ประวัติชีวิตและกลยุทธ์การสืบพันธุ์

การที่สิ่งมีชีวิตกำหนดตารางเวลาการเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ และการอยู่รอดตลอดช่วงชีวิตนั้นเป็นกลยุทธ์ที่วิวัฒนาการมาเอง ซึ่งถูกกำหนดโดยการแลกเปลี่ยน (trade-offs) เนื่องจากทรัพยากรที่ใช้ไปกับหน้าที่หนึ่งไม่สามารถนำไปใช้กับหน้าที่อื่นได้

Definition

ประวัติชีวิตและกลยุทธ์การสืบพันธุ์คือรูปแบบที่วิวัฒนาการมาของการจัดสรรทรัพยากรเพื่อการเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ และการอยู่รอดตลอดช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิต ซึ่งถูกกำหนดโดยการแลกเปลี่ยนที่เพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ตลอดช่วงชีวิตให้สูงสุด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมวิวัฒนาการของลักษณะทางประวัติชีวิต: อายุและขนาดเมื่อถึงวัยเจริญพันธุ์, จำนวนและขนาดของลูกหลาน, ความพยายามในการสืบพันธุ์และต้นทุนที่เกี่ยวข้อง, การสืบพันธุ์ครั้งเดียวแล้วตาย (semelparity) เทียบกับการสืบพันธุ์หลายครั้ง (iteroparity), และช่วงชีวิตกับการเสื่อมสภาพ (senescence) นอกจากนี้ยังกล่าวถึงบทบาทสำคัญของการแลกเปลี่ยน, การจัดสรรทรัพยากรที่จำกัด, แนวคิดต่อเนื่อง r และ K selection และแนวคิดที่ตามมา, และวิธีที่สภาพแวดล้อมเลือกสรรตารางเวลาที่เฉพาะเจาะจง

Core questions

• การคัดเลือกกำหนดอายุและขนาดเมื่อถึงวัยเจริญพันธุ์ได้อย่างไร?
• อะไรเป็นตัวกำหนดจำนวนและขนาดของลูกหลานที่สิ่งมีชีวิตผลิต?
• ทำไมสิ่งมีชีวิตบางชนิดสืบพันธุ์เพียงครั้งเดียวในขณะที่บางชนิดสืบพันธุ์ซ้ำๆ?
• การแลกเปลี่ยนและสภาพแวดล้อมหล่อหลอมกลยุทธ์ประวัติชีวิตได้อย่างไร?

Key theories

ต้นทุนของการสืบพันธุ์และการแลกเปลี่ยน

เนื่องจากทรัพยากรมีจำกัด การเพิ่มการสืบพันธุ์ในปัจจุบันมักจะลดการอยู่รอดหรือการสืบพันธุ์ในอนาคต และประวัติชีวิตจะวิวัฒนาการเพื่อสร้างสมดุลระหว่างต้นทุนเหล่านี้เพื่อเพิ่มความเหมาะสมตลอดช่วงชีวิตทั้งหมดให้สูงสุด

จำนวนและขนาดลูกหลานที่เหมาะสมที่สุด

มีการแลกเปลี่ยนระหว่างการผลิตลูกหลานจำนวนมากที่มีขนาดเล็ก กับลูกหลานจำนวนน้อยแต่ได้รับการดูแลอย่างดี และจุดที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับว่าการอยู่รอดของลูกหลานเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรกับการลงทุนที่แต่ละตัวได้รับ

