какое значение в эволюции галапагосских вьюрков имело появление у них клювов разной формы
Галапагосский вьюрок: происхождение видов. Причины различий в строении клюва
В силу того, что Галапагосские острова никогда не являлись частью материка и возникли из недр земли, их флора и фауна уникальны. Большинство представителей являются эндемиками и более нигде на Земле не встречаются. К таковым относятся и разные виды галапагосских вьюрков. Впервые они были описаны Чарльзом Дарвином, открывшим их значение в теории эволюции.
Происхождение вида
Эндемичную группу небольших птиц некоторые ученые относят к семейству овсянковых, другие — к танагровым. Второе название – дарвиновы — они получили благодаря своему первооткрывателю. Молодой и амбициозный ученый был поражен природой островов. Он предположил, что абсолютно все вьюрки на Галапагосских островах имеют одного общего предка, попавшего сюда более 2 миллионов лет назад с ближайшего материка, то есть, вероятнее всего, из Южной Америки.
Все птицы имеют небольшие размеры, длина тела составляет в среднем 10-20 см. Основное отличие, которое подтолкнуло Ч. Дарвина к мысли о видообразовании – форма и размер клюва пернатых. Они сильно варьируются, и это позволяет каждому виду занимать свою отдельную экологическую нишу. Помимо того, существуют различия в окрасе оперения (черный и коричневый цвет преобладающие) и вокализации.
В результате его исследований и открытий небольшой галапагосский вьюрок вошел в мировую историю биологии, а загадочные и далёкие острова стали лабораторией под открытым небом, которая идеально подходит для наблюдений за результатами эволюционных процессов.
Современный взгляд
Вдохновившие Ч. Дарвина на создание теории эволюции вьюрки активно помогли современной науке в ее подтверждении. По крайней мере, об этом говорят ученый из университета Принстона Питер Грант и его коллеги.
Своими исследованиями они подтверждают, что причина появления разных видов галапагосских вьюрков кроется в кормовой базе и борьбе за нее между различными популяциями. В своей работе они говорят о том, что за достаточно короткий срок с одной из разновидностей птиц произошли такие изменения. Размер клюва вьюрка поменялся в результате того, что на остров прибыли конкуренты, а пищи было ограниченное количество. На это ушло 22 года, что для эволюционных процессов практически равносильно мгновениям. У вьюрков клюв уменьшился в размерах, и они получили возможность уйти от конкуренции, перейдя на иную пищу.
Результаты более чем 33-летней работы были опубликованы в журнале Science. Они подтверждают важную роль конкуренции в процессе образования новых видов.
На островах гнездится большое количество вьюрков, и все они эндемики, но чаще всего встречаются три основных вида из группы земляных. Остановимся на них более подробно.
Большой кактусовый вьюрок
Небольшая певчая птица (фото выше) обитает на четырех островах архипелага и, как несложно догадаться из названия, ее жизнь тесно связана с кактусами. Этот галапагосский вьюрок используют их не только в качестве укрытия, но и в пищу (цветы и плоды). Клюв продолговатой формы, крепкий, он наилучшим образом приспособлен для добывания насекомых и семян. Окрас черный, с серыми пятнами у самок.
Средний земляной вьюрок
Это один из видов певчих вьюрков, обнаруженных Ч. Дарвином на Галапагосских островах. Строение клюва сильное, мощное, приспособленное для щелканья семян небольших размеров. Основу рациона также составляют насекомые (в частности, он собирает паразитов с кожи конолофов и в черепах), а также ягоды. Согласно последним исследованиям, именно этот вид может служить достойным примером раннего симпатрического видообразования. Существуют две популяции (морфы), которые незначительно отличаются строением клюва. Однако это привело к различию в пении. В результате особи обеих популяций обитают на одной территории, но скрещиваются преимущественно только внутри морфы.
Остроклювый земляной вьюрок
Удивительный галапагосский вьюрок известен прежде всего одним из подвидов – septentrionalis. Его рацион состоит главным образом из крови других животных, обитающих на острове, в частности олушей. Острым и тонким клювом они буквально отщипывают кожу до тех пор, пока она не начнет кровоточить. Таким необычным способом они компенсируют потребность организма в жидкости, запасы которой на островах крайне малы. Предположительно, подобное поведение развилось в результате питания паразитами, которых птицы выклевывали у других животных.
