Лекция 12 Метапопуляции. Пример большой песчанки. Прошлый и низкой численности. Популяционный «Bottle-neck».

Лекция 12. Lect_12_Popul_dispers
Метапопуляции. Пример большой песчанки. Прошлый и
современный ареал тигра. Отрицательные последствия
низкой численности. Популяционный «Bottle-neck».
Соотношение очищающего отбора и дрейфа генов.
Пример гепарда – вида с очень низкой генетической
изменчивостью. Популяция. Расселение и рост
численности. Полеты странствующего альбатроса.
Славка-черноголовка. Пример недавнего образования
новой популяции. Расселение древнего человека:
эффект основателя и постепенная утеря исходного
генетического разнообразия.
Метапопуляция
Николай Павлович
Наумов
(1902 - 1982)
и большая песчанка
http://jama.ama-assn.org/cgi/content/extract/291/21/2534-a
Большая песчанка (Rhombomys opimus)
http://www.pbase.com/jaapschelvis/image/74096015
Ecological and genetic spatial
structuring in the Canadian lynx
Eli Knispel Rueness, Nils Chr. Stenseth, Mark
O’Donoghue, Stan Boutin, Hans Ellegren &
Kjetill S. Jakobsen
NATURE |VOL 425 | 4 SEPTEMBER 2003 | www.nature.com/nature
Ареал тигра
(Panthera tigris)
в 1900 г. и в 1990 г.
Восточная часть
исторического ареала
тигра (белым цветом) и
современное
распространение
(оранжевым).
Приведены названия
подвидов
Суммарная
численность всех
популяций тигра
около 3000–5000
Population
bottleneck
От (неблагоприятных) мутаций до вымирания …
отбор
дрейф
Неблагоприятные
мутации
Генетический
груз
вымирание
«Объем» мутаций подпитывается новыми мутациями, сокращается
«очищающим» отбором и поддерживается генетическим дрейфом
Из лекций Л.В.Полищука
Соотношение между отбором и
дрейфом зависит от численности
Высокая численность
Низкая численность
отбор
дрейф
Чем ниже численность, тем менее эффективен
отбор и более эффективен дрейф
Отбор
неэффективен в
популяциях с низкой
численностью, а
дрейф – наоборот
(population
bottleneck –
популяционное
узкое место,
«бутылочное
горлышко»)
Из лекций Л.В.Полищука
Мутационное «таяние» популяции
(mutational meltdown) N
1
Низкая численность
Сильный дрейф
Больше генетический груз
Воронка
снижаю
щейся
числ
енн
ос
т
и
N2
Ниже рождаемость и
выше смертность
Положительная обратная связь между
низкой численностью, сильным
дрейфом и накоплением мутаций
N2 < N1
Из лекций Л.В.Полищука
Genetic basis for
species vulnerability
in the cheetah
S.I.O’Brien et al.,
1985
Science 227: 1428-1434
http://www.photographer.ru/nonstop/picture.htm?id=466237
Ареал гепарда. Суммарная
численность взрослых
особей во всех популяций –
не более 10 000
ПОПУЛЯЦИИ
Расселение и рост
численности
Schoenophilus pedestris
(Dolichopodidae) c о-ва Макуори
(По: Carlquist, 1974)
Чернобровый альбатрос (Diomedea melanophris)
http://farm1.static.flickr.com/158/391359421_52cdab4d74.jpg?v=0
Странствующий альбатрос Diomedea exulans
http://www.environment.gov.au/biodiversity/science/abbbs/images/wandering-albatross.jpg
Маршруты полетов двух самцов (фиолетов. значки) и двух самок
(красные значки) странствующего альбатроса в южной части
Индийского океана
Henri Weimerskirch & Rory P. Wilson // Nature. 2000. V 406, 955-956
Три маршрута
странствующего альбатроса
с островов Крозе (южная
часть Индийского океана).
Черными кружками
отмечены места поимки
добычи. Вес добычи – от 10
до 3130 г.
HENRI WEIMERSKIRCH et al.,
2005
PREY DISTRIBUTION AND
PATCHINESS: FACTORS IN
FORAGING SUCCESS AND
EFFICIENCY OF WANDERING
ALBATROSSES
// Ecology. V. 86. P. 2611-2622
Черноголовая славка - Sylvia atricapilla
Путь с двух мест
зимовок черноголовых
славок. Кружками и
квадратиками показаны
места, где отлавливали
птиц для анализа на
содержание дейтерия
(δ2H). На карте разной
интенсивностью цвета
показаны величины δ2H
в осадках. На севере
ниже, чем на юге
Положительная корреляция между содержанием дейтерия в тканях
(когтях) самцов и самок черноголовых славок, образовавших
брачные пары
There is a significant relation between estimated arrival dates (in 2003
only) of males and the 2H signatures in their claws (F1,14 = 11.2, P =
0.005, r2 = 0.44), suggesting that birds from further north arrive earlier
Bottleneck
а точнее
«Founder
effect»
(«Эффект
основателя)
в популяции
человека
разумного
Серия слайдов, показывающая расселение
Homo sapiens из восточных районов
Центральной Африки
135 – 115 тысяч лет тому назад
115 - 90 тысяч лет тому назад
90 - 85 тысяч лет тому назад
85 - 75 тысяч лет тому назад
74 тысяч лет тому назад.
Извержение вулкана Тоба
74 - 65 тысяч лет тому назад
65 - 52 тысяч лет тому назад
52 - 45 тысяч лет тому назад
45 - 40 тысяч лет тому назад
40 - 25 тысяч лет тому назад
25 - 22 тысяч лет тому назад
22 - 19 тысяч лет тому назад
19 - 15 тысяч лет тому назад
15 – 12.5 тысяч лет тому назад
12.5 - 10 тысяч лет тому назад
10 – 8 тысяч лет тому назад
Andrea Manica et al.,
2007. The effect of
ancient population
bottlenecks on human
phenotypic variation //
Nature. V. 448. P.
346–348
Изменчивость размеров черепа по мере удаления от
области происхождения современного человека в
Африке (выделено белым). Более темные контуры
показывают утерю первоначальной изменчивости.
Подобной картины не получилось бы при наличии каких-то других
центров происхождения современного человека (например, где-то в
Азии).
Снижения уровня изменчивости размеров черепа Homo
sapiens по мере удаления от наиболее вероятной
области происхождения этого вида в Африке
Генотипическая изменчивость (на основании молекулярногенетических данных) по мере удаления от области
происхождения современного человека в Африке. Более
темными контурами показана всё большая утеря
первоначальной изменчивости.