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

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Strategie życiowe

Sposób, w jaki organizmy wydatkują energię, aby maksymalizować liczbę potomstwa, które po sobie zostawiają.

Podsumowanie

  • Historia życiowa gatunku to ciąg wydarzeń związanych z przetrwaniem i rozmnażaniem charakterystyczny dla osobników danego gatunku (zasadniczo: ich cykl życiowy).
  • Wzorce historii życiowej ewoluują na drodze selekcji naturalnej i stanowią "optymalizację" kompromisu pomiędzy wzrostem, przetrwaniem i rozmnażaniem.
  • Jeden kompromis występuje pomiędzy liczbą wydawanego na świat potomstwa a ilością energii (zarówno zasobami fizycznymi, jak i opieką rodzicielską), która jest przeznaczana na potomstwo.
  • Innym kompromisem jest czas pierwszego rozrodu. Wczesny rozród obniża prawdopodobieństwo śmierci bez wydania na świat potomstwa, jednak późny rozród może pozwolić organizmom na posiadanie zdrowszego potomstwa lub zapewnienie mu lepszej opieki.
  • Przedstawiciele niektórych gatunków rozmnażają się tylko raz (semelparyczność), podczas gdy osobniki innych gatunków mogą rozmnażać się wielokrotnie (iteroparyczność).

Czym jest "historia życiowa"?

Jak wygląda twoja historia życiowa? W świecie ekologii pytanie to nie odnosi się do wielu wyzwań czy sukcesów, których doświadczyłeś, ani do przyjaźni, które nawiązałeś. (Nie żeby nie były one dobre!)
Jednak kiedy mówimy o historii życiowej w ekologii, mamy na myśli podstawowe cechy demograficzne populacji lub gatunku – rzeczy takie jak te, które pojawiłyby się w tabeli przeżywania. Może to obejmować czas pierwszego rozrodu organizmów, liczbę potomstwa w każdym epizodzie rozrodczym i to, ile razy występuje rozród. W przypadku ludzi historia życiowa obejmuje późny rozród, małą liczbę potomstwa i zdolność do wielokrotnego rozrodu.
Możemy zdefiniować historię życiową gatunku jako jego cykl życiowy, a zwłaszcza cechy tego cyklu związane z przeżyciem i rozmnażaniem1. Historia życiowa jest kształtowana przez dobór naturalny i pokazuje, w jaki sposób osobniki danego gatunku dzielą swoje ograniczone zasoby pomiędzy wzrost, przeżycie i rozmnażanie.

Strategie życiowe a dobór naturalny

Wszystkie organizmy żywe potrzebują energii i składników odżywczych, żeby rosnąć, dbać o swoje ciało i się rozmnażać. W przyrodzie zasoby te są ograniczone i często występuje konkurencja o dostęp do nich (np. światło słoneczne i minerały dla roślin lub źródło pożywienia dla zwierząt). Tym samym, każdy organizm będzie miał ograniczone zasoby, które musi podzielić na aktywność taką jak wzrost, dbanie o swoje ciało i rozmnażanie.
Co w tym kontekście oznacza "dobre" rozdzielanie ograniczonych zasobów przez organizm? Z punktu widzenia ewolucji oznacza to, że zasoby są rozdzielane pomiędzy potencjalne aktywności (wzrost, utrzymanie, rozmnażanie) w sposób, który maksymalizuje sprawność fizyczną lub liczbę potomstwa, które organizm pozostawia w następnym pokoleniu. Organizmy z cechami dziedzicznymi, które pozwalają im na skuteczniejsze rozdzielanie ich zasobów, będą miały więcej potomstwa niż organizmy, które tych cech nie posiadają, co prowadzi do tego, że obecność tych cech w populacji rośnie w kolejnych pokoleniach wskutek doboru naturalnego2,3.
Z czasem proces ten prowadzi do powstania gatunków ze strategiami życiowymi lub cechami strategii życiowej (liczba potomstwa, czas rozmnażania, ilość opieki rodzicielskiej, itd.), które są dobrze przystosowane do swojej roli i środowiska. Optymalna strategia życiowa może być różna dla każdego gatunku, w zależności od jego cech, środowiska i innych ograniczeń2.
W tym artykule przeanalizujemy pewne kompromisy w strategiach życiowych i przyjrzymy się przykładom roślin i zwierząt, które posługują się różnego rodzaju strategiami.