У вида наблюдает половой диморфизм: самцы преимущественно черного оперения, а самки – серые с коричневыми пятнами.
Древесные вьюрки
Род состоит из шести видов, все они эндемики и обитают только на Галапагосских островах. Фауна и флора этого места крайне уязвимы и легко разрушаются, когда в них вмешиваются. Развивавшиеся изолированно от всего мира острова нуждаются в защите и охране. В частности, мангровый древесный вьюрок в настоящий момент находится под угрозой вымирания. Небольшие серые птицы с оливковой грудкой проживают только на одном острове – Исабела, численность популяции около 140 особей.
Интерес представляет то, как этот галапагосский вьюрок питается. Он предпочитает крупных личинок насекомых, достать которых из-под коры дерева порой бывает затруднительно, поэтому он использует специальный инструмент (палочки, веточки, травинки), которыми ловко копает внутри. Аналогично поступает еще одна птица из данного рода – дятловый древесный вьюрок (на фото), предпочитающий использовать в том числе колючки кактуса.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
«МУЗЫ ДАРВИНА»: ГАЛАПАГОССКИЕ ВЬЮРКИ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ СТАНОВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИОННОЙ БИОЛОГИИ
НАС КНИГИ ОБМАНУТ … (© Канцлер Ги)
Многие, читая учебники и научно-популярную литературу по истории эволюционного учения, встречали утверждения авторов о том, что большую роль в формировании взглядов Дарвина на эволюцию сыграли Галапагосские или Дарвиновы вьюрки. История эта повторяется во множестве источников самого разного рода (российских и зарубежных, научных, популярных и учебных):
«В 1835 году, посетив Галапагосские острова, Дарвин собрал достаточно доказательств верности своей теории. А помогли ему в этом маленькие птички – вьюрки». (Школьник, 2017)
«Во время этого путешествия Дарвин всё больше и больше убеждался в том, что виды живых организмов постепенно изменялись. Одним из ключевых наблюдений, подтолкнувших Дарвина к созданию его теории, было изучение галапагосских вьюрков.» (Сивоглазов, Агафонова, Титов, 2014)
«В случае с Дарвином на Галапагосских островах правда выглядит более странной, чем миф… Дарвин не был впечатлен маленькими коричневыми вьюрками во время своего пребывания на острове. Он полагал, что они являются всего лишь вариациями и не осознавал их реальных различий.»
«Популярный миф о том, что Галапагосские вьюрки критическим образом натолкнули Дарвина на мысли об эволюции, возник потому, что во втором издании его «Путешествии на Бигле» он добавил одно предложение о вьюрках: «Наблюдая такую градацию и разнообразие в одной маленькой, тесно связанной группе птиц, можно предположить, что из изначальной скудости птиц на архипелаге один вид был взят и модифицирован в разные стороны». Но этот короткий комментарий был чужд путевым заметкам и тысячам исследовательских записей Дарвина, не существует доказательств того, что он представлял его мысли в течение путешествия в 1835 году. Когда он добавил этот комментарий в 1845 году, он уже восемь лет верил в теорию эволюции. Однако же вьюрки приобрели славу частично из-за того, что редакции «Путешествия на Бигле» включали в себя иллюстрации вьюрков, что вместе с указанной цитатой создавало иллюзию того, что Дарвин считал вьюрков убедительным доказательством эволюции. В действительности же наблюдения Дарвином вьюрков были настолько скудны, что его мысли по их поводу были лишь предварительной догадкой, настолько, что он не ссылался на Галапагосских вьюрков в «Записках о трансмутации» и не использовал их как доказательство эволюции в «Происхождении видов» в 1859 году».
