На галапагосских островах живет несколько видов вьюрков отличающихся формой клюва чем напишите
Животный мир Галапагосских островов, часть 3. Галапагосские вьюрки
Галапагосские вьюрки — эндемичная группа птиц, населяющая Галапагосские острова и остров Кокос.
Своё второе название получила в честь Чарльза Дарвина (1809—1882), который впервые оценил их значение с точки зрения эволюционной биологии. Все галапагосские вьюрки произошли от единого предка, первоначально переселившегося с близлежащего материка 2—3 миллиона лет назад.
Представители группы — небольшие птицы примерно одинаковой длины тела 10—20 см. Виды группы отличаются друг от друга размером и формой клюва, что позволяет им занимать разные экологические ниши. Кроме того, виды отличаются окраской оперения (преобладают коричневатый или чёрный цвета) и вокализацией.
Земляные вьюрки — род воробьиных птиц из семейства овсянковых. Все виды являются эндемиками Галапагосских островов и принадлежат группе так называемых галапагосских вьюрков.
К группе земляных вьюрков относятся:
Большой кактусовый земляной вьюрок обитает на Галапагосских островах Эспаньола, Хеновеса, Вольф и Дарвин, живёт преимущественно на кактусах. Продолговатый и сильный клюв хорошо приспособлен для добывания семян и насекомых. Кроме того, питается плодами и цветами кактусов.
Остроклювый земляной вьюрок — примечателен прежде всего тем, что питается почти исключительно кровью других животных. Птицы обитают только на островах Дарвин и Вольф. Они пьют кровь других птиц, таких как голубоногая и насканская олуши, отщипывая кожу у основания перьев, пока рана не начнёт кровоточить. Таким образом птицы восполняют свою потребность в жидкости на безводных островах. Считается, что такое поведение вьюрков развилось как следствие выклёвывания паразитов у других животных.
Вьюрки также крадут яйца олуш, катая их по камням, пока те не разбиваются. У птиц наблюдается половой дисморфизм: оперение самцов в основном чёрного цвета, в то время как самки серые с отдельными коричневыми перьями.
Средний земляной вьюрок — один из видов певчих птиц, который обнаружил Чарльз Дарвин на Галапагосских островах.
Имеет сильный клюв, с помощью которого может щёлкать семена. Он предпочитает меньшие семена, так как только их он может щёлкать с наименьшим расходом энергии. В засушливые годы, когда не хватает меньших семян, питается больше чем обычно большими семенами. Ягоды и насекомые также служат основным источником питания.
Средний земляной вьюрок часто очищает кожу от паразитов у слоновых черепах и конолофов.
Малый земляной вьюрок — является самой маленькой птицей из семейства земляных вьюрков, длина взрослой особи составляет 11 см. Клюв короткий и заострённый, с верхней стороны слегка изогнут. Самцы имеют чёрное оперение и белый кончик хвоста, у самки коричневое оперение. У популяций, обитающих в горной местности, клюв крупный и более острый, ноги короткие по сравнению с обитающими на равнинных местностях.. Является эндемиком Галапагосских островов и встречается почти на всех островах архипелага, за исключением Хеновеса, Вольфа и Дарвина. Наиболее распространён в засушливых прибрежных территориях, лесных массивах, кустарниках, хотя после сезона размножения часто обитает в высокогорье. В рацион питания входят мелкие семена, почки, цветы, листья. Помимо этого, малый земляной вьюрок образует симбиотические отношения со слоновой черепахой, галапагосским конолофом и морской игуаной, поедая с их шкур паразитов.
Большой земляной вьюрок — встречается в засушливой зоне большей части архипелага, хотя отсутствует на юго-восточных островах Флореана, Эспаньола, Сан-Кристобаль и Санта-Фе. Этот вьюрок самый крупный как по общему размеру, так и по размеру клюва. Его клюв идеально подходит для того, чтобы щёлкать твёрдые орехи.
Его естественной средой обитания являются сухой лесной массив и лесистая местность, а также кактус Опунция.
Древесные вьюрки — род воробьиных птиц из семейства овсянковых. Все виды являются эндемиками Галапагосских островов, вместе с другими близкими родами образуют группу, известную как галапагосские вьюрки.
К группе древесных вьюрков относятся:
Толстоклювый древесный вьюрок — питается в основном жуками и подобными им насекомыми, в поисках которых птицы обследуют веточки, древесную кору и почки, а также выдалбливают неглубокие дыры в мягком дереве. Кормятся главным образом на деревьях. Проворны в движениях, напоминая синиц, и иногда в поисках пищи переворачиваются почти вниз головой. Иногда питаются на земле. Основной их корм составляют некрупные насекомые, а кроме того, они питаются нектаром цветов, почками, молодой листвой, крупными гусеницами (когда их много) и при случае клюют зёрна.
