輻射適應

适应性辐射是快速进化辐射。它是每一系物种数量和多样性的增加。它产生了更多的新物种,这些物种生活在更广泛的生境中。

一些定义从单一门类的角度来表述:"适应性辐射是指新的分类群从单一祖先群体中迅速扩散"。然而,在最引人注目的情况下,如发生在地球历史上最大的灭绝事件后的三叠纪,许多支系同时经历了快速辐射。这一定与生态位的存在和相对缺乏竞争有关。

Ediacaran生物群是早期元古生物辐射的结果。最大的辐射发生在寒武纪早期,当时我们大多数的动物种群都是在寒武纪进化的:见动物种群列表

在相对没有竞争的情况下,群体进行多样化,以填补现有的生境壁龛。这是一个由自然选择驱动的进化过程。

这个词是由古生物学家George Gaylord Simpson提出并讨论的,他为现代进化综合论做出了贡献。其他人则倾向于不使用这个术语。罗伯特-L-卡罗尔(Robert L Carroll)更倾向于使用主要进化转变这个术语,尽管事实证明所有或大多数这些也可以被描述为适应性辐射。其他人则使用宏观进化,甚至是超级进化这样的术语,好像这些过程与发生在物种水平以下的过程不同。进化理论的一部分是,所有的过程都是在种群水平上发生的。不过,所有的人都同意,进化的速度确实在改变,无论如何衡量。

鸟喙和喂养方式的进化,使鸟类的种类大大增加。目前至少有9000种活体鸟类,远远多于哺乳动物。Zoom
鸟喙和喂养方式的进化,使鸟类的种类大大增加。目前至少有9000种活体鸟类,远远多于哺乳动物。

变化率的衡量

时间的记录被化石记录中的空白所困扰,往往是在那些关键的早期阶段,数量很少,地理分布受到严重限制。"事实上,几乎每一个世系中都有很长的时期,化石记录仍然是未知的。

然而,当在一个很短的时期内出现几个明显的新系时,似乎有理由说变化的速度是惊人的快。上三叠纪出现新的爬行动物群就是一个例子。广义地使用"爬行动物"一词,这些类群包括恐龙翼龙、螯龙()、鳄龙(早期的鳄龙)、植龙和稍早一点的鱼龙(中三叠世)。

这些辐射发生在结束古生代的二叠纪-三叠纪灭绝事件之后。三叠纪本身也有几次较小的(但仍很重要的)灭绝事件。不幸的是,三叠纪的化石记录是整个中生代最贫乏的。

原因

革新

一个新特征的进化可能使一个群体多样化,因为它使新的生活方式成为可能。一个最显著的例子是裂腹卵,它在早期的羊齿动物中发展,并允许脊椎动物入侵陆地。裂头卵一定是在最近的泥盆纪石炭纪早期发展起来的。两栖动物在此事件之前就已经分化出来了,它们仍然在水中产卵,因此它们利用陆地环境的程度是有限的。

一个比较温和的创新的例子是哺乳动物牙齿中第四个尖牙的进化。这一特征使得可以进食的食物范围大大增加。因此,这一特征的进化增加了哺乳动物可利用的生态位的数量。这种性状在新生代的不同群体中出现了多次,而且在每一次出现后都立即进行了适应性辐射。在鸟类方面,飞行的进化开辟了新的可能性,至少发生了两次巨大的适应性辐射(一次在K/T灭绝事件之前,一次在之后)。更为引人注目的是昆虫飞行的进化,它在中生代导致了巨大的辐射。然后,这些昆虫群发展出以开花植物为食的方式。现在它们的数量已经超过了所有其他形式的动物生命,而且数量相当多。

机会

适应性辐射往往发生在生物进入具有无人占有的龛位的环境中,如新形成的湖泊或孤立的岛链。殖民种群可能迅速多样化,并利用所有可能的龛位。当以前分开的地区之间形成陆地桥梁时,以及当物种到达世界上新的地方时,机会就会出现。

