, застрявшего в поверхностном помете.

Подобно использованию ископаемого топлива человеком, когда дождевые черви уничтожают эти слои, они выделяют огромное количество накопленного углерода в атмосферу в виде углекислого газа, что способствует глобальному потеплению.

Вторжения дождевых червей вызывают экологические каскады, которые реверберируются в лесных экосистемах.

Эти изменения в качестве среды обитания оказывают глубокое влияние на другие виды.

Недавние исследования показали, что разнообразие растений сократилось по мере увеличения богатства введенных экологических групп дождевых червей, при этом наибольшие пострадали местные растения, а беспозвоночные почвы снижались по мере роста биомассы дождевых червей.

Местные растения и животные страдают, потому что они адаптированы к среде без дождевых червей.

В то же время некоторые виды выигрывают: так же, как и нарушения человека, инженерия дождевых червей способствует инвазии и разрастанию быстрорастущих бактерий, трав, осок и некоторых крупных животных, таких как олени.

Норы дождевых червей используются в качестве отступлений беспозвоночными, и даже некоторые позвоночные, такие как саламандры, а их наземные наземные (среди) являются горячими точками активности микробов.

В червях обычно встречаются инвазивные кустарники, такие как клепка и жимолость.

Отчасти это связано с тем, что дождевые черви искажают банк семян — естественное хранение семян в почве — путем поедания семян, выборочно их выбор в соответствии с такими признаками, как размер.

Семена, которые выживают, собираются в гипсовые черви (червячные какашки), пользуясь питательными веществами и физической защитой этого природного удобрения.

Неизменно, это неместные растения, которые пожинают плоды.

Поэтому неудивительно, что вторжения дождевых червей вызывают экологические каскады, которые отражаются в лесных экосистемах.

Некоторые исследователи даже обеспокоены тем, что дождевые черви могут спровоцировать «расплав вторжения», когда некоренные виды способствуют ускоряющемуся вторжению друг друга.

Что, возможно, менее интуитивно понятно, так это то, что земляные черви сами выигрывают от своей инженерной и вторжений, которые они вызывают, позволяя им строить новые фитнес-пики в адаптивном ландшафте.

В то время как дождевые черви способствуют росту инвазивных кустарников, эти кустарники взаимно способствуют росту популяций дождевых червей.

Самостоятельные петли обратной связи возникают из-за того, что кустарники производят более качественный листовой помет (то есть с более низким отношением углерода к азоту), благоприятствующий европейским дождевым червям.

Земляные черви эффективно занимаются сельским хозяйством — подготавливают почву, перекошевают банк семян и проращивают свои любимые культуры в их кустах.

Они культивируют подобные взаимовыгодные отношения с оленями, свиньями и микроорганизмами, которые также получают пользу от активности дождевых червей и способствуют их развитию.

Интересно, что разнообразие видов дождевых червей коррелирует с биомассой дождевых червей, что позволяет предположить, что инженерия дождевых червей также приносит пользу другим видам дождевых червей.

Земляные черви также строят дома, чтобы складывать в свою пользу эволюционные шансы.

Существует более 6000 видов дождевых червей, которые значительно различаются по экологии и поведению.

Однако большинство из них не просто бродячие кочевники, бродячий по земле в поисках пищи и оставляя перемещенную землю позади.

Скорее, дождевые черви могут строить полупостоянные норы, которые обычно длятся значительно дольше, чем на всю жизнь.

Сам Чарльз Дарвин отметил, что норы дождевых червей — это не простые раскопки, а скорее прочные вертикальные туннели, иногда более метра в глубину, которые он назвал «выстеленным цементом».

«Цемент» дождевого червя возникает в результате уплотнения секреций и отливок, продуцируемых резидентным червем, и создает характерную выстучку до толщины сантиметра, известную как «дрилосфера».

Каждая нора земляного червя — жилые помещения — на поверхности почвы раскрывается поросшей, своего рода компостной кучей, которая служит как кухонной, так и туалетной насыпью, собранной в качестве пищи вместе с гипсовыми гипсами.

Известно, что дождевые черви выкапывают выемки боковых нор, в которых откладывают коконы.