Mechanisms

ทฤษฎีประวัติชีวิตมองว่าช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิตเป็นปัญหาของการจัดสรรทรัพยากรที่จำกัดที่ได้รับมาท่ามกลางความต้องการที่แข่งขันกัน การลงทุนในการสืบพันธุ์ในปัจจุบันมากขึ้นจะดึงทรัพยากรจากการเจริญเติบโต การบำรุงรักษา และการสืบพันธุ์ในอนาคต ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนที่วัดผลได้; ตารางเวลาที่เหมาะสมที่สุดจะเพิ่มผลรวมของการสืบพันธุ์ในปัจจุบันและที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในอนาคตให้สูงสุด ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ความเสี่ยงต่อการตาย จะเปลี่ยนจุดที่เหมาะสมที่สุด: อัตราการตายของตัวเต็มวัยที่สูงจะส่งเสริมการสืบพันธุ์ที่รวดเร็วและเข้มข้น ในขณะที่อัตราการตายของลูกอ่อนที่สูงหรือสภาพแวดล้อมที่มั่นคงอาจส่งเสริมการเจริญเติบโตที่ล่าช้า ลูกหลานจำนวนน้อยลงแต่มีขนาดใหญ่ขึ้น และช่วงชีวิตที่ยาวนานขึ้น

Clinical relevance

ความเข้าใจเกี่ยวกับประวัติชีวิตเป็นพื้นฐานในการจัดการประชากรที่ถูกเก็บเกี่ยวและประชากรที่ใกล้สูญพันธุ์ การทำนายว่าสิ่งมีชีวิตชนิดใดฟื้นตัวจากการถูกใช้ประโยชน์ได้ช้า และมุมมองเชิงวิวัฒนาการเกี่ยวกับการสูงวัยและการสืบพันธุ์ของมนุษย์ นี่คือบริบททางการศึกษา ไม่ใช่ข้อกำหนดในการจัดการ

History

แล็ค (Lack) ได้วิเคราะห์วิวัฒนาการของขนาดครอก (clutch size) ในทศวรรษ 1940 และวิลเลียมส์ (Williams) ได้อธิบายถึงต้นทุนของการสืบพันธุ์และทฤษฎีวิวัฒนาการของการเสื่อมสภาพในทศวรรษ 1950 และ 1960 กรอบแนวคิด r และ K ของแมคอาเธอร์ (MacArthur) และวิลสัน (Wilson) ในทศวรรษ 1960 ได้ถูกแทนที่ด้วยทฤษฎีที่อิงการแลกเปลี่ยนที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งสังเคราะห์โดยสเติร์นส์ (Stearns) และรอฟฟ์ (Roff)

Debates

สถานะของการคัดเลือกแบบ r และ K

การแบ่งแยกการคัดเลือกแบบ r และ K ที่เคยได้รับความนิยมได้ถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าเป็นการทำให้ง่ายเกินไปและส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยแบบจำลองการแลกเปลี่ยนและประชากรศาสตร์ที่ชัดเจน แม้ว่ายังคงเป็นแนวคิดที่เป็นประโยชน์ในการสอน

Key figures

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

Seminal works

• stearns1992
• roff2002
• williams1966

Frequently asked questions

ต้นทุนของการสืบพันธุ์คืออะไร?

ต้นทุนของการสืบพันธุ์คือการลดลงของการอยู่รอดหรือความสามารถในการสืบพันธุ์ในอนาคตของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเป็นผลมาจากการลงทุนในการสืบพันธุ์ในปัจจุบัน ซึ่งเป็นการแลกเปลี่ยนที่กำหนดว่าความพยายามในการสืบพันธุ์จะถูกกำหนดตารางเวลาอย่างไรตลอดช่วงชีวิต

ความแตกต่างระหว่าง semelparity และ iteroparity คืออะไร?

สิ่งมีชีวิตแบบ semelparous จะสืบพันธุ์เพียงครั้งเดียว ซึ่งมักจะเป็นการสืบพันธุ์ครั้งใหญ่แล้วตายไป ในขณะที่สิ่งมีชีวิตแบบ iteroparous จะสืบพันธุ์ซ้ำๆ ตลอดช่วงชีวิต; การเลือกกลยุทธ์ใดขึ้นอยู่กับการอยู่รอดและผลผลิตที่ได้รับจากแต่ละกลยุทธ์