Adaptiv radiering | snabb evolutionär strålning
Adaptiv strålning är snabb evolutionär strålning. Det är en ökning av antalet och mångfalden av arter i varje släktlinje. Den ger upphov till fler nya arter, och dessa arter lever i ett bredare spektrum av livsmiljöer.
Vissa definitioner uttrycker det i termer av en enda klad: "Adaptiv strålning är den snabba spridningen av nya taxa från en enda stamgrupp". I de mest slående fallen, som t.ex. under trias efter det största utdöendet i jordens historia, genomgick dock många linjer snabb strålning samtidigt. Detta måste ha något att göra med tillgången på ekologiska nischer och relativt liten konkurrens.
De ediacariska biota var resultatet av en tidig strålning av metazoer. Den största strålningen av alla ägde rum i början av kambriska perioden, då de flesta av våra djurstammar utvecklades: se Lista över djurstammar.
Med mindre konkurrens diversifierar grupperna för att fylla tillgängliga livsmiljöer och nischer. Detta är en evolutionär process som drivs av det naturliga urvalet.
Termen introducerades och diskuterades av George Gaylord Simpson, paleontologen som bidrog till den moderna evolutionära syntesen. Andra föredrar att inte använda termen. Robert L Carroll föredrar att använda termen större evolutionära övergångar, även om det visar sig att alla eller de flesta av dessa också skulle kunna beskrivas som adaptiva radiationer. Andra använder termer som makroevolution, eller till och med megaevolution, som om processerna skiljer sig från dem som sker under artnivå. Det är en del av evolutionsteorin att alla processer sker på populationsnivå. Alla är dock överens om att evolutionens hastighet förändras, oavsett hur den mäts.
Utvecklingen av fågelnäbbar och födoämnen ledde till en stor ökning av antalet fågelarter. Det finns minst 9 000 levande fågelarter, vilket är betydligt fler än däggdjur.
Mätning av förändringshastigheter
Uppgifter om tidpunkterna är förknippade med luckor i fossilregistret, ofta i de avgörande tidiga skedena när antalet individer är lågt och den geografiska spridningen är starkt begränsad. "I verkligheten finns det långa perioder inom nästan varje släktled för vilka fossilregistret förblir okänt".p297 Dessa luckor påverkar vår kunskap om tidpunkter och om förändringar i kroppens form och funktion.
Men när flera nya linjer dyker upp under en kort tidsperiod är det rimligt att säga att förändringstakten har varit förvånansvärt snabb. Ett exempel är uppkomsten av nya reptilgrupper under övre trias. Om man använder termen "reptil" i vid bemärkelse omfattar grupperna dinosaurier, pterosaurier, Chelonia (sköldpaddor), krokodilomorfer (tidiga Crocodilia), fytosaurier och ichtyosaurier lite tidigare (mellersta trias).
Dessa radiationer inträffade efter det stora permisk-triassiska utdöendet som avslutade den paleozoiska eran. Triasperioden i sig hade flera mindre (men ändå betydande) utdöenden. Tyvärr har trias det sämsta fossilregistret av hela den mesozoiska eran.
Orsaker
Innovation
Utvecklingen av en ny egenskap kan göra det möjligt för en grupp att diversifiera sig eftersom den möjliggör nya sätt att leva. Ett mycket slående exempel är det cleidoiska ägget, som utvecklades hos tidiga amnioter och som gjorde det möjligt för ryggradsdjur att invadera land. Det cleidoiska ägget måste ha utvecklats under den senaste devoniska perioden eller den tidiga karboniska perioden. Amfibier, som förgrenade sig före denna händelse, lägger fortfarande sina ägg i vatten och är därför begränsade när det gäller att utnyttja landmiljöer.
Ett exempel på en mer blygsam innovation är utvecklingen av en fjärde käpp i däggdjurens tand. Denna egenskap gör det möjligt att öka antalet födoämnen som man kan äta. Evolutionen av denna egenskap har således ökat antalet ekologiska nischer som är tillgängliga för däggdjur. Egenskapen uppstod ett antal gånger i olika grupper under det kenozoiska århundradet, och i varje fall följdes den omedelbart av en adaptiv strålning. Hos fåglar öppnade utvecklingen av flygning nya möjligheter, och minst två enorma adaptiva strålningar inträffade (en före och en efter K/T-utdöendet). Ännu mer slående var utvecklingen av insekternas flygning, som ledde till en enorm strålning under mesozoisk tid. Därefter utvecklade dessa insektsgrupper sätt att livnära sig på blommande växter. De är nu betydligt fler än alla andra former av djurliv.
Möjlighet
Anpassningsstrålning sker ofta när organismer kommer in i miljöer med outnyttjade nischer, t.ex. en nybildad sjö eller en isolerad ö-kedja. Den koloniserande populationen kan diversifiera sig snabbt och utnyttja alla möjliga nischer. Möjligheter uppstår när landbroar bildas mellan områden som tidigare var åtskilda, och när arter tar sig till nya platser i världen.