Из безопасности своих домов многие дождевые черви собирают в темноте на поверхности в поисках еды и товарищей, часто оставляя свои хвосты надежно прикрепленными к норе.

Зарыться — это энергетически дорогостоящая деятельность — гораздо проще занять и обновить дом предыдущего действующего президента, чем строить свой собственный с нуля.

Считается, что дождевые черви не вырывали норы шире, чем ширина их тела, но маленькие черви обычно встречаются в больших норах, что позволяет предположить, что молодые унаследовали родительскую нору, либо что рассеивающие особи легко устроятся дома в пустых норах.

Долгосрочные полевые наблюдения показывают, что те же норы постоянно используются червями в течение периодов, намного превышающих срок службы червей.

Таким образом, неудивительно, что дождевые черви, по-видимому, предпочитают почвы, ранее заселенные червями, а не первоначальным почвам.

Улучшенные почвы с готовыми домами и улучшенным запасом продовольствия — это не все, что дождевые черви завещают последовательным поколениям.

Каждый кокон дождевого червя наследует сообщество микроорганизмов, зарытых от микробиома кишечника их родителей.

Окружающая среда дождевого червя — это не только почва и окружающие существа, но и бактерии, грибы и одноклеточные эукариоты, населяющие его пищеварительную систему и окружающую дрилосферу.

Впоследствии, это расположение взаимовыгодно: земляной червь представляет собой богатую и подвижную среду для почвенных микроорганизмов, давая им возможность бродить в лишенной кислородом камере и размножаться через почву, а присутствие этих симбионтов повышает приспособленность земляных червей.

Как и люди, дождевые черви построили свою собственную нишу.

Их окружение не определено как богатое или бедное, а остается динамичным и изменчивым в зависимости от активности их жителей.

Черви не просто изменяют почвы — они выращивают сельскохозяйственные культуры, выбрасывают парниковые газы, строят дома и объединяются в города, которые разворачиваются в сельскую местность, как и мы.

Не только дождевые черви являются единственными видами, которые улучшают окружающую среду благодаря строительству ниш: морские водоросли выделяют липкие химические вещества, связывающие песок и стабилизирующие окружающую среду; чапараль и сосны способствуют лесным пожарам, которые сжигают конкуренцию, за счет распространения горючего игольчатых игл, муравьиных видов, а муравьиные виды уничтожают деревья, непригодные для их колоний, опрыскивая их кислотными гербицидами или культивируемыми грибными посевами.

Требует ли то, как животные улучшают среду по отношению к своим потребностям, требуют новых способов мышления об адаптивном ландшафте эволюции?

С самой радикальной точки зрения ниша построение ответа: «Да»: организмы не просто адаптируются, они являются со-прямодействующими.

Воздействие бобров, например, гораздо более обширное, чем пруды, которые они создают.

Они являются пожарными и ирригаторами, которые резко изменяют экосистемы выше по течению, что делает их устойчивыми к климатическим нарушениям, таким как пожар и засуха.

Таким образом, бобры меняют свою локальную среду и таким образом изменяют то, как отбор действует на них и других.

Они являются частью петлевых сетей обратной связи и причинно-следственной связи, в которых ранее выбранные организмы способствовали изменениям окружающей среды, а среда, модифицированная организмом, впоследствии отбирает для изменений в организме.

Конструкция ниши пересекается с несколькими другими концепциями экологии и эволюции, особенно «экосистемной инженерией» и «экоэволюционной динамикой».

Однако в теории нишевого строительства есть утверждение, что модификация окружающей среды организмами (нишевая конструкция) и ее наследие с течением времени (экологическое наследование) — это эволюционные процессы, которые вызывают эволюционные изменения.

Конструкция ниши модифицирует естественный отбор упорядоченным, направленным и устойчивым образом, что считается эволюционным процессом, хотя большинство учебников сосредоточены на явлениях, которые напрямую изменяют частоты генов, такие как естественный отбор, мутация или случайный генетический дрейф (изменения генетической составляющей популяции, которая происходит случайно).

Возвращаясь к метафоре адаптивного ландшафта, это силы, которые толкают популяции организмов вверх и вокруг холмов и долин ландшафта.