Мангровый древесный вьюрок — обитает только на острове Исабела.
Оперение верхней части тела сероватого цвета, а брюхо оливкового цвета. У мангрового древесного вьюрка округлая форма крыльев и закруглённый хвост. Питается крупными насекомыми, их личинками. Он берёт в клюв веточки и копает ими в поисках личинок или опарышей.
Вид находится под угрозой вымирания. Его популяция насчитывает от 60 до 140 особей
Дятловый древесный вьюрок
Длина тела около 15 см, вес 20—31 г.
Гнездо сферической формы из сухой травы, мха и лишайников строит самец. В кладке 4 беловатых яйца с тёмными отметинами. Инкубационный период длится 12—13 дней. Птенцы оперяются через 14 дней после вылупления.
Дятловый древесный вьюрок питается членистоногими, в том числе личинками жуков. В поисках добычи вьюрок ползает вдоль ствола или цепляясь за ветки деревьев.
Дятловый древесный вьюрок является одним из нескольких видов, которые используют инструмент для извлечения корма из расщелин в коре. Он выбирает короткие заострённые веточки или иглы кактуса, и, удерживая этот инструмент клювом, извлекает скрытую добычу. Птицы тщательно выбирают свой инструмент, пробуя различные веточки, пока не найдут подходящей, иногда неоднократно используют один и тот же и даже сами обрабатывают его для своего удобства. Во время сухого сезона птицы используют инструменты более 50% своего времени.
Малый древесный вьюрок — его естественной средой обитания являются субтропические или тропические леса и субтропические или тропические кустарники. Находится под угрозой исчезновения.
Большой древесный вьюрок — встречается только на острове Флореана на высоте более 250 метров во влажных высокогорных лесах. Главной средой размножения являются деревья и кустарники Скалезия, также эндемики Галапагосских островов.
В среднем птица обычно откладывает два-три яйца. Инкубационный период длится приблизительно 12 дней, после появления на свет птенцы проводят в гнезде около 14 дней, прежде чем его покинуть.
Большому древесному вьюрку угрожают интродуцированные хищники, такие как крысы, мыши, кошки и гладкошерстные животные, а также сокращение среды обитания вследствие вырубки лесов. Муха Philornis downsi также представляет значительную угрозу. Её паразитические личинки живут в гнёздах и питаются кровью и тканями тела птенцов, тем самым вызывая их высокую смертность.
Из-за этого большой древесный вьюрок находится под угрозой исчезновения.
Попугайный древесный вьюрок. Его естественной средой обитания являются субтропические или тропические леса. Вид является уязвимым.
На галапагосских островах живет несколько видов вьюрков отличающихся формой клюва чем напишите
1) строительство разных по форме гнёзд
3) питание разными видами кормов
4) различия в окраске перьев
Видообразование — процесс возникновения новых биологических видов и изменения их во времени. Основа видообразования – наследственная изменчивость организмов, движущий его фактор – естественный отбор и окончательно-репродуктивная изоляция. Часто аллопатрическая (географическая)и симпатрическая (экологическая) формы видообразования действуют вместе, сменяя и дополняя друг друга, поэтому чётко определить границы каждой из них трудно.
Превосходным примером того, каким образом предположительно единая популяция может дивергировать в процессе адаптации к новым местообитаниям (процесс, называемый адаптивной радиацией), служит группа вьюрков, обитающих на Галапагосских островах, к западу от побережья Эквадора. Этих птиц называют «дарвиновыми вьюрками», так как Дарвин изучал их во время своего путешествия на «Бигле». В настоящее время на Галапагосских островах живут 14 видов вьюрков. В результате радиации они образовали ряд сильно отличающихся друг от друга форм. Разнообразие этих птиц наиболее ярко выражено в характере их питания и в форме клюва. У одних видов клюв приспособлен для раздавливания семян разной величины; у других – для схватывания насекомых и почек растений; у третьих – для извлечения насекомых из-под коры деревьев. Возможно также, что внешний вид клюва играет определенную роль в демонстрациях при ухаживании и тем самым способствует репродуктивной изоляции.
Согласно Лэку, первыми воробьиными птицами, прибывшими на Галапагосские острова, была, возможно, стая предковых вьюрков. Эти вьюрки нашли здесь большие и разнообразные пищевые ресурсы при отсутствии конкурентов и хищников. Результатом была адаптивная радиация, в процессе которой представители исходной группы оказались изолированными на разных островах, приспособились к местным условиям и дали начало 14 самостоятельным видам. Вследствие особых условий, характерных для Галапагосских островов, многие из этих вьюрков заняли экологические ниши, обычно несвойственные вьюркам. Географическая изоляция друг от друга и от птиц, населяющих материк, а также возможности для быстрой дивергенции в результате приспособления к новым местообитаниям сыграли, вероятно, решающую роль в адаптивной радиации дарвиновых вьюрков.