Opieka rodzicielska i płodność

Ważnym kompromisem w strategiach życiowych jest liczba potomstwa i inwestycja rodzica w danego potomka. Jest to kwestia typu "ilość kontra jakość": organizm może mieć wiele potomstwa, gdzie każde z nich będzie wymagało względnie małego wydatku energii, lub mało potomstwa, ale każde z nich będzie wymagało względnie dużego wydatku energii.
Mówiąc konkretniej, możemy powiedzieć, że płodność często pozostaje w odwrotnej relacji do ilości energii, którą należy wydatkować na potomka. Płodność to zdolność reprodukcyjna organizmu (liczba potomstwa, jaką może wydać na świat). Im większa jest płodność organizmu, tym mniej energii będzie on wydatkował na każdego potomka, zarówno w kontekście bezpośrednich zasobów – takich jak materiały zapasowe zawarte w jajku lub nasionie – jak i opieki rodzicielskiej.
  • Organizmy, które wydają na świat dużą liczbę potomstwa wydatkują na ogół mało energii na każde z nich i nie zapewniają troskliwej opieki rodzicielskiej. Potomstwo "zostaje samo" i założenie jest takie, że rodzi się wystarczająco dużo potomków, aby niektórzy przeżyli (nawet jeśli szanse na przeżycie chociaż jednego z nich są niskie).
  • Organizmy, które wydają na świat mało potomstwa, wydatkują zazwyczaj dużo energii na każde z nich i zapewniają troskliwą opiekę rodzicielską. Te organizmy "stawiają wszystko na jedną kartę" i są bardzo zaangażowane w przetrwanie każdego z potomków.
Jak w wielu przypadkach w biologii, są to tendencje ogólne, a nie uniwersalne zasady. Główne założenie jest takie, że kiedy organizmy mają wiele potomstwa, nie mogą poświęcić każdemu z nich aż tyle energii. Kiedy mają mniej potomstwa, mogą (i muszą) poświęcić więcej energii, aby zapewnić potomstwu przetrwanie.

Przykład: liczne potomstwo, małe zaangażowanie/opieka rodzicielska

Typowy ślimak morski (zwójka) produkuje setki jaj na raz, z których wykluwają się małe, od początku samowystarczalne, ślimaki. Co więcej, małe ślimaki, które wyklują się z pierwszych 10% jajek, chętnie zjedzą swoje wolniej wykluwające się rodzeństwo na śniadanie4!
Zmodyfikowany obraz "Egg cases - Common whelk," Sarah Smith, CC BY-SA 2.0.
Pomijając kanibalizm, ten przykład dobrze ilustruje częsty typ strategii zaangażowania rodziców. Ślimaki morskie i wiele innych bezkręgowców morskich zapewnia mało (jeśli w ogóle) opieki swojemu potomstwu. Zamiast tego poświęcają większość swojego zapasu energii na to, by mieć dużo potomstwa, a każde z nich jest stosunkowo małe. Ślimak morski nie jest nawet aż tak imponujący, jeśli chodzi o liczby — samica jeżowca może wytworzyć 100000000 jaj podczas jednego epizodu rozrodczego5!
U gatunków z tego typu strategią, potomstwo jest często samowystarczalne w młodym wieku. Jednak skoro niewiele energii jest poświęcanej każdemu potomkowi, są oni mali i przychodzą na świat z małymi zapasami energii. To sprawia, że potomstwo jest podatne na drapieżnictwo, a wiele lub większość z nich nie przetrwa — zamiast tego, to właśnie ich ogromne liczby zapewniają przetrwanie populacji.

