捕食者-猎物的相互作用

在进化过程中军备竞赛自然选择逐步提高物种的防御和反防御能力。许多海洋软体动物厚重的钙质外壳和它们捕食者强大的钻具和肌肉组织被认为是在这个升级过程中共同进化的。一个类似的共同进化的例子发生在流行软体动物和螃蟹坦噶尼喀湖.这个湖里的软体动物的壳比其他淡水软体动物厚得多,以它们为食的特有螃蟹比其他淡水螃蟹有更大的螯(钳状的爪子)。这些软体动物和螃蟹与世界各地与它们有关的淡水物种之间的差异似乎是由于共同进化,而不是由于这个湖中任何独特的营养或矿物条件。

寄生虫-宿主的相互作用

寄生虫和它们的宿主进行着类似的进化军备竞赛,尽管过去寄生虫学家认为情况并非如此。相反,寄生虫被认为是逐渐向减少对抗的方向进化的有害的对宿主的影响。的程度毒性有时被认为是一种年龄关系的指示器:一种非常恶毒的关系,导致了迅疾灭亡宿主的,被认为是新的。人口研究生物学和进化生态然而,研究人员提供了与这一观点相矛盾的证据。寄生虫-宿主的相互作用现在被理解为朝着增加或减少拮抗的方向发展,这取决于几个重要的生态因素。

宿主种群的密度和寄生虫的传播率是这些生态因素中最重要的两个。宿主物种的密度决定了寄生虫从一个宿主转移到另一个宿主的机会出现的频率;寄生虫的传播速度决定了寄生虫在有机会时在宿主之间移动的难易程度。只有一些寄生虫易于在主机之间传播。如果宿主密度高,寄生虫的传播率也高,那么自然选择有利于增加寄生虫的毒性。这种寄生虫很容易传播,有很多宿主可以感染,它可以迅速繁殖,并在杀死当前的宿主并随之死亡之前逃到新的宿主身上。寄生虫的某些形式(基因型)已经包含或将产生突变,从而提高这一过程的速度和熟练程度。通过产生更多存活的生物,突变形式的寄生虫将与那些无法最大限度地利用机会感染最大数量宿主的原始基因型的寄生虫竞争。几代之后,有更多的寄生虫增强毒力是存在的,这种基因型可以说是自然选择所偏爱的。如果宿主种群密度保持较高,具有最大毒性的寄生虫基因型将成为该种群中唯一的寄生虫形式。

在另一个极端,如果宿主种群密度低,寄生虫的传播率也低,自然选择将有利于毒性较低的寄生虫形式。快速杀死宿主的高毒性寄生虫通常会在没有传播到其他宿主的情况下与宿主一起死亡,只留下毒性较低的寄生虫传播的物种。

在许多自然环境,宿主种群在高密度和低密度之间波动。因此,寄生虫的数量也会波动,有时含有毒性更强的形式,有时毒性较弱的形式。根据寄主密度波动的速率,寄主种群在其所含毒性形式的程度和混合方面也会有所不同。

进化粘液瘤病毒在兔子澳大利亚的一项研究表明,寄生虫和宿主的共同进化可以多么快地发展到一个新的结果,在这种情况下,中间毒性。19世纪,欧洲兔子被引进澳大利亚。在没有寄生虫和掠食者的情况下,它们的数量得以控制栖息地,它们相乘传播迅速造成了当地植被的大面积破坏。当粘液瘤病毒在1950年被引入澳大利亚以控制兔子数量时,它的毒性很强,几乎所有受感染的兔子都在两周内死亡。然而,从那以后,病毒和兔子种群的共同进化发生了,导致了一种对兔子不那么直接致命的相互作用。随着兔子数量的减少,变异的病毒菌株使兔子宿主活得更久,从而增加了病毒在当前宿主死亡前传播给另一只兔子的机会。大多数受感染的兔子仍然死于感染,但死亡并不残酷,大多数受感染的个体在感染后存活两个半到四周。

共同进化和组织社区

种间相互作用的重要性

上面描述的粘液瘤病毒和兔子物种的共同进化说明了这一过程如何运作以维持生物组织社区,避免了可能随之而来的混乱权力制衡这个过程确保了这一点。不幸的是,种间相互作用的重要性可能只有在a的平衡后才变得明显社区已被破坏,通常是由人的手,并经常有严重的回响。如果兔子这个物种没有被引入社区在那里没有发现它的天敌,它的破坏潜力将不会被充分认识到。种间相互作用对于维持中等规模的种群水平是必要的,它们在大多数生物群落中的作用与兔子种群被粘液瘤病毒控制的方式大致相同。

人类的破坏

随着生物群落被人类活动瓦解,共同进化过程及其对群落组织的影响也被破坏。的变化人口密度新物种的引入会导致其他物种的灭绝。在过程中,在方式中自然选择对这些群落中其余物种的作用发生了改变。增加的人口密度例如,在某些物种中,可能有利于某些寄生虫的毒性更强的基因型的进化(见上图共同进化的“军备竞赛”与减少对抗).其他物种的低种群水平可能导致基因的丢失,这些基因对其他相互作用的持续共同进化很重要。由于地球上所有生物之间错综复杂的相互依赖关系,很难预测共同进化中的这些变化将如何影响群落的组织生物圈