Feb. 8th, 2013
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»]
Полные геномы галапагосских вьюрков наконец-то раскрыли механизмы их эволюции
Полные геномы галапагосских вьюрков наконец-то раскрыли механизмы их эволюции
Автор
Редактор
У всех ученых-биологов есть любимые модельные системы: к примеру, молекулярные биологи исследуют активность генов с помощью люциферазы светлячка, потому что по ее свечению сразу видно, в каких клетках работает интересующий ученых генетический элемент. Нейробиологи изучают свойства крупных нервных клеток моллюсков, потому что с ними удобно работать, а генетики исследуют наследственность на мушках-дрозофилах, у которых удобно контролировать скрещивание и быстро сменяются поколения. Биологи, которые исследуют эволюцию, тоже обладают любимыми модельными системами, хотя их «рабочие установки» несколько более масштабны. Самая известная «лаборатория» исследователей эволюции — Галапагосские острова, населяемые несколькими видами вьюрков. Эти птицы очень похожи между собой во всем, кроме формы клюва. Еще Дарвин предположил, что эти виды произошли от одного предка, который когда-то заселил острова, а затем виды разделились, поскольку птицы приспосабливались к разным видам пищи — к семенам, насекомым или нектару (рис. 1). Дарвина поразило, что эти птицы, так похожие на обитателей американского континента, все же представляют собой отдельные виды, специфические именно для Галапагосских островов, и к тому же, по-видимому, адаптировавшиеся к разным нишам в новой среде обитания. Эти наблюдения развили в нем интерес к идее об изменении видов. Надо сказать, что Дарвину повезло с возможность попасть на острова, поскольку, как мы сейчас знаем, специализация в таких изолированных сообществах происходит быстрее, и Дарвину посчастливилось увидеть действительно выразительный пример, когда птицы разных видов были явно похожи, но их клювы «заточились» под определенный вид пищи.
Рисунок 1. Форма клюва Галапагосских вьюрков приспособлена к питанию определенной пищей.
С XIX века возможности исследователей эволюции существенно расширились — теперь они не ограниченны анализом внешних признаков. К изучению классической системы Галапагосских островов теперь можно подойти со всем арсеналом новых методов. В частности, можно определить генотипы большого количества вьюрков, и посмотреть, что отличает их на уровне ДНК. Сравнивая количество отличий в ДНК у представителей разных видов птиц, можно построить схему расхождения их видов [1] и выяснить, соответсвует ли она нашим представлениям об приспособлении птиц к разным экологическим нишам островов.
Ранее такие деревья расхождения видов вьюрков уже строились, но тогда ученые ограничивались лишь скромным сравнением их митохондриальной ДНК или отдельных ядерных маркеров. Митохондриальная ДНК, во-первых, представляет собой лишь незначительную часть всей ДНК клетки, а во-вторых, не содержит в себе информации об изменениях, которые непосредственно повлияли на форму клюва. ДНК митохондрий содержит лишь часть информации о белках этих клеточных органелл, а все гены, которые отвечают за внешние признаки организма, находятся в ядре клетки. Если ДНК митохондрий пары видов на данный момент отличается сильнее, чем ДНК митохондрий другой пары видов, можно думать, что первая пара видов произошла от общего предка раньше, чем вторая, поскольку различия в ДНК видов, которые перестали скрещиваться, со временем накапливаются. Однако, конечно, хочется знать и конкретные гены, которые привели к разделению видов, а не просто случайные мутации, которые накопились в ДНК со временем. Поэтому на этот раз ученые проанализировали полные последовательности ДНК 120 птиц, представляющих все виды вьюрков Галапагосских островов [2]. Они нашли все различия в ДНК, характерные для разных видов птиц, и среди отличающихся фрагментов нашли гены, которые могут влиять и на форму клюва. Так наконец мы подошли к самому механизму, который позволил потомкам одного вида птиц приспособиться к разным экологическим нишам островов и создать настоящее разнообразие.
В целом получившаяся таксономия оказалась сходной с ранее построенными, хотя по данным полных геномов оказалось, что один из видов, выделявшихся ранее, на самом деле нужно разделить на три (рис. 2). Полученные данные позволили восстановить некоторые подробности эволюционной истории вьюрков Галапагосских островов. По данным полных геномов птиц, первое разделение видов произошло 900 тыс. лет назад. Разделение на земляные и древесные виды началось лет назад и было довольно быстрым. Между некоторыми видами обнаружился поток генов, то есть, скрещивания могли иногда происходить и после разделения видов. После разделения по средам обитания (земляные и древесные виды) поток генов между видами одной среды обитания был ожидаемым образом сильнее, чем между видами разных сред обитания.