Przykład: niewielka liczba potomstwa, duże zaangażowanie/opieka rodzicielska

Aby zobaczyć przykład strategii przeciwnej, przyjrzyjmy się pandzie wielkiej. Samice pand mają na ogół tylko jedno młode w każdym rozrodzie, a młodemu daleko jest do samowystarczalności6. To różowe coś na poniższym zdjęciu to nie mysz czy kocię... to nowo narodzona panda!
Gatunki zwierząt takie jak panda, które mają mało potomstwa w każdym epizodzie rozrodczym, często zapewniają troskliwą opiekę rodzicielską. Mogą również sprowadzić na świat większe, "droższe" energetycznie potomstwo. Nowo narodzona panda przedstawiona na zdjęciu powyżej może i wygląda na małą, ale w porównaniu do wykluwającego się ślimaka morskiego jest ogromna! Gatunki ze strategią tego typu zużywają dużą część swojego zapasu energii na opiekę nad swoim potomstwem, czasem kosztem własnego zdrowia.
Ten typ strategii życiowej jest częsty wśród ssaków, w tym ludzi i kangurów czy pand. Młode tych gatunków są dosyć bezradne po urodzeniu i muszą się trochę rozwinąć zanim staną się samowystarczalne.
Zmodyfikowany obraz "Ailuropoda melanoleuca," Shealah Craighead (domena publiczna).

Płodność i kompromisy inwestycyjne u roślin

Takie same obszerne wzorce, które można zaobserwować u zwierząt, dotyczą również roślin. Rośliny oczywiście nie będą w stanie zapewnić takiej samej opieki rodzicielskiej jak zwierzęta. Nadal mogą jednak wytwarzać ogromną liczbę energetycznie "tanich" nasion lub małą liczbę energetycznie "drogich" nasion.
Na przykład, rośliny o niskiej płodności, takie jak kokosy i kasztany, wytwarzają małą liczbę wysokoenergetycznych nasion, a każde z nich ma dużą szansę na wykiełkowanie w nowy organizm. Rośliny z dużą płodnością, takie jak storczyki, stosują odwrotną metodę: zazwyczaj wytwarzają wiele małych, ubogich w energię nasion, a każde z nich ma stosunkowo małą szansę na przetrwanie.

Czas pierwszego rozrodu (wczesny kontra późny)

Moment, w którym gatunek zaczyna się rozmnażać, to kolejna ważna część jego historii życiowej — i inna kwestia, w której możemy zaobserwować kompromisy i duże różnice pomiędzy gatunkami. Niektóre typy roślin i zwierząt zaczynają rozmnażać się wcześnie, a inne znacznie to opóźniają. Jakie są wady i zalety tych strategii?
U organizmów, które rozmnażają się wcześnie występuje mniejsze ryzyko, że nie wydadzą na świat żadnego potomstwa, ale może to mieć miejsce kosztem ich wzrostu lub zdrowia. Na przykład, małe ryby, takie jak gupiki, wykorzystują swoją energię do rozrodu na wcześniejszych etapach życia, ale przez przeznaczanie energii na reprodukcję nie osiągają takich rozmiarów, jakie pozwoliłyby im na obronę przed drapieżnikami. (Trudno byłoby sobie wyobrazić groźnego gupika!)
Organizmy, które rozmnażają się w późniejszym wieku, często mają większą płodność i są bardziej zdolne do zapewnienia opieki rodzicielskiej. Z drugiej strony, istnieje większe ryzyko, że nie dożyją do wieku reprodukcyjnego. Na przykład, większe ryby, takie jak bass niebieski lub rekin, wykorzystują swoją energię do wzrostu do rozmiaru, który zapewnia im większą ochronę. W efekcie opóźniają one reprodukcję, więc prawdopodobieństwo, że zginą przed rozrodem (lub przed osiągnięciem swojego maksimum) jest większe.
Ogólnie mówiąc, wiek w momencie pierwszego rozrodu związany jest z czasem trwania życia gatunku7. Gatunki żyjące krótko często zaczynają rozmnażać się wcześnie, a gatunki żyjące długo najprawdopodobniej będą opóźniały rozród. To pokazuje, że strategia życiowa to zintegrowane "rozwiązanie" problemu pozostawienia po sobie tak dużej liczby potomstwa, jak to możliwe i że każdy jego element (np. wiek pierwszego rozrodu) ma sens tylko w połączeniu z innymi (np. czas trwania życia).

