Жизненный цикл и репродуктивные стратегии

То, как организм планирует рост, размножение и выживание на протяжении своей жизни, само по себе является эволюционно выработанной стратегией, сформированной компромиссами, поскольку ресурсы, потраченные на одну функцию, не могут быть потрачены на другую.

Definition

Жизненный цикл и репродуктивные стратегии — это эволюционно выработанные модели распределения ресурсов на рост, размножение и выживание на протяжении всей жизни организма, сформированные компромиссами, которые максимизируют репродуктивный успех в течение жизни.

Scope

Эта тема охватывает эволюцию признаков жизненного цикла: возраст и размер при достижении зрелости, количество и размер потомства, репродуктивные усилия и их издержки, семельпарию в сравнении с итеропарией, а также продолжительность жизни и старение. В ней рассматривается центральная роль компромиссов, распределение ограниченных ресурсов, континуум r- и K-отбора и его преемники, а также то, как условия окружающей среды отбирают определенные графики.

Core questions

• Как отбор формирует возраст и размер при достижении зрелости?
• Что определяет количество и размер потомства, производимого организмом?
• Почему одни организмы размножаются один раз, а другие — многократно?
• Как компромиссы и окружающая среда формируют стратегии жизненного цикла?

Key theories

Стоимость размножения и компромиссы

Поскольку ресурсы конечны, увеличение текущего размножения обычно снижает будущую выживаемость или размножение, и жизненные циклы развиваются таким образом, чтобы сбалансировать эти издержки для максимизации общей приспособленности в течение жизни.

Оптимальное количество и размер потомства

Существует компромисс между производством большого количества мелкого потомства и меньшего количества хорошо обеспеченного потомства, и оптимум зависит от того, как выживаемость потомства изменяется в зависимости от инвестиций, которые получает каждое из них.

Mechanisms

Теория жизненного цикла рассматривает продолжительность жизни организма как проблему распределения ограниченных приобретенных ресурсов между конкурирующими потребностями. Большие инвестиции в текущее размножение отвлекают ресурсы от роста, поддержания жизнедеятельности и будущего размножения, создавая измеримые компромиссы; оптимальный график максимизирует сумму текущего и ожидаемого будущего размножения. Факторы окружающей среды, такие как риск смертности, смещают оптимум: высокая смертность взрослых особей благоприятствует раннему, интенсивному размножению, тогда как высокая смертность молоди или стабильные условия могут благоприятствовать отсроченному созреванию, меньшему количеству более крупного потомства и более долгой жизни.

Clinical relevance

Понимание жизненного цикла лежит в основе управления эксплуатируемыми и исчезающими популяциями, прогнозирования того, какие виды медленно восстанавливаются после эксплуатации, а также эволюционных перспектив старения и репродукции человека. Это образовательный контекст, а не предписание по управлению.

History

Лак проанализировал эволюцию размера кладки в 1940-х годах, а Уильямс сформулировал концепцию стоимости размножения и эволюционную теорию старения в 1950-х и 1960-х годах. Концепция r- и K-отбора Макартура и Уилсона 1960-х годов уступила место более богатой теории, основанной на компромиссах, синтезированной Стернсом и Роффом.

Debates

Статус r- и K-отбора

Некогда популярная дихотомия r- и K-отбора подверглась критике как чрезмерно упрощенная и в значительной степени вытесненная явными моделями компромиссов и демографическими моделями, хотя она остается полезной эвристикой в преподавании.

Key figures

• David Lack
• George Williams
• Robert MacArthur
• Stephen Stearns

Seminal works

• stearns1992
• roff2002
• williams1966

Frequently asked questions

Что такое стоимость размножения?

Стоимость размножения — это снижение будущей выживаемости или плодовитости организма, которое является результатом инвестиций в текущее размножение, компромисс, который формирует график репродуктивных усилий на протяжении всей жизни.

В чем разница между семельпарией и итеропарией?

Семельпарные организмы размножаются однократно, часто в большом количестве, а затем умирают, тогда как итеропарные организмы размножаются многократно в течение своей жизни; то, что предпочтительнее, зависит от выживаемости и плодовитости, получаемых от каждой стратегии.