Вихри вымирания — это класс моделей, с помощью которых биологи , генетики и экологи могут понять динамику и классифицировать вымирания в контексте их причин. Эта модель показывает события, которые в конечном итоге приводят к тому, что небольшие популяции становятся все более уязвимыми по мере их стремительного исчезновения. Разработанная М. Е. Гилпином и М. Е. Суле в 1986 году, в настоящее время существует четыре класса вихрей затухания. [1] Первые два (R и D) касаются факторов окружающей среды , которые оказывают влияние на уровень экосистемы или сообщества , таких как беспокойство , загрязнение , утрата среды обитания и т. д. Тогда как вторые два (F и A) касаются генетических факторов, таких как как инбредная депрессия и аутбредная депрессия , генетический дрейф и т. д.
Многие из экологических событий, которые способствуют вихрю вымирания, происходят за счет сокращения численности популяции. Эти события могут включать быструю потерю численности населения из-за болезней, стихийных бедствий и изменения климата. Утрата и/или деградация среды обитания также могут дать толчок вихрю вымирания. Другие факторы включают события, которые происходят более постепенно, такие как чрезмерный промысел (охота, рыбная ловля и т. д.) или чрезмерное хищничество.
Популяции, поддавшиеся вихрю вымирания, испытывают сильные генетические факторы, которые приводят к тому, что и без того небольшие популяции со временем уменьшаются в размерах. Во всех популяциях наблюдается генетический дрейф — случайный процесс, который со временем вызывает изменения в генетической структуре популяции. Небольшие популяции особенно уязвимы к быстрым изменениям в генетической структуре популяции из-за случайного характера выборки гамет. Когда популяция небольшая, любое изменение аллелей может непропорционально повлиять на популяцию. Таким образом, генетический дрейф приводит к потере генетического разнообразия небольшими популяциями.
Кроме того, когда популяции становятся небольшими, инбридинг увеличивается, поскольку особи с большей вероятностью спариваются с другими особями, чей геном содержит множество одинаковых аллелей. Инбридинг может привести к инбредной депрессии внутри популяции, что может привести к меньшему количеству потомков, большему количеству врожденных дефектов, большему количеству особей, склонных к болезням, снижению выживаемости и воспроизводства (приспособленности) и снижению генетического разнообразия внутри популяции. С уменьшением генетического разнообразия увеличивается вероятность инбридинга и инбредной депрессии.
Еще одним генетическим фактором, который может привести небольшие популяции к вымиранию, является ограниченный поток генов. Например, если популяция становится изолированной из-за фрагментации среды обитания , уровень миграции снижается или вовсе исчезает, что приводит к потере генетического разнообразия со временем и увеличению инбридинга. Миграция важна, потому что новые особи из-за пределов популяции почти наверняка добавят новые генетические вариации, которые могут повысить общую приспособленность популяции. [2]
Одним из примеров роли генетики в вымирании является случай фрагментированных метапопуляций южных чернозобиков (Calidris alpine schinzii) на юго-западе Швеции. Эти находящиеся под угрозой исчезновения кулики испытали инбридинг и потерю генетического разнообразия по двум исследованным молекулярным маркерам, что ограничило выживаемость и воспроизводство всей популяции из-за увеличения инбридинга. Когда родительские чернозобики с более похожей генетикой спаривались, их потомство имело меньшую вероятность вылупления, а если им удавалось вылупиться, они с большей вероятностью умрут вскоре после вылупления. [3]
Демографические факторы, которые участвуют в вихрях вымирания, включают снижение плодовитости, изменения в характере расселения и снижение плотности населения.