Pojedyncze kontra wielokrotne epizody rozrodcze

Kolejną ważną cechą historii życiowej jest to, ile razy organizm rozmnaża się w ciągu całego swojego życia. Dla niektórych gatunków reprodukcja jest jednorazowym, wymagającym wielkiego wysiłku wydarzeniem, po którym organizm nie żyje długo. U innych gatunków, okazja do rozrodu pojawia się wielokrotnie, nawet wiele razy w ciągu życia organizmu.
Posługując się słownictwem związanym z ekologią, możemy podzielić gatunki na dwie grupy:
  • Takie, które mogą rozmnażać się tylko raz (semelparyczność)
  • Takie, które mogą rozmnażać się wielokrotnie w ciągu całego swojego życia (iteroparyczność)

Semelparyczność

W przypadku semelparyczności, przedstawiciel danego gatunku rozmnaża się tylko raz w ciągu całego swojego życia, a następnie umiera. Gatunki z tym wzorcem wykorzystują większość swojego zapasu zasobów podczas jednego epizodu rozrodczego, poświęcając swoje zdrowie do tego stopnia, że nie przeżywają.
Przykładami gatunków semelparycznych jest bambus, który kwitnie tylko raz, a następnie umiera, oraz łosoś czawycza, który zużywa większość swojego zapasu energii na migrację z oceanu do swojego słodkowodnego miejsca lęgowego, gdzie się rozmnaża, a następnie umiera.
Obraz: "Life histories and natural selection: Figure 1," OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Roger Tabor, USFWS, praca zmodyfikowana.

Iteroparyczność

W przypadku iteroparyczności, osobniki danego gatunku rozmnażają się wielokrotnie w ciągu swojego życia. Iteroparyczność może przyjąć różne formy w zależności od cyklu reprodukcyjnego organizmu. Gatunki iteroparyczne nie zużywają wszystkich swoich zasobów podczas jednego epizodu rozrodczego ze względu na korzyść dla ich sprawności fizycznej (szansę na posiadanie większej liczby potomstwa) związaną z przeżyciem w celu wielokrotnego rozmnażania.
Niektóre zwierzęta łączą się w pary tylko raz w roku, ale mogą przetrwać wiele okresów rozrodczych. Widłoróg amerykański jest przykładem zwierzęcia, u którego występuje ruja (“cieczka”). Ruja to stan fizjologiczny wywoływany przez hormony, który przygotowuje ciało na udane gody. Samice gatunków, u których występuje ruja, dobierają się w pary tylko w czasie rui.
Obraz: "Life histories and natural selection: Figure 1," OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Mark Gocke, USDA, praca zmodyfikowana.
Inny schemat można zaobserwować u naczelnych, w tym ludzi i szympansów, które mogą próbować się rozmnażać w dowolnym momencie podczas ich okresu rozrodczego. Jednak cykle menstruacyjne samic umożliwiają zajście w ciążę tylko przez kilka dni w miesiącu podczas owulacji.
Obraz: "Life histories and natural selection: Figure 1," OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. “Shiny Things”/Flickr, praca zmodyfikowana.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.