If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Стратегии от житейската история

Как организмите разпределят енергията, за да максимизират броя на потомство, което оставят след себе си.

Резюме

  • Житейската история на даден вид е моделът на събития на оцеляване и възпроизводство, типичен за един член от вида (по същество, неговият житейски цикъл).
  • Моделите на житейска история еволюират чрез естествен отбор и представляват "оптимизация" на баланса между растеж, оцеляване и възпроизводство.
  • Една промяна с цел постигане на баланс е между брой създадено поколение и количеството енергия (физически ресурси и родителска грижа), вложени във всяко поколение.
  • Моментът на първото възпроизвеждане е друга размяна с цел баланс. По-ранното възпроизводство намалява шанса за умиране без поколение, но по-късното възпроизвеждане може да позволи на организмите да имат повече или по-здрави поколения или да предоставят по-добра грижа.
  • Представителите на някои видове се възпроизвеждат само веднъж (семелпария), докато представители на други видове могат да се възпроизвеждат много пъти (итеропария).

Какво е "житейска история"?

Как изглежда твоята житейска история? В света на екологията този въпрос не се отнася до това колко предизвикателства и успехи преживяваш или колко приятелства изграждаш по пътя. (Не че и тези не са добри неща!)
Когато в екологията говорим за житейска история, разглеждаме основните демографски характеристики на една популация или един вид – нещата, които ще се появят в житейска таблица. Това включва кога организмите се възпроизвеждат за пръв път, колко многобройно поколение имат във всеки кръг на възпроизвеждане и колко пъти се възпроизвеждат. За хората житейската история включва късен старт на възпроизвеждане, малобройно потомство и способността да се възпроизвеждат множество пъти.
Можем да дефинираме житейската история на един вид като неговия жизнен цикъл и, в частност, характеристиките на жизнения цикъл, свързани с оцеляването и възпроизводството1. Житейската история е оформена от естествения отбор и отразява как членовете на един вид разпределят ограничените си ресурси между растеж, оцеляване и производство на поколение.

Жизнени стратегии и естествен отбор

Всички живи същества имат нужда от енергия и хранителни вещества, за да растат, да поддържат телата си и да се възпроизвеждат. В природата тези ресурси са ограничени и често има конкуренция за достъп до тях (например слънчева светлина и минерали за растенията или източници на храна за животните). Следователно всеки организъм ще има небезкрайни ресурси, които да разпредели между дейности като растеж, поддържане на тялото и възпроизвеждане.
Какво означава един организъм да разпредели ограничените си ресурси "добре" в този контекст? От еволюционна гледна точка това означава, че ресурсите се разпределят между потенциалните дейности (растеж, поддържане, възпроизводство) по начин, който максимизира доброто състояние, или броя поколение, което организмът оставя в следващото поколение. Организмите с унаследени белези, които ги карат да разпределят ресурсите си по по-ефективен начин, по принцип ще оставят по-многобройно поколение от организми, при които тези белези липсват, поради което тези белези ще се срещат все по-често в следващите поколения поради естествения отбор2,3.
След дълги периоди от време този процес може да доведе до появата на видове с жизнени стратегии или група белези за жизнена стратегия (брой поколение, време на възпроизводство, количество родителска грижа, т.н.), които са добре адаптирани за тяхната роля и околна среда. Оптималната жизнена стратегия може да е различна за всеки вид в зависимост от характеристиките му, околната среда и други ограничения2.
В тази статия ще проучим някои размени с цел баланс в жизнените стратегии и ще видим примери за растения и животни, които използват стратегии от различен вид.

