適應輻射進化

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介紹

進化是一個複雜的過程。長時間研究不同生物（包括現存和已滅絕的）的物理和功能特徵，有助於理解現今物種是如何進化而來的。有時，環境和生活條件會迫使生物體獲得對其生存至關重要的新的特徵。如果沒有這些特徵，特定生物體可能難以在該環境中生存。

假設一些生物體被引入新的環境中，而它們的生理結構並不適合其生態位。它們透過進行細微的改變來適應環境，以便能夠在其生態位中生存。這些細微而快速的改變會導致物種分化成不同的形式。一個物種的生物體快速適應並分化成不同形式，以便成功傳播的過程稱為**適應輻射**。適應輻射導致物種的快速分化。它涉及基因突變，導致多種不同的表型變異，這些變異最能適應環境。

導致適應輻射進化的因素

• 當物種暴露於新的環境條件下時，就會發生適應輻射。如果由於新的地貌（如山脈、島嶼等）的形成而發生地理隔離，也可能發生這種情況。

• 當一個種群**暴露於新的棲息地**，那裡有未被利用的資源時，種群成員會擁有充足的資源可以使用。它們會進行強烈的多樣化，並適應自身以利用可用的資源。物種會在形態上發生多樣化，以最大限度地利用資源。這種情況最常見於島嶼上，由於地理隔離，那裡陸生物種有限。

• 僅僅暴露於新的環境並不代表與自身棲息地的分離。

• **環境條件的變化**顯然會改變資源的可獲得性。

• 有時，環境條件的重大變化會導致某些物種滅絕。缺乏競爭者會為那裡其他物種留下未被利用的資源，使它們能夠多樣化並集中利用這些資源。

適應輻射進化的重要性

研究適應輻射有助於理解物種在一個特定生態位中的相互作用。雖然食物網可以清楚地理解物種間的相互關係，但透過研究適應輻射進化可以理解它們的依賴程度。特別是在大規模滅絕的情況下，當現存成員擁有大量新的機會時。由於現存物種會進行適應以利用資源，因此適應輻射為理解導致進化的環境因素提供了新的認識。

讓我們透過例子來理解適應輻射

例子 1

適應輻射有很多經典的例子。其中一些是達爾文加拉帕戈斯群島的雀類、非洲大湖慈鯛魚、花蜜鳥和哺乳動物。

讓我們考慮一下哺乳動物的適應輻射進化，其主要運動附肢是四肢結構。

• 現今的胎盤哺乳動物幾乎遍佈全球各地，在體型、行為和許多其他方面都極其多樣化。它們是小型食蟲動物、短腿、陸生祖先的後代。

• 食蟲祖先有五指（五指型）短腿。雖然它是陸生的，但其附肢不能起到運動功能。

• 恐龍的突然滅絕導致現存哺乳動物的快速物種形成，使它們能夠適應性地輻射到現今哺乳動物的不同形式。

• 它們發展出適應環境的特性，並遵循五條不同的進化路線。

**攀爬的胎盤哺乳動物是樹棲的**——它們透過發展能夠抓握的附肢而輻射。例如，生活在樹上的猴子和松鼠。

**飛行的胎盤哺乳動物是空中飛行的**——它們發展出用於飛行的四肢。例如蝙蝠和滑翔松鼠。

**游泳的胎盤哺乳動物是水生的**——它們的附肢專門用於游泳和在水生環境中生存。鯨魚、海豚、海豹、北極熊、海獅和海象是具有五指型附肢的水生哺乳動物。

• **穴居的胎盤哺乳動物是穴居哺乳動物**——像鼴鼠和獾這樣的哺乳動物有強壯的五指型四肢，可以挖地很深。

• **奔跑的胎盤哺乳動物**——這些哺乳動物進化出四肢以促進在地面上快速移動。獅子、馬、豬、羚羊和狼是一些奔跑型哺乳動物的例子。

儘管所有上述類別的胎盤哺乳動物都有專門用於不同任務的四肢，但它們都起源於具有五指型四肢的共同祖先。進化路線向不同方向輻射，以在其各自的生態位中實現運動。

例子 2

圖片即將推出

適應輻射進化的顯著特徵

可以透過檢查是否存在其顯著特徵來區分適應輻射進化與其他進化現象。

如下所述：

• **考慮祖先**——當所研究的後代物種共享一個共同祖先時。

• **將表型與現有環境相關聯**——當環境與物種的形態或生理之間存在關係時。

• **性狀的效用**——當所研究的物種共享一些形態或生理性狀，這些性狀對於在特定環境中生存是必要的時。

• **快速物種形成**——適應輻射本質上是一個快速的過程。

因此，當所研究的後代物種顯示出具有共同祖先的快速物種形成，並利用與生態位環境相關的性狀時，可以認為它們是透過適應輻射進化而出現的。

結論

適應輻射是一個生物體透過對環境變化進行某些適應而快速形成新形式的過程。一段時間後，產生的變異體在形態和表型上與原始物種明顯不同。如果生物體暴露於新的環境中，或者由於某些大規模滅絕而缺乏競爭者，則可能發生適應輻射。在這兩種情況下，生物體都會迅速分化以利用可用的資源並適應生活條件。

適應輻射與其他進化過程相比，具有許多顯著特徵。主要特徵是所有後代都具有共同的祖先，並透過發展對生存至關重要的性狀而從中迅速分化。達爾文加拉帕戈斯群島的雀類、非洲大湖的慈鯛魚、花蜜鳥、夏威夷銀劍和澳大利亞的有袋動物是一些眾所周知的適應輻射例子。

常見問題

Q1. 你能將適應輻射與生物多樣性聯絡起來嗎？

A1: 當一個共同祖先分化成不同形式的變異體，這些變異體進行適應以適應新的環境時，就會發生適應輻射。一段時間後，新形成的適應性物種會發生分化，以至於它看起來與其祖先完全不同。由於適應輻射是一個在不同方向上同時快速進行的過程，它為生物多樣性增添了色彩。

Q2. 適應輻射只能作用於能夠遷徙的活動生物體，這是真的嗎？

A2: 遷徙並非生物體體驗新環境的唯一手段。固著植物也可以經歷適應輻射。例如，夏威夷銀劍的二十八個物種是由單個共同祖先進化而來的。它們佔據三個不同的屬，並棲息在不同的生態位中。

Q3. 推動適應輻射的是什麼？

A3: 當生物體面臨新的生態機會時，它們會不斷多樣化，以便最大限度地利用這些機會。因此，正是這些不斷出現的新生態機會推動了適應輻射的過程。

Q4. 為什麼稱之為適應輻射？

A4: 由於後代透過適應從共同祖先產生，並向不同方向輻射，透過利用不同的資源來定居不同的棲息地，因此被稱為適應輻射。

Q5. 適應輻射會影響物種形成嗎？

A5: 適應輻射導致從原始共同祖先形成不同的物種，對其物種形成產生積極影響。