Теория строительства ниш, напротив, выступает за более широкую концепцию эволюционной причины.

«Традиционалисты» скажут, что, хотя нишевая конструкция «может повлиять или даже вызвать эволюционный процесс естественного отбора», это не «сам эволюционный процесс, не более, чем изменяющаяся среда», по словам биолога-эволюциониста Дугласа Фуймы.

Что опускает эта перспектива и что отличает построение ниши от изменения окружающей среды в более общем плане, так это то, что ниша-строительство изменяет естественный отбор упорядоченным, направленным и устойчивым образом.

Он не просто меняется, но и направляет адаптивную эволюцию, навязывая статистическую предвзятость направлению и силе отбора.

Организмы создают адаптивный ландшафт.

Например, анализ инвазий дождевых червей в местные растительные сообщества в 15 лесах на северо-востоке Соединенных Штатов выявил поразительно последовательные закономерности.

Те же самые ответы, связанные с дождевыми червями, были обнаружены на всех участках, несмотря на различия в видах и численности дождевых червей, составе и идентичности нативных растений, а также географическом регионе.

Возможно, вместо адаптивного ландшафта со твердыми холмами и долинами было бы лучше подумать об эволюции с точки зрения организмов, идущих по батуте, как предположил Левонтин.

Однако пример дождевого червя показывает, что по мере того, как они движутся во время эволюции, организмы не просто подавляют свою пригодность, но и могут улучшать свое окружение и, следовательно, свою физическую форму относительно него.

Эта инженерия достаточно мощная, чтобы помочь определить эволюционные результаты.

Например, дождевые черви не поднимались на пик физической формы типичной физиологии наземного животного.

Вместо этого они отправились в еще одно эволюционное путешествие к маловероятному пику пригодности, представляющему физиологию водной среды на суше.

адаптивный ландшафт, угнетенный организмами.

В панели время движется вниз.

Фигура адаптирована из Танаки и др.

(2020), Философия науки, 87: 478-98Недавно, Марк Танака, Питер Годфри-Смит и Бенджамин Керр - группа теоретических биологов и философ - разработали новую математические рамки для моделирования естественного отбора и построения ниши.

Они смогли охарактеризовать адаптивную эволюцию на двух связанных ландшафтах, а не на одной поверхности: эволюция организма происходит путем подъема по холмам на адаптивном ландшафте, и одновременно эволюция окружающей среды происходит через подъем на холмы на конструктивном ландшафте.

Именно отношения между ними определяют, насколько успешным является конкретный организм.

Точно так же, как мы не можем адекватно понять эволюцию вторичных половых признаков, таких как хвосты павлинов, без учета эволюции предпочтений спаривания Пиа, так и эволюция признаков, от которых зависит приспособленность, не может быть описана, не включив ниш-конструкцию.

Танака и его коллеги использовали свою структуру эволюции путем построения ниши для анализа динамики трех случаев микробной эволюции, в которых микробы участвуют в различных формах построения ниши.

То, как естественный отбор движет популяции в адаптивных ландшафтах, описывается так называемой фундаментальной теоремой Фишера: скорость повышения приспособленности населения, развивающегося в результате естественного отбора, равна генетической изменчивости в приспособленности (то есть степени генетической вариации, которая способствует различиям в выживании и размножении).

Статистик и генетик Рональд Фишер предположил, что, поскольку популяции не могут продолжать усовершенствоваться на неопределенный срок, процесс должен быть уравновешивается соответствующим ухудшением окружающей среды.

Модель связанных ландшафтов Танаки и его коллег математически показывает, что при построении ниши эта сохранение фитнеса не обязательно выполняется.

Организмы могут изменять свое окружение таким образом, чтобы улучшить свою абсолютную приспособленность (например, строить курганы на холмах), а также одновременно повредить окружающую среду и понизить свою физическую форму (например, рытье ям).

Модель имеет отношение к пониманию эволюции дождевых червей и других видов, которые реконструируют окружающую среду, включая людей.

Драматический успех европейских дождевых червей в североамериканских лесах, скорее всего, является, скорее всего, не проявлением естественного отбора, адаптирующего дождевых червей к лесной среде, а скорее следствием способности дождевых червей изменять экологию леса, чтобы лучше подходить им самим.

