בידוד גיאוגרפי: יתרונות, חסרונות ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

הבידוד הגיאוגרפי הוא מונח המשמש בביולוגיה אבולוציונית ואקולוגיה להתייחס ההפרדה המרחבית של קבוצת אורגניזמים. זה יכול להתרחש על ידי אירוע טבעי, כמו שינויים בגיאולוגיה של האזור או על ידי מבנים מלאכותיים.

ברוב המקרים המינים מבודדים על ידי נוכחותם של סוגים שונים של מחסומים טבעיים, בין אם מדובר באוקיאנוסים, אגמים, הרים, מה שעלול להפחית בצורה דרסטית את המגע בין אנשים באוכלוסייה.

מקור: מאת NASA, באמצעות ויקימדיה Commons

ברגע ששתי קבוצות היחידים נפרדות, שתי הסביבות אליהם נחשפו מפעילות לחצים סלקטיביים שונים על הפרטים, מה שמאלץ אותם ללכת בדרכים אבולוציוניות שונות.

הכוחות האבולוציוניים של הברירה הטבעית והיסחפות הגנים יגרמו לשינויים בתדרי האלל של הקבוצות החדשות, ויבדילו בינם לבין אוכלוסיית ההורים.

תלוי בעוצמת ההפרדה ובזמן בו היא נשמרת, עשויים להתרחש אירועי מפרט: היווצרות מינים חדשים ובכך מגדילה את המגוון של הקבוצה.

באותו אופן, בידוד יכול להביא גם להכחדה של קבוצת פרטים, בין אם בגלל חוסר גיוון גנטי ובין אם בגלל תהליכי רבייה.

יתרונות וחסרונות

ניתן לתרגם את הבידוד הגיאוגרפי של אורגניזמים לשני תהליכים: מפרט, בו מופיעים מינים חדשים או הכחדה של הקבוצה שחוותה בידוד.

להלן נתאר לעומק כל אחד מהתהליכים, תוך הבנת המפרט כ"יתרון ", מכיוון שהוא מגביר את הגיוון וההכחדה כ"חיסרון":

אפיון

התהליך בו נוצרים מינים חדשים מעניין ביולוגים אבולוציוניים. האורניתולוג ארנסט מאי תרם רבות לתיאור תופעה זו. על פי מאייר, המיון מושפע משני גורמים: בידוד והתבדלות גנטית של האנשים המעורבים.

ראשית, כדי ששתי אוכלוסיות יהיו מבדילות מספיק בכדי להיחשב למינים, יש להפריע לזרימת הגנים ביניהם. במילים אחרות, אסור להם להתרבות.

שנית, סטייה גנטית חייבת להופיע במהלך תקופת הבידוד באופן שאם יחדיו נפגשים שוב - עקב התמוטטות המכשול שהפריד ביניהם בתחילה - תהליך ההתרבות לא יהיה יעיל ולצאצאיהם יהיה יכולת יחסית גבוהה יותר. נמוך מהוריהם.

היעילות של תהליך הבידוד הגיאוגרפי לייצור מפרט תלויה בכמה גורמים מהותיים לקבוצה המפרידה, כמו למשל יכולת התנועה.

מפרט אלופטרי

אירוע הבידודים הגיאוגרפיים שמוליד תהליכי מפרט באמצעות הפרדת מחסום בלתי ניתן לעובדה נקרא מפרט alopatric, מונח שמקורו בשורשים יוונים שפירושו המילולי "במדינה אחרת".

ברגע שמינים מבודדים פיזית, הם מתמודדים עם תנאים סביבתיים ולחצים סלקטיביים המנחים אותם בדרכים אבולוציוניות שונות.

ניקח כדוגמה היפותטית לאוכלוסיית לטאות שמבודדות על ידי נהר, תנאי האקלים בצד שמאל עשויים להיות קרים יותר מאלו שבצד ימין. לפיכך, המנגנונים של הברירה הטבעית והסחפת הגנים יפעלו באופן עצמאי, ויובילו להתמיינות המתקדמת של לטאות.

באופן זה, אנשים רוכשים מאפיינים שונים, אקולוגיים, אתולוגיים, פיזיולוגיים, בין היתר, בהשוואה למין ההורה. במקרה כזה שמחסום הבידוד הספיק בכדי לקדם את אירוע המפרט, אסור שתהיה זרימת גנים אם שני המינים שהתקבלו ייפגשו שוב.