Согласны с данной позицией и другие исследователи:
«Дарвин не осознавал, что вьюрки являются вьюрками, он полагал, что они являются разными видами крапивников, земляных вьюрков и других птиц. Обычно он не вел аккуратный отчет о том, с каких островов происходили те или иные образцы птиц, это было потом установлено постфактум по записям других членов команды корабля, таких как капитан и Симс Ковингтон (юнга и позже ассистент Дарвина).» (Padian, 2009)
VERITAS (Девиз Гарварда)
Собственно, миф о «дарвиновых вьюрках» был всесторонне разоблачен еще 35 лет назад профессором Гарвардского университета Фрэнком Салловеем (Sulloway, 1982). В своей работе он подробно описывает историю возникновения данной легенды, а также реальное положение дел с вьюрками Дарвина.
В частности Ф. Салловей указывает на следующие обстоятельства:
1. Будучи на Галапагосских островах Дарвин ошибочно отнес вьюрков разных видов к не связанным друг с другом семействам (не осознавая их реального родства), свою ошибку он понял лишь в Англии на основании работ Джона Гулда.
2. В отличие от нескольких других членов экспедиции (в том числе капитана и юнги) Дарвин не помечал, на каком острове обитает тот или иной вид вьюрков, экземпляры которых он добывал при посещении островов. Уже в Англии он попытался это сделать, но допустил множество ошибок, на долгие годы запутав кураторов Британского музея (в то время как другие участники кругосветного плавания верно указывали места происхождения птиц),
3. Дарвин лишь мимоходом упоминал Галапагосских вьюрков в своих эволюционных рассуждениях, можно найти лишь буквально пару абзацев о вьюрках в многочисленных записках, посвященных разработке теории эволюции и написанных до 1859 года. В «Происхождении видов…» вьюрки вообще не упоминаются.
4. Легенда о влиянии Галапагосских вьюрков на Дарвина получила особое распространение в 1940-е годы одним из исследователей (не намеренно), после чего прочно вошла в «канон» орнитологических и эволюционных работ.
В заключение приведу несколько цитат из указанной работы ((Sulloway, 1982)
«По большей части ретроспективный характер понимания Дарвином его Галапагосских вьюрков очевиден не только из его попыток уже после окончания путешествия реконструировать происхождение конкретных образцов с определенных островов, но и из его теоретических концепций касательно данных птиц. В противоречие с легендой, кажется, Дарвиновы вьюрки не вдохновляли его ранние теоретические взгляды на эволюцию, даже после того, как он, в конце концов, стал эволюционистом в 1837 году, напротив, именно его эволюционные взгляды позволили ему (задним числом) понять запутанную историю с вьюрками.
Не только это ретроспективное понимание пришло к Дарвину удивительно медленно, но оно было гораздо более ограниченным, чем это обычно предполагают. Вьюрки не упоминаются, к примеру, ни в одной из четырех записных книжек «О трансмутации видов», которые Дарвин начал вести в июле 1837 года и продолжал до последних месяцев 1839. Не упомянуты они и в поздних частях Красной записной книжки, написанной между мартом и июлем 1837 года, которая предваряла указанную выше серию, и которая содержала в себе его ранние размышления о трансмутации видов. Хотя Дарвин часто обсуждал в данных записных книжках две темы, с которыми вьюрки обычно ассоциируются: видообразование через географическую изоляцию и адаптивную радиацию в не занятые экологические ниши, он всегда цитировал другие примеры, а не вьюрков»
«Как это не покажется удивительным, Дарвин не опубликовал ничего больше о своих знаменитых вьюрках после короткого и загадочного намека на них, который он вставил во вторую редакцию своего Журнала [фраза о том, что можно предположить, что разновидности вьюрков появились от одного изначального вида – А.Л.]. И по крайней мере публично он никогда не выставлял своих вьюрков вперед как доказательство теории эволюции. В «Происхождении видов» (1859) Галапагосские вьюрки не упоминались, хотя сами Галапагосские острова используются в шести разных случаях для иллюстрирования общего отношения обитателей океанических островов и животных близлежащих континентов, феномена репрезентативных видов и отсутствия определенных классов организмов, таких как млекопитающие, на отдаленных островах. Ближе всего Дарвин подошел в эти, более поздние годы, к обсуждению происхождения Галапагосских вьюрков в «Естественном отборе», более пространной версии «Происхождения видов…», которая была прервана предсказанием теории естественного отбора Альфредом Расселом Уоллесом. Когда Дарвин сократил материал своей «Большой книги» для «Происхождения видов…», он опустил пример с вьюрками из соответствующей дискуссии. Как вышло, что Дарвин решил умолчать в «Происхождении видов…» то, что сейчас является вероятно самым цитируемым «учебным» примером верности его эволюционных взглядов? Ответ на данный вопрос заключается в том, что Дарвин не считал случай с Галапагосскими вьюрками в каком-либо виде критическим для своей аргументации. В этом смысле мы должны различать, что мы знаем о Дарвиновых вьюрках сейчас, и что Дарвин знал о них в 1859 году»
Почему же миф живет и здравствует и поныне? Здесь вряд ли стоит искать идеологическую составляющую (как в научном мифе о собственно характере эволюции Дарвиновых вьюрков), для эволюционной биологии совершенно безразлично, играли ли вьюрки роль в формировании идей дарвинизма или нет.
