Сообщества гуппи в естественных течениях Тринидада живут очень близко друг к другу, но развиваются при этом по-разному. Вверх по течению – меньше хищников, что подразумевает большее количество гуппи, но меньшее количество пищи для них, они растут медленно и имеют большие размеры, воспроизводят меньше потомства и умирают в более пожилом возрасте. Вниз по течению – популяции хищников процветают, здесь гуппи больше едят, быстрее растут, быстрее дают потомство и умирают в молодом возрасте.

В то время, как экологам совершенно ясно, что именно экосистема формирует развитие живых существ, обитающих в ней, эксперты-биологи, специалисты по изучению популяции, такие как Джозэф Трэвис из государственного университета Флориды, полагают, что перемена может быть вызвана соотношением между моделью развития и экологией.

Теперь он может доказать это

Данный вывод вытекает из результатов эксперимента по развитию, которое провел Трэвис с Дэвидом Резником из Калифорнийского университета прибрежной полосы, совместно с их товарищами из междисциплинарной исследовательской группы. Результаты исследования значительно расширили совокупность знаний о взаимодействии между развитием и состоянием экологии, ярко демонстрируя, что эволюционная адаптация может послужить спусковым механизмом к целому каскаду изменений, применительно и к животному, и к целой экосистеме.

В ходе эксперимента, который возглавлял Рональд Бэссэр из Калифорнийского университета прибрежной полосы, команда исследователей использовала искусственно созданные потоки, состоящие из той же самой воды и наполненные личинками насекомых, которые были найдены в естественной среде обитания Тринидада. Это было сделано для того, что определить, реагировали ли по-разному на естественные эко-процессы генетически различные виды гуппи, жившие вверх по течению и вниз. Они проводили сравнение двух видов гуппи, потому что более ранние исследования показали, что маленькая пресноводная рыбка могла быстро развиться от типа «вниз по течению» до типа «вверх по течению».

Команда выявила разительные отличия между воздействием каждого типа гуппи на питательные циклы и производительность экосистемы потока. По словам Трэвиса, эти результаты, появившиеся очень быстро в ходе эксперимента, являются предсказанием к будущему эксперименту команды, более масштабному. Гуппи, обитающие вниз по течению, будут представлены обитателям «сверху», и это покажет, что эволюционные перемены также спровоцируют изменения в экосистеме в одно и то же время.

«В течение всего четырех недель два типа гуппи изменили параметры искусственных потов в абсолютно другое направление» — говорит Трэвис, декан Государственного колледжа Искусств и Наук штата Флорида, выдающийся профессор факультета Биологических наук.

Исследование описано в онлайн выпуске журнала СНАН (Слушания Национальной Академии Наук) от 1 февраля 2010 года. Финансировалось исследование пятилетним грантов в размере 5 миллионов долларов от Национального научного фонда по программе интегральных биологических исследований.

Суть состоит в том, что ученым удалось лучше понять обратную связь между экологией и развитием, а также удивительную скорость, с которой экосистема сама может быть подвергнута адаптации в соответствии с живыми организмами, которые ее населяют, сказал Трэвис. Ведь очень много животных и растений начинают развиваться в другом направлении в ответ на изменения в экосистеме, вызванные человеком. Примером может послужить чрезмерная рыбная ловля, которая может заставить некоторые разновидности живых организмов умирать раньше или уменьшаться в размерах, а это в свою очередь может изменить экосистему через петлю обратной связи. В конечном счете это может означать, что рыбы не останется вовсе.

«Развитие может проходить очень быстро», — сказал он. – «Когда мы с нашей исследовательской группой начинали проект, мы уже знали, что гуппи, жившие вниз по течению, раньше созревают, производят больше потомства меньшего размера, самцы у них менее красочные, и они в основном плотоядные, в отличии от травоядных гуппи, живущих вверх по течению. Прошедшая работа с Дэвидом Резником, ведущим специалистом в нашем исследовании показала, что если гуппи из зоны «вниз по течению» взять и поместить к обитателям «вверх по течению» без гуппи, то потомки этих первооткрывателей будут развиваться, чтобы быть похожими на живших здесь ранее гуппи в нескольких дюжинах поколений».

Трэвис и его команда надеялись, что эксперимент покажет, были ли два типа исследуемых гуппи достаточно различны, чтобы их переселение из одной среды в другую вызвало существенные изменения в экосистеме. Они забрали гуппи из двух сообществ одного потока Тринидад и поместили их в искусственные потоки, точную копию естественных, которые были воссозданы в непосредственной близости естественной среды обитания.

«Мы также были осторожны в сравнении любых эффектов с просто отличиями в экологии, так чтобы можно было увидеть, сравнили ли мы естественные удельные веса гуппи и в естественных, и в новых условиях, — сказал Трэвис. – Таким образом, наш эксперимент одновременно дал возможность сравнить влияние экологии на гуппи каждого типа в двух равных плотностях. Проект помог нам узнать, были ли те изменения, которые мы наблюдали в процессах экосистемы, вызваны естественными различиями в плотности гуппи или же различиями в типах рыбы».

Тип имел значение. Например, потому что гуппи, расположенные вниз по течению, съели больше личинок насекомых и гораздо меньше растительности, они выделяли больше азота и меньше фосфора.

«Скомбинированные эффекты от другого количества травоядных и от изменения состава удобрения послужили изменениям  в темпах роста водорослей. Отходы повлияли на общие нормы, потому что гуппи могут есть небольших животных, которые едят гниющие листья, за счет этого было оказано влияние и на норму потребления кислорода в экосистеме.» — сказал Трэвис.   

«Зарегистрированное нами влияние на эволюцию настолько велико, что никакой эколог больше не сможет сказать «Несомненно, вы, эволюционные ребята, можете показать некоторый эффект от генетических различий, но он слишком мал в огромной схеме взаимодействия». Что ж, они не являются маленькими. Те изменения, которые спровоцировали новые виды гуппи, являются по крайней мере столько же значимыми, которые были зарегистрированы от удваивания плотности населения гуппи.

Также мы показываем, что стандартный подход к теории экологии и развития, который называется «Давайте держать показатели экологии постоянными и изучать эволюцию» или «Давайте держать эволюционные показатели постоянными и исследовать экологию», не является приближенным действительность, а значит – хорошим. – сказал Трэвис. – Теперь мы знаем, что эволюционные эффекты и факторы экологии могут раскрываться на вполне сопоставимых временных отрезках».

Затем ученые исследуют, как петля обратной связи от изменений в экосистеме может сформировать новый этап адаптации среди переселенных
популяций гуппи.

https://www.scienceblog.com/cms/yes-ecology-shapes-evolution-guppies-show-reverse-also-true.html