Radiazione adattiva
La radiazione adattiva è una rapida radiazione evolutiva. È un aumento del numero e della diversità delle specie in ogni lignaggio. Produce un numero maggiore di nuove specie, che vivono in una gamma più ampia di habitat.
Alcune definizioni lo definiscono in termini di un singolo clade: "La radiazione adattiva è la rapida proliferazione di nuovi taxa di un singolo gruppo ancestrale". Tuttavia, nei casi più eclatanti, come quelli verificatisi nel Triassico dopo il più grande evento di estinzione della storia della Terra, molte linee sono state sottoposte a radiazioni rapide contemporaneamente. Questo deve avere qualcosa a che fare con la disponibilità di nicchie ecologiche e la relativa assenza di concorrenza.
Il biota di Ediacaran è il risultato di una radiazione metazoica precoce. La più grande radiazione di tutte ha avuto luogo all'inizio del periodo cambriano, quando la maggior parte dei nostri phyla animali si è evoluta: vedi Elenco dei phyla animali.
In relativa assenza di concorrenza, i gruppi si diversificano per riempire gli habitat e le nicchie disponibili. Si tratta di un processo evolutivo guidato dalla selezione naturale.
Il termine è stato introdotto e discusso da George Gaylord Simpson, il paleontologo che ha contribuito alla sintesi evolutiva moderna. Altri preferiscono non usare il termine. Robert L. Carroll preferisce usare il termine "grandi transizioni evolutive", anche se si scopre che tutte o la maggior parte di queste possono essere descritte anche come radiazioni adattive. Altri usano termini come macroevoluzione, o addirittura megaevoluzione, come se i processi fossero diversi da quelli che avvengono al di sotto del livello della specie. Fa parte della teoria evoluzionistica che tutti i processi avvengono a livello di popolazioni. Tutti concordano, però, sul fatto che la velocità dell'evoluzione cambia, comunque sia misurata.
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Misurazione dei tassi di variazione
Le registrazioni dei tempi sono tormentate da lacune nei dati fossili, spesso in quelle fasi iniziali cruciali, quando i numeri sono bassi e la distribuzione geografica è fortemente limitata. "In realtà, ci sono lunghi periodi all'interno di quasi tutti i lignaggi per i quali il record fossile rimane sconosciuto". p297 Queste lacune influenzano la nostra conoscenza dei tempi e dei cambiamenti nella forma e nella funzione del corpo.
Tuttavia, quando in un breve lasso di tempo compaiono diverse linee nettamente nuove, sembra ragionevole affermare che il tasso di cambiamento è stato sorprendentemente veloce. Un esempio potrebbe essere la comparsa di nuovi gruppi di rettili nel Triassico superiore. Usando il termine "rettile" in senso lato, i gruppi includono dinosauri, pterosauri, chelonia (tartarughe), coccodrilliomorfi (precoci coccodrilli), fitosauri e ittiosauri un po' prima (Triassico medio).
Queste radiazioni si sono verificate dopo il grande evento di estinzione permiano-triassico che ha posto fine all'era paleozoica. Il Triassico stesso ebbe diverse estinzioni minori (ma ancora significative). Purtroppo, il Triassico ha la più povera documentazione fossile di tutta l'era mesozoica.
L'evoluzione del becco degli uccelli e dei metodi di alimentazione ha portato ad un grande aumento del numero di specie di uccelli. Ci sono almeno 9.000 specie viventi di uccelli, molto più dei mammiferi.
Cause
Innovazione
L'evoluzione di una nuova caratteristica può permettere ad un gruppo di diversificarsi perché rende possibili nuovi modi di vivere. Un esempio lampante è l'uovo cleidoico, che si è sviluppato nei primi amnioti e ha permesso ai vertebrati di invadere la terra. L'uovo cleidoico deve essersi sviluppato nell'ultimo Devoniano o nei primi Carboniferi. Gli anfibi, che si sono ramificati prima di questo evento, depongono ancora le loro uova in acqua, e quindi sono limitati nella misura in cui possono sfruttare gli ambienti terrestri.
Un esempio di innovazione più modesta è l'evoluzione di una quarta cuspide nel dente del mammifero. Questa caratteristica permette di aumentare notevolmente la gamma di alimenti di cui ci si può nutrire. L'evoluzione di questo carattere ha così aumentato il numero di nicchie ecologiche a disposizione dei mammiferi. Il tratto è sorto un certo numero di volte in diversi gruppi durante il Cenozoico, e in ogni caso è stato immediatamente seguito da una radiazione adattiva. Con gli uccelli, l'evoluzione del volo ha aperto nuove possibilità, e si sono verificate almeno due enormi radiazioni adattive (una prima e una dopo l'evento di estinzione K/T). Ancora più impressionante è stata l'evoluzione del volo degli insetti, che ha portato a enormi radiazioni nell'era mesozoica. Poi, questi gruppi di insetti hanno sviluppato modi di nutrirsi di piante da fiore. Ora superano di gran lunga tutte le altre forme di vita animale.
Opportunità
Le radiazioni adattive si verificano spesso quando gli organismi entrano in ambienti con nicchie non occupate, come un lago di recente formazione o una catena isolata di isole. La popolazione o le popolazioni colonizzatrici possono diversificarsi rapidamente e sfruttare tutte le possibili nicchie. Le opportunità si presentano quando si formano dei ponti terrestri tra aree precedentemente separate e quando le specie si trovano in un nuovo posto nel mondo.
