Două strategii de contact social la oameni. Supraviețuire și strategii ecologice Tipuri de strategii de selecție ecologică în evoluție
Durată de viaţă - durata existenței unui individ. Depinde de factori genotipici și fenotipici. Există speranța de viață fiziologică, maximă și medie. Speranța de viață fiziologică (FPL) – aceasta este durata de viață pe care ar fi putut-o un individ dintr-o anumită specie dacă nu ar fi fost influențată de factori limitatori de-a lungul vieții sale. Depinde doar de capacitățile fiziologice (genetice) ale organismului și este posibilă doar teoretic. Durata maximă de viață (MPL) – este durata de viață la care doar o mică proporție de indivizi dintr-o conditii reale mediu inconjurator. Acesta variază foarte mult: de la câteva minute în bacterii până la câteva milenii în plantele lemnoase (sequoia). De obicei, cu cât este mai mare planta sau animalul, cu atât durata lor de viață este mai lungă, deși există și excepții ( liliecii trăiesc până la 30 de ani, aceasta este mai lungă, de exemplu, viața unui urs). Speranța medie de viață (ALE) – este media aritmetică a duratei de viață a tuturor indivizilor din populație. Acesta variază considerabil în funcție de conditii externe, deci pentru a compara speranța de viață tipuri diferite mai des se utilizează NRM determinată genetic.
Supravieţuire- numărul absolut de indivizi (sau procentul din numărul inițial de indivizi) care au supraviețuit în populație pentru o anumită perioadă de timp.
Z = n / N 100%,
Unde Z– rata de supravietuire, %; P - numărul supraviețuitorilor; N – mărimea inițială a populației.
Supraviețuirea depinde de o serie de motive: compoziția pe vârstă și sex a populației, efectul anumitor factori de mediu etc. Supraviețuirea poate fi exprimată sub formă de tabele și curbe de supraviețuire. Tabelele de supraviețuire (tabelele demografice)Și curbe de supraviețuire reflectă modul în care numărul indivizilor de aceeași vârstă din populație scade odată cu îmbătrânirea. Curbele de supraviețuire sunt construite conform tabelelor de supraviețuire.
Există trei tipuri principale de curbe de supraviețuire. Curba de tip I caracteristică organismelor a căror mortalitate este scăzută pe tot parcursul vieții, dar crește brusc la sfârșitul acesteia (de exemplu, insecte care mor după depunerea ouălor, oameni din țările dezvoltate, unele mamifere mari). Curba de tip II caracteristică speciilor la care mortalitatea rămâne aproximativ constantă pe tot parcursul vieții (de exemplu, păsări, reptile). Curba de tip III reflectă moarte în masă indivizi în perioada inițială a vieții (de exemplu, mulți pești, nevertebrate, plante și alte organisme cărora nu le pasă de urmași și supraviețuiesc datorită numărului mare de ouă, larve, semințe etc.). Există curbe care combină caracteristicile principalelor tipuri (de exemplu, la oamenii care trăiesc în țările înapoiate și unele mamifere mari, curba I are inițial o scădere bruscă din cauza mortalității ridicate imediat după naștere).
Se numește setul de proprietăți ale unei populații care vizează creșterea probabilității de supraviețuire și de a lăsa urmași strategie de supraviețuire ecologică. Acest caracteristici generale crestere si reproducere. Aceasta include ratele de creștere ale indivizilor, timpul până la maturitate, fecunditatea, frecvența de reproducere etc.
Deci, A. G. Ramensky (1938) a distins principalul tipuri de strategii de supraviețuire printre plante: violetele, pacientiiȘi experenti. Violenti (siloviki) - suprimă toți concurenții, de exemplu, copacii care formează pădurile primare. Pacienții – specii care pot supraviețui în condiții nefavorabile („iubitoare de umbră”, „iubitoare de sare”, etc.). Experenți (umplutură) - specii care pot apărea rapid acolo unde comunitățile indigene sunt deranjate - în poieni și zone arse, pe adâncimi etc.
Clasificări mai detaliate disting alte tipuri intermediare. În special, încă se mai poate distinge un grup de specii pioniere care ocupă rapid teritorii nou emergente unde încă nu exista vegetație. Speciile pionier posedă parțial proprietățile exploratorilor - capacitate competitivă scăzută, dar, ca și pacienții, au rezistență ridicată la condițiile fizice ale mediului.
Strategiile ecologice ale populațiilor sunt foarte diverse. Dar, în același timp, toată diversitatea lor se află între două tipuri de selecție evolutivă, care sunt notate de constantele ecuației logistice: r- strategie şi LA-strategie.
r-strategii (specie r, populații r) – populații de indivizi cu reproducere rapidă, dar mai puțin competitive. Avea J-curba în formă de creștere a populației, independentă de densitatea populației. Astfel de populații se dispersează rapid, dar nu sunt stabile; includ bacterii, afide, plante anuale etc.
K-strategii (specii K, populații K)– populații de indivizi cu reproducere lentă, dar mai competitive. Avea S-curba în formă de creştere a populaţiei, în funcţie de densitatea populaţiei. Astfel de populații locuiesc în habitate stabile. Acestea includ oameni, copaci etc.