То же самое касается и людей.

Приручение растений, обработка почвы, методы орошения, удобрения — все они повышают способность земли поддерживать людей.

Мы наращивали нашу абсолютную физическую форму благодаря неоднократным приступам улучшения окружающей среды — как будто мы построили более высокие и высокие башни на адаптивном ландшафте, а затем поднялись на них.

Эволюционные экологи Тобиас Уллер и Хейкки Хелантеря разработали способ включения нишевого строительства в другую общую эволюционную модель, известную как уравнение цены, названную в честь ее загадочного автора Джорджа Прайса.

Он построен на двух основных процессах эволюции: естественном отборе черт во времени и их предвзятой передаче (или наследовании) по поколениям.

Каждый из этих процессов может быть определен и измерен статистически, обеспечивая способ расчета изменений признаков с течением времени (т.

е.

эволюцию) и то, какой вклад вносит либо отбор, либо передача соответственно.

Термин отбора определяется продуктом наследуемости признака (насколько генетические различия способствуют изменению признака) и дифференциальным отбором (которое измеряет, насколько признак влияет на приспособленность).

Например, если у больших собак больше щенков, чем у маленьких, но у собак с прямостоячими и с отвисающими ушами, так же, то у них больше размеров, то размер будет иметь большой выбор, а уши формируют маленькую.

Интересный характер может быть любым, в том числе и в фитнесе.

Поскольку наследуемость связана с количеством генетической вариации, когда очаговым признаком является пригодность, член выбора в ценовом уравнении в целом эквивалентен фундаментальной теореме Фишера.

Уравнение цены моделирует эволюционное изменение в результате естественного отбора (который может быть разложен на две составляющие: наследуемость и дифференциал выбора) и невыборочные факторы, такие как систематическая ошибка при передаче.

Конструкция ниши может затронуть все три компонента эволюции, причем ярким примером представляют дождевые черви.

Графическая любезность автора Термин передачи, напротив, представляет собой факторы, отличные от прямого выбора, которые могут повлиять на то, как этот признак будет меняться с течением времени, включая предубеждения в наследовании.

Интересно, что Прайс называл это «термином изменения окружающей среды», который кажется особенно подходящим для дождевых червей.

Земляные черви не меняют почву, иногда завещая лучший мир потомкам, а иногда и хуже, и не унижают его безжалостно.

Скорее, поколение за поколением, дождевые черви улучшают качество почвы для себя, повышая свою пригодность за счет строительства ниш и оставляя предвзятое экологическое наследование для своих потомков.

Как и в случае предположения Фишера о том, что среда должна ухудшаться, исторически исследователи склонны предполагать, что термин смещения передачи в ценовом уравнении, вероятно, будет отрицательным, когда очаговой чертой является пригодность.

Это связано с тем, что мутации обычно вредны для организмов, а также потому, что воздействие окружающей среды (неправильно) предполагается, что они не наследуются.

В результате той ролью, в которой процессы, участвующие в передаче, играют в эволюции, сравнительно пренебрегали.

Там, где организмы создают или выбирают более лучшую среду для своего потомства, они потенциально могут вызвать адаптивную эволюцию — даже при отсутствии естественного отбора.

Уллер и Хеллантера используют уравнение цены, чтобы указать дальнейшие способы, которыми построение ниш может повлиять на эволюцию.

В эволюционном анализе наследуемость — насколько различаются признаки вследствие генетических различий — часто оценивается по статистике (например, регрессии родителей и потомков), которые сравнивают сходство признаков у родителей и потомства (т.е.

у крупных собак есть большие щенки?) Передача модифицированной организмом среды поколений влияет на то, насколько потомство сходно с их родителями, часто таким образом, чтобы завышать оценки наследуемости.

Развивающиеся популяции меньше похожи на альпинистов-зомби, а больше похожи на трудолюбивые ландшафтные дизайнеры, дождевые черви представляют собой полезную иллюстрацию.

Дождевые черви слизистые, потому что они выделяют слизь для защиты своего внешнего слоя кожи, а секреция слизи варьируется в зависимости от свойств почвы.