Nel Lago Vittoria, un lago isolato che si è formato di recente nella rift valley africana, in soli 15.000 anni si sono irradiate oltre 300 specie di pesci ciclidi da una specie genitrice.
Isole libere
In circa 6.500 miglia quadrate (17.000 km2), le isole Hawaii hanno la più diversificata collezione di mosche drosofile del mondo, che vivono dalle foreste pluviali ai prati di montagna. Sono note circa 800 specie di drosofilidi hawaiani.
Gli studi mostrano un chiaro "flusso" di specie dalle isole più vecchie a quelle più nuove. Ci sono anche casi di colonizzazione verso le isole più vecchie e di salti di isole, ma questi sono molto meno frequenti. Per datazione radioattiva al potassio e all'argon, le isole attuali risalgono a 0,4 milioni di anni fa (mya) (Mauna Kea) fino a 10mya (Necker). Il membro più antico dell'arcipelago hawaiano ancora sopra il mare è l'atollo di Kure, che può essere datato a 30 mya. L'arcipelago stesso, prodotto dalla placca del Pacifico che si muove su un punto caldo, esiste da molto più tempo, almeno nel Cretaceo. Le isole Hawaiane più le ex isole che ora si trovano sotto il mare costituiscono la catena dei monti marini Hawaiiano-Imperatore; e molte delle montagne sottomarine sono guyot.
Tutte le specie autoctone drosofile presenti nel sito Hawaiʻi sembrano discendere da un'unica specie ancestrale che ha colonizzato le isole, circa 20 milioni di anni fa. La successiva radiazione adattiva è stata stimolata dalla mancanza di competizione e da una grande varietà di nicchie libere. Anche se sarebbe possibile per una singola femmina gravida colonizzare un'isola, è più probabile che sia stato un gruppo della stessa specie.
Nell'arcipelago hawaiano ci sono altri animali e piante che hanno subito radiazioni adattive simili, anche se meno spettacolari.
Estinzioni di massa
Le radiazioni adattive seguono comunemente le estinzioni di massa. Dopo un evento di estinzione, molte nicchie sono lasciate vuote. Un esempio classico è la sostituzione dei dinosauri non aviari alla fine del Cretaceo con mammiferi nel Paleocene.
1. La specie A migra dalla terraferma alla prima isola. 2. Isolata dalla terraferma, la specie A si evolve verso la specie B. 3. La specie B migra verso la seconda isola. 4. 4. La specie B si evolve nella specie C. 5. La specie C ricolonizza le prime isole, ma non è più in grado di riprodursi con la specie B. 6. La specie C migra verso la terza isola. 7. La specie C si evolve nella specie D. 8. La specie D migra verso la prima e la seconda isola. 9. 9. La specie D si evolve in specie E. Questo processo potrebbe continuare all'infinito fino a raggiungere una grande diversità.
Grandi radiazioni
- L'esplosione delCambriano: la più famosa di tutte le radiazioni adattive. La maggior parte dei phyla sono apparsi durante o poco prima del Cambriano.
- Volo: tutte le forme di animali volanti hanno un grande successo
- Volo in insetti: il Pterygota: il maggior numero di specie viventi sono insetti volanti.
- Il volo degli uccelli: l'origine degli uccelli: il maggior numero di vertebrati terrestri.
- La radiazione del Triassico superiore dei dinosauri.
- La radiazione del Cretaceo superiore delle piante da fiore.
Pagine correlate
Domande e risposte
D: Che cos'è la radiazione adattativa?
R: La radiazione adattativa è un processo evolutivo rapido che aumenta il numero e la diversità delle specie in ogni lignaggio, producendo più nuove specie che vivono in una gamma più ampia di habitat.
D: Come funziona la radiazione adattativa?
R: La radiazione adattativa funziona grazie alla diversificazione dei gruppi per riempire gli habitat e le nicchie disponibili, un processo evolutivo guidato dalla selezione naturale.
D: Chi ha introdotto il termine "radiazione adattativa"?
R: Il termine è stato introdotto e discusso da George Gaylord Simpson, il paleontologo che ha contribuito alla sintesi evolutiva moderna.
D: Esiste un'altra terminologia utilizzata per la radiazione adattativa?
R: Robert L. Carroll preferisce utilizzare il termine transizioni evolutive principali, anche se risulta che tutte o la maggior parte di queste potrebbero essere descritte come radiazioni adattative. Altri usano termini come macroevoluzione o addirittura megaevoluzione, come se i processi fossero diversi da quelli che si verificano al di sotto del livello di specie.
D: Le radiazioni adattative avvengono a livello di popolazione?
R: Sì, fa parte della teoria evolutiva che tutti i processi avvengono a livello di popolazioni.
D: Qual è stato un esempio di radiazione precoce di metazoi?
R: I biota dell'Ediacarano sono stati un esempio di radiazione precoce di metazoi.
D: Quando si sono evoluti i più grandi phyla animali?
R: I più grandi phyla animali si sono evoluti durante il periodo Cambriano, quando la maggior parte dei phyla ha subito una rapida radiazione simultanea, grazie alla disponibilità di nicchie ecologiche e alla relativa scarsa concorrenza.
