stringtranslate.com

Выбор плодовитости

Отбор по плодовитости , также известный как отбор по плодовитости , представляет собой преимущество в приспособленности, возникающее в результате отбора по признакам, которые увеличивают количество потомков (т. е. плодовитость ). [1] Чарльз Дарвин сформулировал теорию отбора по плодовитости между 1871 и 1874 годами, чтобы объяснить широко распространенную эволюцию полового диморфизма размеров (SSD), ориентированного на женщин, при котором самки были крупнее самцов. [2]

Наряду с теориями естественного отбора и полового отбора отбор по плодовитости является фундаментальной составляющей современной теории дарвиновского отбора. Отбор плодовитости отличается [3] тем, что крупный размер самок связан со способностью приносить больше потомства, а также с более высокой способностью накапливать энергию, которая будет вложена в воспроизводство. Теория Дарвина отбора по плодовитости предсказывает следующее: [1]

  1. Плодовитость зависит от изменения размера самок, что связано с приспособленностью.
  2. Сильный отбор по плодовитости благоприятствует крупным размерам самок, что создает асимметричный половой диморфизм размеров, ориентированный на самок.

Хотя половой отбор и отбор по плодовитости различны, все же может быть трудно понять, обусловлен ли половой диморфизм в природе отбором по плодовитости или половым отбором. [4] [5] Примеры отбора по плодовитости в природе включают самонесовместимые цветковые растения , у которых пыльца некоторых потенциальных партнеров не эффективна для образования семян, [6] а также виды птиц, ящериц, мух, бабочек и мотыльков, которые распределены по экологическому градиенту. [7] [8] [9] [10]

Правило Моро-Лака

Моро (1944) предположил, что в более сезонных условиях или в более высоких широтах плодовитость зависит от высокой смертности. [11] Лэк (1954) предположил, что различная доступность пищи и управление ею в зависимости от широты играют роль в приспособленности потомства и родителей. [12] Лэк также подчеркнул, что больше возможностей для родителей собирать еду из-за увеличения продолжительности светового дня в направлении к полюсам является преимуществом. Это означает, что умеренно большая высота обеспечивает более успешные условия для производства большего количества потомства. Однако чрезмерная продолжительность светового дня (например, на полюсах) может препятствовать выживанию родителей, поскольку повторяющиеся поиски пищи истощают родителей.

В целом правило Моро-Лака предполагает, что плодовитость увеличивается с увеличением широты. [1] Доказательства, подтверждающие и опровергающие это утверждение, привели к консолидации других предсказаний, которые могут лучше объяснить правило Моро-Лака.

Сезонность и гипотеза Эшмола

Эшмол (1963) предположил, что плодовитость (птиц) зависит от сезонности. [13] Различия в доступности пищи в разные сезоны больше в более высоких широтах, поэтому прогнозируется, что птицы будут испытывать низкую выживаемость зимой из-за ограниченности ресурсов. Это сокращение популяции может быть выгодным для выживших, поскольку к следующему сезону размножения будет доступно больше еды. Это приводит к увеличению энергии при вложении в физическую форму в результате более высокой плодовитости. [1] [13] Таким образом, гипотеза Эшмола зависит от наличия ресурсов как фактора плодовитости. [1]

Различия в хищничестве гнезда

Районы с сильным хищничеством в гнездах , как правило, представляют собой районы с большими кладками/выводками, особенно в тропиках, [1] , поскольку они более заметны для хищников (частый родительский уход, более шумное потомство [14] [15] [16] ). Это давление хищников может привести к выбору нескольких гнезд меньшего размера с более коротким временем развития.

Критика этой гипотезы заключается в том, что она косвенно предполагает, что эти гнездовые хищники зрительно ориентированы, однако они могут иметь и химическую ориентацию, обладая обостренными обонятельными ощущениями.

Гипотеза о продолжительности сезона размножения (LBS)

Популяции в более высоких широтах испытывают усиление сезонности и сокращение теплых сезонов. В результате эти группы населения имеют больше шансов на множественные репродуктивные эпизоды. [1] Интенсивный отбор по плодовитости зависит от продолжительности сезона размножения (LBS). Факторами, которые могут задержать LBS или начало сезона размножения, являются снежный покров или задержка роста пищи, что, в свою очередь, сводит к минимуму вероятность воспроизводства этих популяций.