Скорее дело в том, что Дарвин в эволюционном пантеоне занимает ту же роль, какую занимал в коммунистическом иконостасе Владимир Ильич Ленин. И как вождю мировой революции приписывали практически сверхчеловеческие качества, так и вождю мировой эволюции нередко приписывают свойства, превышающие дарованные простым смертным ученым. И вьюрки Дарвина играют роль, аналогичную роли яблока для Ньютона, правда, в случае с Ньютоном, мы не знаем, как оно было на самом деле, а вот с Дарвином картина гораздо более ясная.
Мягкова Ю.Я. Теория эволюции. Учебное пособие. (2017, ISBN: 9785448371851).
Сивоглазов В. Агафонова И. Титов С. Естествознание. Базовый уровень. 11 класс.(Дрофа, 2014).
Школьник Ю. Птицы. Полная энциклопедия. (Эксмо, 2017).
Abzhanov Arhat. Darwin’s Galápagos finches in modern biology. (Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. April 12, 2010) .
BSCS Biology: A Molecular Approach (Glencoe/McGraw-Hill Companies, 2006).
Kricher John C. Galápagos: A Natural History (Princepton University Press, 2006).
Mader Sylvia S., Essentials of Biology (McGraw Hill, 2007).
Martinez Alberto A. Science Secrets: The Truth about Darwin’s Finches, Einstein’s Wife and, Other Myths (University of Pittsburg Press, 2011).
Sulloway F. J. Darwin and His Finches: The Evolution of a Legend (Journal of the History of Biology, vol. 15, no. 1, Spring 1982).
Padian K. Ten Myths about Charles Darwin (BioScience, October 2009).
Какое значение в эволюции галапагосских вьюрков имело появление у них клювов разной формы?
Во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль» Чарльз Дарвин описал 13 видов вьюрков, обитающих на Галапагосских островах. Наблюдение за этими птицами натолкнуло Дарвина на идею происхождения видов за счёт изменчивости и естественного отбора. Все галапагосские вьюрки происходят от общего предка, случайно попавшего сюда из Южной Америки. От предковой формы, питавшейся семенами, произошли три группы птиц: семяноядные земляные вьюрки, насекомоядные древесные вьюрки и славковые вьюрки, которые тоже питаются мелкими насекомыми. В результате приспособления к разным источникам пищи, вьюрки стали сильно отличаться друг от друга строением клюва. Три обычных вида земляных вьюрков — большой, средний и малый — встречаются на большинстве островов. В этом случае они хорошо различаются по размерам клюва и, соответственно, по величине предпочитаемых семян. На одном из островов обитает лишь средний земляной вьюрок, и здесь у птиц клювы меньше — в отсутствие конкурента средний земляной вьюрок занимает отчасти нишу малого вьюрка
Интенсивное видообразование и глубокая дифференциация экологических ниш привели к возникновению трех родов дарвиновских вьюрков:
Род Земляные вьюрки (Geospiza) – 6 видов. Это ширококлювые птицы, которые кормятся на земле семенами и цветками опунции.
Род Славковые вьюрки (Certhidea) – монотипический, то есть представлен одним видом; этот вид наименее специализирован и встречается повсеместно.
Таким образом, спектр питания зависит от размеров клюва: более широкий (высокий) клюв дает возможность поедать крупные семена.