Wybór płodności
| Część serii poświęconej |
| biologii ewolucyjnej |
|---|
|
Selekcja płodności , zwana także selekcją płodności , to przewaga sprawności wynikająca z selekcji na cechy zwiększające liczbę potomstwa (tj. płodność ). Charles Darwin sformułował teorię selekcji płodności w latach 1871-1874, aby wyjaśnić powszechną ewolucję dymorfizmu płciowego ( SSD) z uprzedzeniami płciowymi, w którym kobiety były większe niż mężczyźni.
Wraz z teoriami doboru naturalnego i doboru płciowego , dobór płodności jest podstawowym elementem współczesnej teorii doboru darwinowskiego. Selekcja płodności różni się tym, że duży rozmiar samicy wiąże się ze zdolnością do przyjęcia większej liczby potomstwa i większą zdolnością do magazynowania energii, którą można zainwestować w rozmnażanie. Teoria doboru płodności Darwina przewiduje, co następuje:
- Płodność zależy od zmienności wielkości samicy, która jest związana ze sprawnością.
- Silna selekcja płodności sprzyja dużym rozmiarom samic, co tworzy asymetryczny dymorfizm płciowy z tendencją do samic.
Chociaż dobór płciowy i dobór płodności są różne, nadal może być trudno zinterpretować, czy dymorfizm płciowy w przyrodzie jest spowodowany doborem płodności, czy doborem płciowym. Przykłady selekcji płodności w przyrodzie obejmują kwitnące rośliny samoniezgodnościowe , w przypadku których pyłki niektórych potencjalnych partnerów nie są skuteczne w tworzeniu nasion, a także gatunki ptaków, jaszczurek, much oraz motyli i ćmy, które są rozrzucone w całym gradiencie ekologicznym.
Reguła Moreau-Lack'a
Moreau (1944) zasugerował, że w bardziej sezonowych środowiskach lub na wyższych szerokościach geograficznych płodność zależy od wysokiej śmiertelności. Lack (1954) zasugerował, że zróżnicowana dostępność pożywienia i zarządzanie nim na różnych szerokościach geograficznych odgrywają rolę w sprawności potomstwa i rodziców. Lack podkreślił również, że większe możliwości zbierania żywności przez rodziców ze względu na wydłużenie dnia w kierunku biegunów jest zaletą. Oznacza to, że umiarkowanie wyższe wysokości zapewniają lepsze warunki do spłodzenia większej liczby potomstwa. Jednak ekstremalne długości dnia (tj. na biegunach) mogą działać przeciwko przetrwaniu rodziców, ponieważ powtarzające się poszukiwania pożywienia wyczerpałyby rodzica.
Reguła Moreau-Lack stawia hipotezę, że płodność wzrasta wraz ze wzrostem szerokości geograficznej. Dowody potwierdzające i podważające to twierdzenie doprowadziły do konsolidacji innych przewidywań, które mogą lepiej wyjaśniać regułę Moreau-Lack'a.
Sezonowość i hipoteza Ashmole'a
Ashmole (1963) zasugerował, że płodność (ptaków) zależy od wzorców sezonowości. Różnice w dostępności pokarmu między porami roku są większe na wyższych szerokościach geograficznych, dlatego przewiduje się, że ptaki będą miały niską przeżywalność w okresie zimowym z powodu ograniczonych zasobów. Ten spadek populacji może być korzystny dla ocalałych, ponieważ do następnego sezonu lęgowego dostępnych jest więcej pożywienia. Prowadzi to do zwiększenia energii, gdy inwestuje się w sprawność fizyczną w wyniku wyższej płodności. Dlatego hipoteza Ashmole'a zależy od dostępności zasobów jako czynnika płodności.
Różnice w drapieżnictwie gniazd
Obszary, na których występuje silne drapieżnictwo gniazd, to zwykle obszary dużych lęgów / miotów, zwłaszcza w tropikach, ponieważ są one bardziej zauważalne dla drapieżników (częsta opieka rodzicielska, głośniejsze potomstwo). Ta presja ze strony drapieżników może prowadzić do selekcji wielu gniazd o mniejszych rozmiarach i krótszym czasie rozwoju.
Krytyka tej hipotezy polega na tym, że pośrednio zakłada ona, że te drapieżniki z gniazd są zorientowane wzrokowo, jednak mogą być również zorientowane chemicznie, z wyostrzonymi zmysłami węchu.
Hipoteza długości sezonu lęgowego (LBS).
Populacje na wyższych szerokościach geograficznych doświadczają rosnącej sezonowości i krótszych ciepłych pór roku. W rezultacie populacje te mają większe szanse na wielokrotne epizody reprodukcyjne. Intensywna selekcja płodności zależy od długości sezonu lęgowego (LBS). Czynnikami, które mogą opóźnić LBS lub początek sezonu lęgowego, są pokrywa śnieżna lub opóźniony wzrost pokarmu, co z kolei minimalizuje szanse rozmnażania się tych populacji.