Рисунок 2. Таксономия Галапагосских вьюрков на основании данных о полных последовательностях геномов.
Но самым интересным было найти конкретные гены, которые сделали птиц на островах более разнообразными. Для этого ученые сгруппировали полученные последовательности ДНК по формам клюва их носителей и нашли, какие области ДНК характерны для обладателей клювов разной формы. Всего было найдено 15 областей генома, последовательности которых были более сходными у птиц с одинаковой формой клюва, и различались сильнее у птиц с разными клювами. Из них 6 регионов содержало гены, имеющие отношение к развитию лицевого отдела черепа и/или клюва у млекопитающих или птиц. Все эти гены потенциально могли быть ответственными за адаптацию формы клюва птиц к типу употребляемой пищи. Сильнее всего соответствовал форме клюва достаточно протяженный регион ДНК птиц, содержавший, в том числе, ген транскрипционного фактора ALX1. Этот белок играет ключевую роль в миграции нервных клеток нервного гребня в ходе развития головы зародыша птицы. Ген ALX1 — отличный кандидат на главную роль в изменении формы клюва вьюрков. Но с формой клюва у птиц была связана не только последовательность этого гена, но и последовательности участков ДНК в протяженной области вокруг него (целых 240 тысяч нуклеотидов). Такую последовательность расположенных рядом и, как правило, наследуемых вместе элементов хромосомы называют гаплотипом. Особи с определенной формой клюва, как правило, обладали двумя копиями определенного гаплотипа этого участка. Гаплотипы, соответствовавшие тупой и заостренной форме клюва, возникли вскоре после первого разделения вьюрков на виды, и с тех пор накопили целых 335 различий. Некоторые из них изменяют места связывания транскрипционных факторов, некоторые изменяют аминокислотную последовательность белка ALX1, а некоторые, по-видимому, никак не проявляют себя. Интересно, что варианты гаплотипа могли варьировать и в пределах одного вида — так, у Geospiza fortis, у представителей которого форма клюва может отличаться, нуклеотидные замены в гене ALX1 были многочисленными и также ассоциировались с формой клюва.
Интересно, что вьюрки менялись в последний миллион лет и продолжают меняться и буквально на наших глазах. В 1986 году на островах была засуха, которая повлияла на количества и виды доступной пищи. В результате заостренные клювы стали более «выгодными» и более распространенными, в том числе, благодаря межвидовой гибридизации птиц. Оказалось, что близкие по генетических признакам виды вьюрков могут скрещиваться между собой, а получившиеся гибриды могут давать плодовитое потомство от представителей любого из родительских видов. Исследователи изучили генотипы вида Geospiza fortis с большим разнообразием клювов и генотипы гибридов этого вида с другими видами (Geospiza scandens и Geospiza andfuliginosa), обладающими заостренными клювами. У гибридов G. fortis с G. scandens и G. andfuliginosa доля гаплотипов ALX1, соответствовавших заостренному клюву, была выше. Это подтверждает, что найденный биоинформатическими методами участок генома действительно имеет отношение к определению формы клюва у разных видов птиц. По-видимому, «заимствование» более выгодного гаплотипа у других видов сыграло значительную роль в распространении заостренных клювов, которое помогало птицам приспособиться к меняющимся условиям жизни в последние десятилетия. В общем, эволюция продолжается.
Галапагосские дарвиновские вьюрки. Изменение клюва в ходе эволюции
Posted on 13.07.2020 | No Comments |
Галапагосские дарвиновские вьюрки – группа птиц, которую в своё время отметил сам Чарльз Дарвин.
Птицы относятся к эндемичной группе птиц и населяют Галапагосские острова и остров Кокос.
Отмечена Дарвином группа птиц была за изменение формы клюва в ходе эволюционного процесса.
По примерным подсчетам первая пара вьюрков образовалась около трёх миллионов лет назад, и спустя это время, птицы представляли уже не одну конкретную популяцию, а несколько разных групп вьюрков.
В процессе эволюции популяция вьюрков превратилась в несколько разных, таким образом демонстрируя и теорию естественного отбора, когда появляется необходимость адаптации к условиям окружающей среды.
В ходе эволюции клюв вьюрка претерпевал существенные изменения.
Уже все последующие группы вьюрков появлялись с иным видом клюва, раз за разом клюв всё больше отличался от предыдущего и далеко уходил от первоначального вида самых первых вьюрков.
Эволюция клювов вьюрков произошла за счёт необходимости добычи пищи: например, из-за засухи, произошедшей в 1977 году, добывать еду стало сложнее, и поэтому со временем маленький клюв эволюционировал в более крупный. Процесс естественного отбора произошёл в сторону укрупнения размера клюва.
Так происходило изменение клюва галапагосских вьюрков в ходе эволюции.