Родителска грижа и плодовитост

Една главна размяна с цел баланс в жизнените стратегии е между броя индивиди в поколението и родителската грижа за отделния представител на поколението. По същество това е въпрос за "количество или качество": един организъм може да има многобройно поколение, което представлява относително малка енергийна инвестиция, или малобройно поколение, което представлява сравнително голяма енергийна инвестиция.
За да го дефинираме по-формално, можем да кажем, че плодовитостта по принцип е обратнопропорционална на количеството енергия, инвестирана в едно поколение. Плодовитостта е репродуктивният капацитет на един организъм (броят индивиди в поколението, които той е способен да произведе). Колкото по-висока е плодовитостта на един организъм, толкова по-малко енергия вероятно ще инвестира във всяко поколение, както по отношение на директните ресурси – като горивни резерви, вложени в яйцеклетката или семето – така и по отношение на полаганата родителска грижа.
  • Организмите, които произвеждат многобройно поколение, по принцип правят относително малка енергийна инвестиция във всяко поколение и обикновено не предоставят много родителска грижа. Поколението е "оставено само на себе си" и идеята е, че са произведени достатъчно индивиди, че някои от тях да оцелеят (дори ако шансовете на всеки отделен индивид са ниски).
  • Организми, които произвеждат малобройно поколение, обикновено правят голяма енергийна инвестиция във всяко поколение и често предоставят много родителска грижа. Тези организми по същество "поставят всичките си яйца в една кутия" (в някои случаи, буквално!) и са силно ангажирани с оцеляването на всеки индивид от поколението.
Както в много случаи в биологията, това са общи модели, а не универсални правила. Главната идея е само, че когато организмите имат многобройно поколение, те не могат да инвестират толкова много енергия във всеки индивид от поколението. Когато имат по-малобройно, те могат (и трябва) да инвестират повече енергия, за да осигурят оцеляването на поколението.

Пример: Многобройно поколение, ниска инвестиция/родителска грижа

Типичен морски охлюв произвежда стотици яйца наведнъж и тези яйца се излюпват, за да произведат бебета охлюви, които са доста самодостатъчни от самото начало. Всъщност, бебетата охлюви в първите 10% яйца, които се излюпят, ентусиазирано ще изядат по-бавно излюпващите се роднини за закуска4!
Изображение от "Egg cases - Common whelk," от Sarah Smith, CC BY-SA 2.0.
Като оставим настрана канибализма, този пример е добра илюстрация на една често срещана стратегия за родителска инвестиция. Морските охлюви и много други морски безгръбначни предоставят малко (ако изобщо го направят) грижа на поколението си. Вместо това те използват по-голямата част от енергийния си бюджет, за да произведат многобройно поколение, всеки представител на което е относително малък. Морският охлюв дори не е толкова впечатляващ, когато стане въпрос за конкретни бройки – женският морски таралеж може да изхвърли 100 000 000 яйца наведнъж5!
При видовете с такава стратегия поколенията често са самодостатъчни от ранна възраст. Все пак, тъй като не се инвестира много енергия във всеки представител на поколението, те по принцип са малки и идват в света с ниски енергийни резерви. Това ги прави уязвими за хищниците, така че много или повечето от тях няма да оцелеят – но все пак огромният им брой осигурява оцеляването на популацията.

Пример: Малобройно поколение, висока инвестиция/родителска грижа

За да видим стратегия от противоположния край на спектъра, нека помислим за гигантската панда. Женските панди обикновено имат само едно мече всеки път, когато се възпроизвеждат, и младото мече изобщо не е самодостатъчно6. Това розово нещо на снимката по-долу не е мишка или котенце... това всъщност е новородена панда!
Изображение: "Newborn panda cub - Chengdu Panda Base," от Buster&Bubby, CC BY-NC 2.0
Животинските видове като пандата, които имат малобройно поколение при всяко репродуктивно събитие, често предоставят огромна родителска грижа. Те също може да произведат по-голямо, енергийно "по-скъпо" поколение. Новородената панда по-горе може да изглежда малка, но в сравнение с излюпващия се морски охлюв е огромна! Видовете с този вид високоинвестиционна стратегия използват голяма част от енергийния си бюджет, за да се грижат за поколението си, понякога с цената на собственото си здраве.
Този вид стратегия е често срещана при бозайниците, включително хората и кенгурата, както и пандите. Бебетата на тези видове са сравнително безпомощни при раждането и трябва доста да се развият, преди да станат самодостатъчни.
Изображение от "Ailuropoda melanoleuca," от Shealah Craighead (публичен домейн).

Размяна с цел баланс между плодовитостта и инвестирането при растения

Същите общи модели, които се наблюдават при животните, са приложими и за растенията. Разбира се, растенията няма да предоставят родителска грижа по същия начин, по който го правят животните. Но те пак могат да произведат или голям брой енергетично "евтини" семена, или малък брой енергетично "скъпи" семена.
Например растения с ниска плодовитост като кокосови палми и кестени произвеждат малък брой енергетично богати семена, всяко от които има голяма вероятност да се превърне в нов организъм. Растения с висока плодовитост като орхидеята приемат противоположния подход: те произвеждат много на брой, но малки и бедни на енергия семена, всяко от които има сравнително нисък шанс да оцелее.

