Экофенотипическая изменчивость («экофенотип») относится к фенотипической изменчивости как функции жизненной станции. У широко распространенных видов вклад наследственности и окружающей среды не всегда определен, но их взаимодействие иногда можно определить экспериментально.
Растения демонстрируют наиболее очевидные примеры экофенотипической изменчивости. Одним из примеров являются деревья, растущие в лесу, развивающие длинные прямые стволы с ветвистыми кронами высоко в пологе, в то время как тот же вид, растущий в одиночестве на открытом пространстве, развивает раскидистую форму, разветвляясь гораздо ниже к земле. Генотипы часто обладают большой гибкостью в модификации и выражении фенотипов ; у многих организмов эти фенотипы сильно различаются в различных условиях окружающей среды. Растение Hieracium umbellatum встречается в двух разных местах обитания в Швеции. Одно место обитания — скалистые прибрежные утесы, где растения кустистые с широкими листьями и расширенными соцветиями ; другое — среди песчаных дюн, где растения растут распростертыми с узкими листьями и компактными соцветиями. Эти места обитания чередуются вдоль побережья Швеции, и место обитания, в которое попадают семена H. umbellatum, определяет вырастающий фенотип. [1] Инвазивные растения, такие как жимолость , могут процветать, изменяя свою морфологию в ответ на изменения окружающей среды, [2] что дает им конкурентное преимущество. Другим примером фенотипической реакции растений и адаптации к окружающей среде является то, как Thlaspi caerulescens может поглощать металлы из почвы, чтобы использовать их в своих интересах для защиты от вредных микробов и бактерий в своих листьях. [3] Более непосредственные реакции, демонстрируемые сосудистыми растениями на окружающую среду, например, способность виноградной лозы приспосабливаться к стене или дереву, на котором она растет, обычно не считаются экофенотипическими, хотя механизмы могут быть связаны. [4]
Поскольку животные гораздо менее пластичны, чем растения, экофенотипическая изменчивость заслуживает внимания. При ее обнаружении может возникнуть путаница в идентификации, если ее не предвидеть. Наиболее очевидными примерами являются опять же обычные наблюдения, такие как уменьшение размеров аквариумных рыб, живущих в ограниченной среде. [5] При бесполом размножении родитель передает весь геном следующему поколению. Мутации в генах являются единственным источником генетической изменчивости. При половом размножении каждый родитель вносит половину своего генома в потомство; таким образом, потомство содержит смесь генетического материала. Адаптации — это черты, которые повышают приспособленность, движущую силу естественного отбора. Уровень приспособленности, связанный с аллелем, можно определить только путем сравнения с альтернативными аллелями. Черты, которые повышают выживаемость вида, способствуют приспособленности животного, но отбор будет благоприятствовать таким чертам только в той мере, в какой выживание улучшает репродуктивный успех организма. Более интересны примеры, где причинно-следственная связь менее ясна. Среди моллюсков , примерами могут служить улитки вида Nucella lamellosa , которые в бурных, мелких водах, как правило, менее колючие, чем в более глубоких, спокойных водах. [6] Среди пресноводных двустворчатых моллюсков -союзиодидов существуют озерные, мелководные и крупноводные речные формы нескольких видов. [7] У позвоночных эксперименты на мышах показывают уменьшение длины ушей и хвостов в ответ на выращивание при более низкой температуре, явление, известное как правило Аллена . [8]
У людей экологические различия, обусловленные выбором образа жизни , являются важными, например, различия между тем, кто проводит много времени на диване перед телевизором с пивом в руке, и тем, кто проводит время в спортзале или на футбольном поле, могут быть ярко выражены. Франц Боас обнаружил, что головной индекс в некоторой степени зависит от того, где родился ребенок, независимо от его генетического или культурного наследия. [9] Еще один способ, которым экологические различия могут вызывать физические и/или поведенческие изменения, — это подвергание сильному стрессу , вызывающему широкий спектр эффектов. Доказано, что хронический стресс вызывает проблемы со здоровьем у многих людей. «Попытки раннего детства справиться со страхом или отвержением... устанавливают психологические модели поведения для дальнейшей жизни человека. Такое поведение, в свою очередь, влияет на биохимический дисбаланс в нейронных системах мозга. Эти измененные дисбалансы, в свою очередь, усиливают поведение, и цикл подпитывает сам себя». «Тело реагирует биохимически на чрезмерный стресс, пытаясь восстановить свое здоровое динамическое равновесие»; «В психологически стрессовых ситуациях гормоны могут быть задействованы для устранения дисбаланса, в котором находится организм». [10]
В общем адаптационном синдроме, который является биологической реакцией на стресс, есть три стадии. 1.) «Действие тревоги» — частота сердечных сокращений увеличивается, уровень сахара в крови повышается, зрачки расширяются, а пищеварение замедляется. 2.) «Сопротивляющая» или «адаптивная» стадия — организм пытается восстановить ущерб, вызвавший чрезвычайное возбуждение. 3.) «Стадия истощения» — организм заболевает; Психически, возможно, из-за неврозов или даже психотических расстройств, или физически, имея возможность вызвать несколько видов сердечно-сосудистых и почечных заболеваний, и довольно часто, определенные формы астмы . [10]