Измеряя условия почвы, которые различаются по степени обработки дождевых червей, будут иметь сильную корреляцию между уровнями слизи среди родителей и потомством.

Однако это не потому, что скользкие черви передают своим детям гены «лишних слизи».

Сходство родителей и потомков и появление высокой наследуемости происходит в основном из-за экологического, а не генетического наследования: потомство «наследует» почвы (и микробиом) их родителей и, следовательно, вырабатывает сходные количества слизи.

Если бы исследователи исследовали, как уровни слизи реагируют на естественный отбор при вторжении дождевых червей, они, вероятно, обнаружат сильный сдвиг в признаке, что подразумевает отбор для низкой секреции слизи.

Но на самом деле это будет экологическим эффектом строительства ниш, поскольку дождевые черви улучшают почвенную среду для последующих поколений.

Генетическая реакция на естественный отбор не наблюдалась, однако систематическое и направленное изменение признака произошло, что тесно связано с приспособленностью.

Другой способ, которым построение ниши может повлиять на эволюцию, — это изменение того, как эта черта влияет на приспособленность (т.е.

изменение дифференциала выбора, часть первого члена выбора в ценовом уравнении).

Например, пусть эта черта будет склонностью дождевых червей мигрировать, когда они сталкиваются с плохими почвенными условиями или низкой доступностью пищи.

Экспериментальные исследования также показывают, что дождевые черви могут уменьшить потребность в себе (и других видах дождевых червей) изменив местоположение за счет улучшения качества среды обитания.

Вместо того, чтобы переезжать на более богатые пастбища, они орошают, оплодотворяют и пересаживают землю, превращая ее в первоклассную недвижимость.

Теперь рассмотрим пригодность (гипотетических) «быстрых» и «медленных» диспергаторов в популяции дождевых червей.

Быстрые диспергаторы могут колонизировать почву, но изначально имеют относительно низкую приспособленность, так как девственная почва низкого качества.

Однако, поскольку они улучшают свое окружение, они привлекают больше червей, а также полезные (для них) инвазивные кустарники и животные, и поэтому их физическая форма улучшается.

В конце концов, популяция дождевых червей становится настолько плотной, что их приспособленность снижается из-за конкуренции и чрезмерной эксплуатации, и срабатывает новая волна рассеивания.

Медленные диспергаторы, напротив, изначально имеют более высокую относительную приспособленность, чем колонизаторы.

Однако по мере улучшения качества почвы захваченного леса относительное приспособление к медленной пригодности диспергатора снижается, пока они не рассеются.

Быстрые и медленные рассеиватели зависят в циклической битве, движимой нишевым строительством и конкуренцией.

Возвращаясь к метафоре фитнес-ландшафта, здесь пейзаж похож на качели: низкая рассеивание благоприятна, но, поскольку быстрые рассеиватели улучшают почву, доска наконечна, а высокая рассредоточие — это пик фитнеса, прежде чем соревнование снова переворачивает его.

Адаптивный ландшафт качели, направление адаптации изменено организмами.

В панели время движется вниз.

Рисунок, адаптированный из Tanaka et al (2020), Philosophy of Science, 87: 478-98Все формальный математический анализ был чрезвычайно полезен для прояснения понимания последствий того, как организмы модифицируют свою среду.

Чтобы понять адаптивную эволюцию, исследователи должны понимать не только то, как развивается ниша, но и то, как экологические источники естественного отбора сами по себе трансформируются благодаря построению ниш.

Нам нужно расширить метафору адаптивного ландшафта, чтобы зафиксировать активное, направленное изменение окружающей среды, которое производят организмы.

Развивающиеся популяции меньше похожи на зомби-альпинистов, бездумно взбираясь на адаптивные вершины, а больше на трудолюбивых ландшафтных дизайнеров, оснащенных рытьем и строительными аппаратами, реконструируя топографию до своих целей.

В то время, когда построение ниши человека и экологическое наследование разрушают экологию планеты и вызывают взрыв человеческой популяции, понимание того, как организмы переоснащают экологию для своих целей, никогда не были более насущными.

Чтобы узнать больше, перейдите в Niche Construction