Време на първо възпроизвеждане (ранно или късно)

Моментът, в който един вид започва да се възпроизвежда, е друга важна част от житейската му история – и друго място, където виждаме размени с цел баланс и много различия между видовете. Някои видове растения и животни започват да се възпроизвеждат рано, докато други отлагат много по-дълго. Какви са плюсовете и минусите на тези стратегии?
Организмите, които се възпроизвеждат рано, имат по-малък риск да останат без поколение изобщо, но това може да е за сметка на техния растеж или здраве. Например дребни риби като гупите използват енергията си, за да се възпроизведат рано през живота си, но тъй като отдават цялата си енергия за възпроизводство, те не достигат размер, който би им дал защита срещу хищници. (Трудно е да си представим заплашително гупи!)
Организми, които се възпроизвеждат в по-късна възраст, често имат по-голяма плодовитост и имат по-добри способности да предоставят родителска грижа. От друга страна, те имат по-голям риск да не оцелеят до репродуктивна възраст. Например по-големи риби като синьохрилата риба-луна или акулите използват енергията си, за да нараснат до размер, който им дава повече защита. В резултат на това те забавят възпроизвеждането, така че има по-голям шанс да загинат, преди да се възпроизведат (или преди да се възпроизведат до максимума си).
Като цяло, възрастта при първо възпроизвеждане е свързана с продължителността на живота на вида7. Видовете, живеещи кратко, често започват да се възпроизвеждат рано, докато видовете, живеещи дълго, е по-вероятно да отложат възпроизвеждането. Това е добро напомняне, че жизнената стратегия е интегрирано "решение" на проблема на оставянето на колкото е възможно повече поколения и че всяка една част (например възрастта на първо възпроизвеждане) има смисъл само в светлината на други (например продължителността на живота).

Единични и множество възпроизводствени събития

Друга важна характеристика на житейската история е свързана с това колко пъти един организъм се възпроизвежда през живота си. За някои видове възпроизвеждането е еднократно събитие и организмът не оцелява много след това единично събитие. При други видове възможностите за възпроизвеждане възникват множество пъти през живота на организма.
За да изразим това по-прецизно с екологични термини, можем да разделим видовете на две групи:
  • Организми, които могат да се възпроизведат само веднъж (семелпаритет)
  • Организми, които могат да се възпроизведат много пъти през живота си (итерпаритет)

Семелпаритет

При семелпаритета представител на даден вид се възпроизвежда само веднъж през живота си и после умира. Видове с този модел използват повечето от ресурсите си в едно единично възпроизводствено събитие, жертвайки здравето си до такава степен, че не оцеляват.
Примери за видове, при които се наблюдава семелпаритет, са бамбукът, който цъфти веднъж и после умира, и кралската сьомга, която използва повечето си енергийни резерви, за да мигрира от океана до сладководната област, където хвърля хайвера си, възпроизвежда се и после умира.
Изображение на: "Life histories and natural selection: Figure 1" от OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Модификация на работата на Roger Tabor, USFWS.

Итерпаритет

При итерпаритета представителите на един вид се възпроизвеждат няколко пъти през живота си. Итерпаритетът може да приеме различни форми в зависимост от репродуктивните цикли на участващите организми. Видове, при които се наблюдава итерпаритет, не влагат всичките си ресурси в едно единично репродуктивно събитие, тъй като оцеляването им е с преимущество (означава възможност за създаване на повече поколения) за възпроизвеждане повече пъти.
Някои животни могат да се чифтосват само веднъж на година, но могат да преживеят голям брой размножителни сезони. Рогатата антилопа е пример за животно, което има сезонен еструс цикъл ("топлина"). Еструс е хормонално повлияно физиологично състояние, което подготвя тялото за успешно чифтосване. Женските индивиди от видовете с еструс цикли се чифтосват само през еструс фазата на цикъла.
Изображение на: "Life histories and natural selection: Figure 1" от OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Модификация на работата на Mark Gocke, USDA.
Различен модел се наблюдава при приматите, включително хората и шимпанзетата, които може да опитат възпроизводство във всеки момент от репродуктивните си години. Но менструалните цикли на женските правят бременността вероятна само няколко дни от месеца по време на овулация.
Изображение на: "Life histories and natural selection: Figure 1" от OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Модификация на работата на “Shiny Things”/Flickr.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.