Długie sezony lęgowe w kierunku tropików sprzyjają mniejszym lęgom, ponieważ samice są w stanie zrównoważyć energię zarezerwowaną na rozmnażanie i ryzyko drapieżnictwa. Selekcja płodności działa poprzez faworyzowanie wczesnej reprodukcji i większej wielkości lęgów u gatunków, które często się rozmnażają. Odwrotną tendencję obserwuje się w populacjach, które rozmnażają się rzadziej, gdzie preferowana jest reprodukcja opóźniona.
Hipoteza „strategii zabezpieczania zakładów”.
Całkowita płodność w ciągu roku zależy od długości sezonu lęgowego (LBS), która determinuje również liczbę epizodów lęgowych. Ponadto całkowita płodność zależy również od drapieżnictwa gniazd, ponieważ opisuje zróżnicowane przeżycie w różnych populacjach. Kiedy pożywienie jest ograniczone, a sezon lęgowy jest długi, a drapieżnictwo gniazd jest intensywne, selekcja ma tendencję do faworyzowania strategii „zabezpieczania zakładów”, w której ryzyko drapieżnictwa rozkłada się na wiele mniejszych lęgów. Oznacza to, że sukces liczby potomstwa zależy od tego, czy są one duże, czy nie. Strategia sugeruje, że mniej, ale większe lęgi na wyższych szerokościach geograficznych są wynikiem sezonowości żywności, drapieżnictwa gniazd i LBS.
W naturze
Poniższe ustalenia opierają się na indywidualnych badaniach.
Ptaki z półkuli południowej i północnej
Przyjęto założenie, że rodzice mniej potomstwa, z dużym prawdopodobieństwem przeżycia dorosłego, powinni pozwolić sobie na mniejsze ryzyko. Nawet jeśli zagraża to ich młodym, ogólna sprawność ich potomstwa jest zmniejszona, co jest strategią inwestowania w produkowanie większej liczby potomstwa w przyszłości. Stwierdzono, że w obrębie regionów i między nimi istnieje ujemna korelacja między lęgów a przeżyciem osobników dorosłych. Rodzice z półkuli południowej byli skłonni zmniejszać ryzyko śmierci dla siebie, nawet kosztem swojego potomstwa, podczas gdy rodzice z północy narażali się na większe ryzyko dla siebie, aby zmniejszyć ryzyko dla swojego potomstwa.
Jaszczurka Liolaemus
Liolaemus rozciągają się od pustyni Atacama po australijskie lasy deszczowe i Patagonię oraz na różnych wysokościach. Ze względu na promieniowanie strategie historii życia uległy zróżnicowaniu w obrębie tego rodzaju. Z kolei stwierdzono, że zwiększona płodność nie prowadzi do SSD z tendencją do kobiet, na co również nie ma wpływu wysokość szerokości geograficznej.
muszka owocowa
W liniach D. melanogaster wybranych ze względu na zwiększoną płodność (tj. większą liczbę jaj złożonych w ciągu 18 godzin) samice doświadczyły większej szerokości klatki piersiowej i odwłoka niż samce. Ogólnie rzecz biorąc, SSD wzrastał wraz z selekcją w celu zwiększenia płodności. Wyniki te potwierdzają hipotezę, że w odpowiedzi na selekcję płodności SSD może szybko ewoluować.
gatunki motyli i ćmy Lepidoptera
Stronnicze dla kobiet SSD u wielu gatunków Lepidoptera są inicjowane podczas ich okresu rozwojowego. Ponieważ samice tego gatunku, podobnie jak wielu innych gatunków, rezerwują swoje zasoby larwalne do rozmnażania, płodność zależy od większego (samickiego) rozmiaru. W ten sposób większe samice mogą zwiększyć płodność, a także ich przeżycie, mając wielu partnerów.
Inne rodzaje selekcji
Dobór naturalny definiuje się jako zróżnicowaną przeżywalność i/lub reprodukcję organizmów jako funkcję ich cech fizycznych, gdzie ich „przystosowanie” to zdolność do przystosowania się do środowiska i wydawania większej liczby (płodnego) potomstwa. Cecha (cechy), które przyczyniają się do przeżycia lub reprodukcji potomstwa, mają większe szanse na wyrażenie się w populacji.
Dobór płciowy ma na celu udoskonalenie wtórnych fenotypów płciowych (tj. niezwiązanych z genitaliami), takich jak różnice morfologiczne między samcami i samicami (dymorfizm płciowy), a nawet różnice między gatunkami tej samej płci. Jako udoskonalenie teorii doboru Darwina, Trivers (1974) zauważył, że:
- Samice są płcią ograniczającą i inwestują więcej w potomstwo niż samce
- Ponieważ samce mają tendencję do bycia w nadmiarze, samce mają tendencję do rozwijania ozdób, aby przyciągnąć partnerów ( wybór samic ), a także konkurować z innymi samcami.
Zobacz też