Длительные сезоны размножения в тропиках благоприятствуют меньшим размерам кладок, поскольку самки могут сбалансировать энергию, зарезервированную для воспроизводства, и риск нападения хищников. [1] [16] Отбор на плодовитость способствует раннему воспроизводству и увеличению размера кладки у видов, которые часто размножаются. Противоположная тенденция наблюдается в популяциях, которые размножаются реже, где предпочтение отдается отложенному воспроизводству.

Гипотеза «стратегии хеджирования ставок»

Общая плодовитость в год зависит от продолжительности сезона размножения (LBS), которая также определяет количество эпизодов размножения. Кроме того, общая плодовитость также зависит от хищничества в гнездах, поскольку она описывает различную выживаемость в различных популяциях. [1] [17] Когда пища ограничена, сезон размножения длинный, а гнезда хищничества интенсивны, отбор имеет тенденцию отдавать предпочтение стратегии «хеджирования ставок», при которой риск нападения хищников распространяется на множество более мелких кладок. Это значит, что успешность выведения потомства зависит от того, крупные они по размеру или нет. Стратегия предполагает, что меньшие, но более крупные кладки в более высоких широтах являются результатом сезонности питания, нападения хищников на гнезда и LBS.

В природе

Приведенные ниже выводы основаны на отдельных исследованиях.

Птицы Южного и Северного полушария

Предполагалось, что родители с меньшим количеством потомков, с высокой вероятностью выживания взрослых особей, должны допускать меньший риск для себя. Несмотря на то, что это ставит под угрозу их молодняк, общая приспособленность их потомства снижается, что является стратегией инвестирования в производство большего количества потомства в будущем. Было обнаружено, что внутри регионов и между ними существует отрицательная корреляция между размером кладки и выживаемостью взрослых особей. Родители из южного полушария были склонны снижать риск смертности для себя, даже ценой для своего потомства, тогда как родители из северного полушария подвергали себя большему риску, чтобы снизить риск для своего потомства. [8]

(Эдвард Б. Поултон, 1890 г.). Различия в размерах, форме крыльев, окраске крыльев, размерах и форме усиков и волосков на теле, а также особенностях брюшка бабочки. Самки (справа) в целом намного крупнее самцов (слева).

Лиолемусовая ящерица

Виды Liolaemus распространены от пустыни Атакама до южных тропических лесов и Патагонии , а также на широком диапазоне высот. Из-за радиации стратегии развития жизни внутри этого рода изменились. [9] В свою очередь, было обнаружено, что повышенная плодовитость не приводит к SSD, ориентированному на самок, на который также не влияет высота над уровнем моря.

Дрозофила меланогастер

У линий D. melanogaster , отобранных по повышенной плодовитости (т.е. больше яиц, откладываемых за 18-часовой период), у самок наблюдалось увеличение ширины грудной клетки и брюшка, чем у самцов. [10] В целом, SSD увеличивался по мере отбора на повышение плодовитости. Эти результаты подтверждают гипотезу о том, что в ответ на отбор по плодовитости SSD может быстро развиваться. [10]

Виды бабочек и мотыльков Lepidoptera

SSD, ориентированный на самок, у многих видов чешуекрылых инициируется в период их развития. Поскольку самки этого вида, как и многих других видов, резервируют свои личиночные ресурсы для размножения, плодовитость зависит от более крупных (самок) размеров. Таким образом, более крупные самки могут повысить плодовитость, а также свою выживаемость, имея несколько партнеров. [7]

Другие виды отбора

Естественный отбор определяется как дифференциальное выживание и/или размножение организмов в зависимости от их физических свойств, где их «пригодность» — это способность адаптироваться к окружающей среде и производить больше (плодородного) потомства. [18] Признаки, которые способствуют выживанию или воспроизводству потомства, имеют более высокий шанс проявиться в популяции. [19]

Половой отбор направлен на уточнение вторичных половых (то есть негенитальных) фенотипов, таких как морфологические различия между самцами и самками (половой диморфизм) или даже различия между видами одного и того же пола. [18] В качестве уточнения теории отбора Дарвина Триверс (1974) заметил, что: [18] [20]