קיימת הסכמה בקרב הביולוגים התומכים בחשיבות המפרט האלופטרי בדור מינים חדשים, מכיוון שהוא למעשה מגביל את זרימת הגנים בין אורגניזמים.

הַכחָדָה

כאשר הפרדתם של אנשים מתרחשת הודות לחסמים שלא ניתן לעבור עליהם, חלק מהקבוצות עלולות להיכחד.

כאשר מופרדים ממין האב, המגוון של הקבוצה עשוי להיות נמוך והוא לא יסתגל ללחצים החדשים שמטילה הסביבה החדשה איתם הם מתמודדים.

באופן דומה, אם האוכלוסייה שהופרדה מיוצגת על ידי מספר מצומצם של פרטים, לתרבות (מעבר בין קרובי משפחה קרובים) יכולות להיות השלכות שליליות.

צ'רלס דארווין עצמו כבר היה מודע להשפעות השליליות של ריבוי על אוכלוסיות טבעיות. כאשר חוצים קרובי משפחה קרוב יותר ישנה סבירות גבוהה יותר כי אללים מזיקים מסוימים באים לידי ביטוי.

לדוגמה, אם במשפחה יש גן לפתולוגיה מסוימת שבא לידי ביטוי רק כאשר לאדם יש שני אללים (רצסיביים הומוזיגוטיים) ושני אחים חוצים, קיימת סבירות גבוהה יותר כי הצאצאים נושאים את שני האללים למחלה, שלא כמו מעבר עם אדם שאינו נושא אלל מזיק אמר.

באופן דומה, כאשר מבנים אנושיים מונעים מבעלי חיים לעבור למקומות הרצויים, אוכלוסייתם יכולה לצמצם בגלל חוסר מזון.

דוגמאות

בידוד ומפרט בסנאים אנטילופים בגרנד קניון בקולורדו

בגרנד קניון זוהי יצירה בממדים יוצאי דופן המפוסלים כבר 2000 שנה על ידי נהר הקולורדו. זה ממוקם בצפון אריזונה של ארצות הברית.

שני מינים של סנאי מאכלסים את האזור הזה, שעל פי המחקר הם תוצר של אירוע מפרט alopatric. אחד המינים חי באזור השמאלי ואחר מימין, מופרדים על ידי מרחק מינימלי. עם זאת, שני המינים אינם מסוגלים להתרבות.

לעומת זאת, מינים שיש להם יכולת לנוע בחופשיות משני צידי הקניון לא הראו סימני ממצא.

בידוד ומפרט בדגים מנהר קונגו

המושגים המתוארים למינים מימיים עשויים להיות קשים עד כה ליישום. עם זאת זה אפשרי.

ציקלידים הם משפחת דגים המאופיינת במגוון עצום בנהר קונגו. ייחודיות זו תפסה את תשומת ליבם של איתיולוגים שביקשו להבין מדוע נהר האזור על ידי כל כך הרבה מינים ואילו גורמים העדיפו אירועי מפרט מסיביים.

לאחר בחינת קונפורמציה של הנהר, הגיעו המדענים למסקנה כי ההידרולוגיה של הנהר, הנגרמת על ידי מימיו הסוערים, תפקדה כמחסומים שמנעו את המגע - ולכן זרימת הגנים - של מיני דגים שהיו מאוד ליד.

הפניות

1. מוסיף, J., Larkcom, E., & Miller, R. (2004). גנטיקה, אבולוציה ומגוון ביולוגי. נלסון תורנס.
2. המוזיאון האמריקאי להיסטוריה של הטבע. (2017). האבולוציה של דגי נהר קונגו מעוצבת על ידי מפלים עזים: מחקר גנומי בקונגו התחתונה חושף פיזור מיקרוסקופי. ScienceDaily. הוחזר ב- 16 באוקטובר 2018 מ- www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170217161005.htm
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). ביולוגיה: מדע וטבע. פירסון חינוך.
4. קרטיס, ח., ושנק, א '(2006). הזמנה לביולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.
5. Mayr, E. (1997). אבולוציה ומגוון החיים: מאמרים נבחרים. הוצאת אוניברסיטת הרווארד.
6. רייס, ש '(2007). אנציקלופדיה של אבולוציה. עובדות על קובץ.
7. Tobin, AJ, and Dusheck, J. (2005). שואלים על החיים. לימוד Cengage.