Εξελικτική Οικολογία Σίνος Γκιώκας Πανεπιστήμιο Πάτρας Τμήμα Βιολογίας 2014 Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 1
Πού συναντιούνται τα δύο πεδία; Οι κιχλίδες των Μεγάλων Λιμνών της Ανατολικής Αφρικής 1500 είδη σε μια μόνο οικογένεια (Cichlidae) Τα περισσότερα ενδημικά Έκρηξη (radiation) ειδών Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 2
Πού συναντιούνται τα δύο πεδία; Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 3
Πού συναντιούνται τα δύο πεδία; TANGANYIKA: 10 myr, 250 είδη MALAWI: 1-2myr, 500 είδη VICTORIA: 18.000 yrs, 500 είδη 1 είδος κάθε 29 χρόνια! Μια ομάδα τους haplochrominae εξαιρετικά ποικίλη και πλούσια σε είδη Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 4
Πού συναντιούνται τα δύο πεδία; Διαφορετικές ιστορίες διαβίωσης, π.χ. τι τρώνε στη VICTORIA: Ψάρια Προνύμφες ψαριών Πλαγκτόν (φυτικό και ζωικό) Μαλάκια Προνύμφες εντόμων και άλλων ασπόνδυλων Φύκη Φυτά Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 5
Κλασικοί & Εναλλακτικοί μηχανισμοί ειδογένεσης Η κλασική υπόθεση: γεωγραφικός διαχωρισμός (λόγω διασποράς ή βικαριανιανισμού) και επακόλουθη διαφοροποίηση Ενδείξεις: συγγενικά είδη στη λίμνη Victoria έχουν ευρέως διαχωρισμένη γεωγραφική κατανομή και διαφορετικοί πληθυσμοί του ίδιου είδους έχουν διακριτή μορφολογία σιαγώνων που αντιστοιχεί σε τοπική διατροφή και υποδεικνύει τοπική προσαρμογή Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 6
Κλασικοί & Εναλλακτικοί μηχανισμοί ειδογένεσης Μπορεί η ειδογένεση να συμβεί χωρίς γεωγραφική απομόνωση; Πρέπει να υπερπηδηθούν 2 προβλήματα: Πρέπει να υπάρχει οικολογική διαφοροποίηση τα 2 είδη πρέπει να καταλαμβάνουν διαφορετικούς θώκους έτσι ώστε να εμποδίζεται ο ανταγωνισμός και να διευκολύνεται η σταθερή συνύπαρξη Πρέπει να υπάρχει αναπαραγωγικός διαχωρισμός έτσι ώστε να μην αναπαράγονται μεταξύ τους Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 7
Κλασικοί & Εναλλακτικοί μηχανισμοί ειδογένεσης Ole Seehausen: διαχωρισμός ειδών in situ σε αναπαραγωγικά απομονωμένους πληθυσμούς μέσω επιλεκτικού ζευγαρώματος με βάση το χρωματισμό των αρσενικών Γρήγορος μηχανισμός Η αρχική οικολογική διαφοροποίηση αρκεί να είναι μικρή Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 8
Κλασικοί & Εναλλακτικοί μηχανισμοί ειδογένεσης Ενδείξεις: Γεωγραφική επικάλυψη στην κατανομή των ειδών: ΝΑΙ Συμπάτρια αδελφά (πολύ συγγενικά) ζεύγη ειδών έχουν αντίθετο χρωματισμό πιο συχνά από ότι αλλοπάτρια ζεύγη ειδών Στο εργαστήριο: Θηλυκά κόκκινων ειδών προτιμούν κόκκινα αρσενικά Θηλυκά μπλε ειδών προτιμούν μπλε αρσενικά Σε μονοχρωματικό φωτισμό (που κρύβουν το χρώμα των αρσενικών) οι προτιμήσεις αδυνατίζουν Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 9
Κλασικοί & Εναλλακτικοί μηχανισμοί ειδογένεσης Και κάτι άλλο: Βιώσιμοι απόγονοι μεταξύ άτομα διαφορετικών ειδών Όταν το νερό είναι θολό: λίγα είδη με μουντό χρωματισμό Σε καθαρά νερά: πολλά είδη και με έντονο χρωματισμό Στο θολό νερό οι προσυζευκτικοί μηχανισμοί απομόνωσης καταρρέουν Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 10
Κλασικοί & Εναλλακτικοί μηχανισμοί ειδογένεσης Συμβαίνει και τίποτε άλλο στις κιχλίδες; Εύκολη οικολογική διαφοροποίηση Οικολογική ευελιξία (πλαστικότητα) που ανοίγει νέους θώκους Γιατί; η ευέλικτη και επιρρεπής σε αλλαγές μορφή των σιαγώνων τους Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 11
Κλασικοί & Εναλλακτικοί μηχανισμοί ειδογένεσης Τα μοντέλα (van Doorn et al, 2008) δείχνουν επίσης γρήγορη ειδογένεση υπό προϋποθέσεις Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 12
Κιχλίδες & Εξελικτική Οικολογία Εξελικτική Βιολογία: πώς οι βιολογικές γενεαλογικές γραμμές αλλάζουν με το χρόνο (αναγένεση), διαχωρίζονται (κλαδογένεση) και τελικά εξαφανίζονται Οικολογία: η αλληλεπίδραση των οργανισμών με το περιβάλλον τους Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 13
Κιχλίδες & Εξελικτική Οικολογία Οργανισμοί: διάφορα επίπεδα ιεραρχίας Άτομα Πληθυσμοί Κοινότητες Κοινότητες: το βιοτικό τμήμα των οικοσυστημάτων Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 14
Πώς αλληλεπιδρούν εξέλιξη & οικολογία Ενδιαφέρονται και οι δύο για την κατανόηση παρόμοιων χαρακτηριστικών Π.χ. Αφθονία ειδών: γιατί η αφθονία είδών ποικίλει σε διάφορα περιβάλλοντα (λίμνες), και σε διαφορετικούς κλάδους, π.χ. στις κιχλίδες και ειδικότερα στα haplochromines Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 15
Πώς αλληλεπιδρούν εξέλιξη & οικολογία Οι εξελικτικές και οι οικολογικές διεργασίες επηρεάζουν η μια την άλλη Φαινότυπος περιβάλλον - γονότυπος Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 16
Πώς αλληλεπιδρούν εξέλιξη & οικολογία Η οικολογία επηρεάζει την εξέλιξη Η οικολογία μέσω της επιλογής (φυσικής & φυλετικής) προκαλεί αναγένεση & εξέλιξη εντός των γενεαλογικών γραμμών (π.χ. Χρώμα σώματος και μορφή σιαγώνων στις κιχλίδες) Επίσης επηρεάζει την κλαδογένεση (πχ. Τον αριθμό των ειδών στα καθαρά νερά) Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 17
Πώς αλληλεπιδρούν εξέλιξη & οικολογία Η εξέλιξη επηρεάζει την οικολογία Εξελικτικοί περιορισμοί & ευκαιρίες Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 18
Φαινόμενα κλίμακας Εξελικτική Οικολογία - Σίνος Γκιώκας - Παν. Πατρών - Τμ. Βιολογίας - 2014 19