  1. Самки представляют собой ограничивающий пол и вкладывают в потомство больше, чем самцы.
  2. Поскольку самцов, как правило, в избытке, самцы склонны развивать украшения для привлечения партнеров ( выбор самки ), а также конкурировать с другими самцами.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefghi Пинчейра-Доносо, Д. и Хант, Дж. Теория отбора плодовитости: концепции и доказательства. Биологические обзоры 92 , 341–356 (2017).
  2. ^ Дарвин, К. (1874). Происхождение человека и отбор по полу (второе изд.). Лондон: Мюррей.
  3. ^ Клегг, Монтана; Аллард, RW (1973). «Отбор на жизнеспособность и плодовитость тонкого овса, Avena barbata L.». Наука . 181 (4100): 667–668. Бибкод : 1973Sci...181..667C. дои : 10.1126/science.181.4100.667. PMID  17736981. S2CID  44490693.
  4. ^ Олссон, Матс; Сияй, Ричард; Вапстра, Эрик; Уджвари, Беата; Мэдсен, Томас (июль 2002 г.). «Половой диморфизм формы тела ящерицы: роль полового отбора и отбора по плодовитости» (PDF) . Эволюция . 56 (7): 1538–1542. дои : 10.1111/j.0014-3820.2002.tb01464.x . ПМИД  12206252.
  5. ^ Серрано-Менесес, Мартин-Алехандро; Секели, Тамаш (июнь 2006 г.). «Половой диморфизм размеров у морских птиц: половой отбор, отбор по плодовитости и дифференциальное использование ниш». Ойкос . 113 (3): 385–394. Бибкод :2006Oikos.113..385S. дои : 10.1111/j.0030-1299.2006.14246.x.
  6. ^ Векеманс, X .; Шируп, Миннесота; Кристиансен, Ф.Б. (1998), «Наличие партнера и отбор плодовитости в многоаллельных системах самонесовместимости у растений», Evolution , 52 (1): 19–29, номер документа : 10.2307/2410916, JSTOR  2410916, PMID  28568138
  7. ^ Аб Аллен, CE. и другие. Эволюция полового диморфизма у чешуекрылых. Ежегодные обзоры энтомологии 56 , 445–464 (2011).
  8. ^ Аб Галамбор, К.К., и Мартин, Т.Э. Компромисс между плодовитостью и выживанием и родительский риск у птиц. Наука 292 (5516), 494–497 (2001).
  9. ^ ab Пинкьера-Доносо, Д., Трегенца, Т. Отбор плодовитости, эволюция репродуктивной способности и размера тела в зависимости от пола в адаптивной радиации ящерицы Liolaemus . Эволюционная биология 38 : 197–207 (2011).
  10. ^ abc Рив, JP. и Фэйрберн, диджей. Изменение димопризма полового размера как коррелированная реакция на отбор по плодовитости. Наследственность 83 , 697–706 (1999).
  11. ^ Моро, RE. Размер кладки: сравнительное исследование с особым упором на африканских птиц. Ибис 86 , 286–347 (1944)
  12. ^ Лак, Д. Естественное регулирование численности животных. Кларендон Пресс, Оксфорд (1954)
  13. ^ аб Эшмол, штат Нью-Йорк. Регулирование численности тропических океанических птиц. Ибис 103б , 458–473 (1963)
  14. ^ Слагсволд, Т. Изменение размера кладки у воробьиных птиц: гипотеза хищничества в гнезде. Экология 54 , 159–169 (1982).
  15. ^ Слагсволд, Т. Изменение размера кладки у птиц в зависимости от хищничества в гнезде: о стоимости воспроизводства. Журнал экологии животных 53 , 945–953 (1984).
  16. ^ аб Скутч, AF. Выращивают ли тропические птицы столько детенышей, сколько могут выкормить? Ибис 91 , 430–455 (1949).
  17. ^ Грибелер, Э.М. и другие. Эволюция размера птичьей кладки по широтным градиентам: имеют ли значение сезонность, хищничество гнезд или продолжительность сезона размножения? Журнал эволюционной биологии 23 , 888–901 (2010).
  18. ^ abc «Введение в естественный и половой отбор». Архивировано 24 июня 2010 г. в Wayback Machine . bio.research.ucsc.edu . Проверено 29 марта 2018 г.
  19. ^ «Естественный отбор». Evolution.berkeley.edu . Проверено 29 марта 2018 г.
  20. ^ Триверс, РЛ. Конфликт родителей и детей. Интегративная и сравнительная биология 14 (1), 249–264 (1974).