I Victoriasjön, en isolerad sjö som nyligen bildades i den afrikanska sprickdalen, har över 300 arter av ciklidfiskar utvecklats från en enda föräldraart på bara 15 000 år.
Lediga öar
På Hawaiiöarna, som ligger på cirka 17 000 km2 , finns världens mest varierande samling av drosophilidflugor, som lever i allt från regnskogar till bergsängar. Man känner till omkring 800 Hawaiianska drosophilid-arter.
Studier visar att det finns ett tydligt "flöde" av arter från äldre till nyare öar. Det finns också fall av kolonisering tillbaka till äldre öar och överhoppning av öar, men dessa är mycket ovanligare. Genom radioaktiv datering med kalium/argon är de nuvarande öarna daterade från 0,4 miljoner år sedan (mya) (Mauna Kea) till 10 miljoner år sedan (Necker). Den äldsta delen av Hawaiis arkipelag som fortfarande befinner sig ovanför havet är Kure Atoll, som kan dateras till 30 mya. Själva skärgården, som uppstod genom att Stillahavsplattan rörde sig över en het punkt, har funnits mycket längre, åtminstone till och med under kritaperioden. De hawaiiska öarna plus tidigare öar som nu ligger under havet utgör Hawaiian-Emperor seamountkedjan, och många av undervattensbergen är guyots.
Alla inhemska drosophilid-arter på Hawaiʻi härstammar tydligen från en enda stamart som koloniserade öarna för cirka 20 miljoner år sedan. Den efterföljande adaptiva strålningen sporrades av bristen på konkurrens och ett brett utbud av lediga nischer. Även om det skulle vara möjligt för en enskild dräktig hona att kolonisera en ö, är det mer troligt att det har varit en grupp från samma art.
Det finns andra djur och växter i Hawaiis arkipelag som har genomgått liknande, om än mindre spektakulära, anpassningsstrålningar.
Massutrotningar
Anpassningsstrålning följer ofta på massutdöenden. Efter ett utdöende lämnas många nischer lediga. Ett klassiskt exempel på detta är ersättningen av de icke-aviära dinosaurierna i slutet av kritaperioden med däggdjur i paleocen.
1. Art A vandrar från fastlandet till den första ön. 2. Isolerad från fastlandet utvecklas art A till art B. 3. Art B migrerar till den andra ön. 4. Art B utvecklas till art C. 5. Art C återkoloniserar de första öarna, men kan nu inte reproducera sig med art B. 6. Art C kan inte reproducera sig med art B. Art C migrerar till den tredje ön. 7. Art C utvecklas till art D. 8. Art D migrerar till den första och andra ön. 9. Art D utvecklas till art E. Denna process kan fortsätta i all oändlighet tills en stor mångfald uppnås.
Stor strålning
- Den kambriska explosionen: den mest kända av alla adaptiva radiationer. De flesta fyla uppstod under eller strax före kambriskan.
- Flyg: alla former av flygande djur är mycket framgångsrika.
- Flyg hos insekter: Pterygota: det största antalet levande arter är flygande insekter.
- Flygning hos fåglar: fåglarnas ursprung: det största antalet landlevande ryggradsdjur.
- Dinosauriernas strålning från övre trias.
- Den övre kritans strålning av blommande växter.
Frågor och svar
F: Vad är adaptiv strålning?
S: Adaptiv strålning är en snabb evolutionär process som ökar antalet och mångfalden av arter i varje släktled och ger upphov till fler nya arter som lever i ett större antal livsmiljöer.
F: Hur fungerar adaptiv strålning?
S: Adaptiv strålning fungerar genom att grupper diversifierar sig för att fylla tillgängliga livsmiljöer och nischer, vilket är en evolutionär process som drivs av naturligt urval.
F: Vem introducerade termen "adaptiv strålning"?
Svar: Termen introducerades och diskuterades av George Gaylord Simpson, paleontologen som bidrog till den moderna evolutionära syntesen.
F: Finns det någon annan terminologi som används för adaptiv strålning?
S: Robert L Carroll föredrar att använda termen större evolutionära övergångar, även om det visar sig att alla eller de flesta av dessa också skulle kunna beskrivas som adaptiv strålning. Andra använder termer som makroevolution, eller till och med megaevolution, som om processerna skiljer sig från dem som sker under artnivå.
F: Sker adaptiv strålning på populationsnivå?
S: Ja, det är en del av evolutionsteorin att alla processer äger rum på populationsnivå.
F: Vilket var ett exempel på tidig strålning hos metazoer?
Svar: De Ediacariska biota var ett exempel på tidig strålning av metazoer.
F: När utvecklades de största djurfylerna?
Svar: De största djurfaylerna utvecklades under kambriska perioden då de flesta fayler genomgick en snabb strålning samtidigt på grund av tillgången på ekologiska nischer och relativt liten konkurrens.
