Вид перед эволюционным выбором: расселяться или адаптироваться?

Расселение и адаптация — две фундаментальные эволюционные стратегии видов в ответ на среду. Универсалы, как одуванчики, рассылают потомство далеко и широко. Специалисты, как альпийские цветы, приспосабливаются к условиям конкретного места.

Экологи обычно моделировали эти стратегии и давление отбора, их вызывающее, фиксируя одну стратегию и наблюдая за эволюцией другой. Новое исследование, опубликованное в журнале Evolution, демонстрирует драматическое взаимодействие при совместной эволюции стратегий расселения и адаптации.

Модель показывает, как даже незначительные изменения среды могут создавать обратную связь и провоцировать резкие сдвиги в эволюционной стратегии.

На однородном ландшафте, таком как прерия или пустыня, расселение обычно является предпочтительной стратегией, поскольку потомство с высокой вероятностью встретит схожую среду обитания. Напротив, высокоразнородные среды, такие как горы, благоприятствуют специализации, потому что у расселяющихся видов ниже вероятность осесть на уже подходящей среде обитания.

Сильно расселяющийся вид-универсал будет продолжать рассеиваться даже с ростом неоднородности среды, но лишь до определённого порога. По достижении этого порога структура популяции резко меняется в пользу ряда редко расселяющихся специализированных линий, каждая из которых адаптирована к конкретной среде. Этот сдвиг может быть крайне резким.

Как только популяция универсалов начинает специализироваться, вызванное этим снижение расселения создаёт дополнительное давление для дальнейшей специализации. Эта положительная обратная связь между снижением расселения и локальной адаптацией запускает драматический сдвиг в эволюционирующих стратегиях и создаёт относительную точку невозврата.

Выводы исследования имеют важные последствия.

«Среда становится более однородной из-за [человеческой] деятельности, — говорит ведущий автор Эндрю Бердал. — В то же время мы фрагментируем среду обитания дорогами и плотинами, что препятствует расселению. Модель показывает, что существует потенциал для переключения состояний без возможности вернуться назад».

Другими словами, простое восстановление прежних условий среды может не вызвать соответствующего сдвига в эволюционной стратегии вида.