非洲裂谷最近形成的一个孤立的湖泊--维多利亚湖,在短短的1.5万年内,由一个亲本辐射出300多种慈鲷鱼。

空置岛屿

在大约6,500平方英里(17,000平方公里)的范围内,夏威夷群岛拥有世界上最多样化的果蝇集合,从雨林到山地草地都有它们的身影。目前已知的夏威夷果蝇种类约有800种。

研究表明,物种明显地从较老的岛屿向较新的岛屿"流动"。也有殖民化回到较老的岛屿和跳过岛屿的情况,但这种情况要少得多。通过钾/放射性测年,目前的岛屿的年代从40万年前(mya)(Mauna Kea)到10mya(Necker)。夏威夷群岛中仍在海面上的最古老的成员是库尔环礁,其年代可追溯到30mya。群岛本身是由太平洋板块在一个热点上移动而产生的,存在的时间要长得多,至少到了白垩纪。夏威夷群岛加上现在在海底的前岛,构成了夏威夷-帝王海山链;许多水下山脉都是盖奥特。

夏威夷岛的所有原生果蝇类物种显然都是来自于大约2000万年前殖民该岛的单一祖先物种。随后的适应性辐射是由缺乏竞争和各种各样的空位所刺激的。虽然一只怀孕的雌性动物有可能在一个岛屿上殖民,但更有可能是来自同一物种的群体。

夏威夷群岛上还有其他的动物和植物,它们也经历了类似的,如果不那么壮观的适应性辐射。

大规模灭绝

适应性辐射通常是在大规模灭绝之后发生的。灭绝事件发生后,许多龛位空缺。一个典型的例子是白垩纪末期非鸟类恐龙古新世的哺乳动物所取代。

1.甲种从大陆迁徙到第一个岛屿。2.隔离于大陆之外,A种进化为B种。 3.物种B迁徙到第二个岛屿。4.4.物种B在物种C中进化 5.物种C重新占领第一个岛屿,但现在无法与物种B一起繁殖 6.物种C迁徙到第一个岛屿。C物种迁徙到第三座岛屿。7.7.C物种进化成D物种。 8.D物种迁移到第三岛。D物种迁移到第一岛和第二岛。9.9.D物种进化成E物种。这个过程可能会无限期地进行下去,直到达到一个大的多样性。Zoom
1.甲种从大陆迁徙到第一个岛屿。2.隔离于大陆之外,A种进化为B种。 3.物种B迁徙到第二个岛屿。4.4.物种B在物种C中进化 5.物种C重新占领第一个岛屿,但现在无法与物种B一起繁殖 6.物种C迁徙到第一个岛屿。C物种迁徙到第三座岛屿。7.7.C物种进化成D物种。 8.D物种迁移到第三岛。D物种迁移到第一岛和第二岛。9.9.D物种进化成E物种。这个过程可能会无限期地进行下去,直到达到一个大的多样性。

巨大的辐射

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问题和答案

问:什么是适应性辐射?
答:适应性辐射是一种快速的进化过程,它增加了每个品系中物种的数量和多样性,产生了更多生活在更广泛的栖息地的新物种。

问:适应性辐射是如何工作的?
答:适应性辐射是通过群体的多样化来填补可用的栖息地和壁龛,这是一个由自然选择驱动的进化过程。

问:谁提出了 "适应性辐射 "这个术语?
答:这个术语是由乔治-盖洛德-辛普森提出和讨论的,他是对现代进化论综合的贡献者。

问:对于适应性辐射,还有其他术语吗?
答:罗伯特-卡罗尔(Robert L Carroll)更喜欢使用主要进化过渡这一术语,尽管事实证明,所有或大部分的进化过渡也可以被描述为适应性辐射。其他人使用的术语是宏观进化,甚至是巨型进化,好像这些过程与那些发生在物种水平以下的过程不同。

问:适应性辐射是否发生在种群水平上?
答:是的,所有的过程都是在种群水平上发生的,这是进化论的一部分。

问:早期后生动物辐射的一个例子是什么?
答:埃迪卡拉生物群是早期元古动物辐射的一个例子。

问:最大的动物门类是什么时候进化的?
答:最大的动物门类是在寒武纪时期演化的,当时由于生态位的存在和相对较少的竞争,大多数门类同时经历了快速辐射。

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