Strategii de mediu
Fundamentele ecologiei
Te-ai întrebat vreodată de ce unele organisme lasă numeroși descendenți, în timp ce altele dau naștere doar la câțiva indivizi? Se dovedește că numărul descendenților și îngrijirea lor se înscrie în strategia ecologică a speciei, care este lustruită de milenii de evoluție și asigură succesul în lupta pentru existență pentru reprezentanții acestei specii. În această lecție, veți afla despre caracteristicile cardinalului diferite programe reproducere: R-strategii și K-strategii, despre motivele apariției și consolidării lor în procesul de evoluție.
Strategia de mediu este un set de adaptări evolutive care vizează supraviețuirea speciei.
Alegerea strategiei de mediu este determinată de factori mortalitate.
În unele cazuri, factorii de mortalitate conduc la nediscriminatoriu moartea persoanelor, indiferent de condiția fizică a acestora. De exemplu, indivizii krill mor în gura balenei albastre, indiferent de caracteristicile lor individuale și de fitness.
În alte cazuri, mortalitatea este determinată de factori cărora individul le poate rezista datorită aptitudinii individuale. În aceste cazuri, individul va participa la competiție interspecifică sau intraspecifică intensă.
În primul caz, acolo R-strategie.
R-strategii supraviețui din cauza ratei uriașe a natalității cu o rată scăzută de supraviețuire individuală a indivizilor.
R-strategii Caracteristici:
Speranța de viață scăzută;
Mărime mică;
Rata ridicată a natalității;
De regulă, o reproducere pe parcursul vieții.
Datorită numărului lor enorm și dezvoltării rapide, R-strategii sunt primii care ocupă noi habitate înainte ca organismele mai competitive să ajungă acolo.
Majoritatea descendenților strategilor R nu supraviețuiesc, așa că numărul lor este supus unor fluctuații foarte puternice.
În al doilea caz, acolo K-strategie .
K-strategii supraviețuiesc datorită adaptabilității individuale ridicate a organismelor. Astfel de creaturi concurează eficient pentru resursele de mediu și se sustrage cu ușurință de prădători.
K-strategii se caracterizează printr-o mortalitate scăzută și durată mare viaţă.
Datorită adaptabilității lor ridicate, aproape toți descendenții strategilor K supraviețuiesc, astfel încât numărul lor fluctuează foarte puțin și se află în regiunea limitei lor superioare.
Exemple tipice de strategi K și strategi R pot fi găsite printre plante. Strategiul K tipic este un stejar, capabil să formeze o coroană colosală la mare altitudine, adunând toată lumina disponibilă. Nicio altă plantă nu este capabilă să umbrească stejarul. Rădăcinile sale vor obține minerale din adâncimi inaccesibile altor plante. Furtunile și bataile de vânt sunt practic incapabile să o doboare.
Ierbivorele nu pot provoca daune semnificative stejarului din cauza dimensiunii sale. Cu toate acestea, stejarul dă foarte puține ghinde germinate și crește foarte mult timp.
Un strateg R tipic este mesteacănul; nu poate concura cu stejarul nici în zona coroanei, nici în puterea sistemului radicular. Dar un mesteacăn produce milioane de semințe purtate de vânt, care sunt împrăștiate pe o suprafață mare. De îndată ce apare un spațiu liber ca urmare a loviturilor de vânt, a incendiilor sau a morții naturale a altui copac, acolo va germina o sămânță de mesteacăn. De obicei, mesteacănul are timp să crească cu succes și să producă mai multe milioane de semințe înainte ca un stejar sau un molid să înmugurească în apropiere și să-l distrugă cu umbra coroanei sale.
Dintre animale, se poate da un exemplu de mamifere: volei și cai (Fig. 1).
Volibul dă naștere la zeci de urmași și este gata să se reproducă deja în primul an de viață, cu toate acestea, devine adesea o victimă a prădătorilor și chiar a propriilor frați. Numai reproducerea rapidă face posibilă compensarea pierderilor mari și a speranței scăzute de viață a voleului.
Calul, dimpotrivă, aduce un mânz la urmași, și chiar și atunci nu în fiecare an, dar este capabil să călătorească sute de kilometri în căutarea hranei și doar câțiva prădători reprezintă un pericol pentru el. Supraviețuirea unei specii de cai se datorează tocmai perfecțiunii individuale a fiecărui organism.
Orez. 1. Exemple de strategi K (cal - în dreapta) și R-strategis (șoarece-vol - în stânga) printre mamifere
Există exemple izbitoare de separare a strategiilor ecologice între pești.
Codul servește drept hrană pentru mulți pești și mamifere marine. Nu are cum să scape de un prădător sau să-și protejeze ouăle, dar un cod produce aproximativ o sută de milioane de ouă pe an. Până la urmă, totuși, o mulțime de ouă și adulți supraviețuiesc pentru a naște din nou.
Orez. 2. Exemple de strategi K (rechin - în stânga) și strategi R (codul cu ouăle sale - în dreapta) printre pești
Situația inversă se observă la rechinul albastru. Aceasta este una dintre cele mai rapide creaturi din lume. Datorită vitezei și puterii, nu are dușmani naturaliși problemele alimentare. Ea aduce un singur pui pe an, purtând un singur ou în tractul genital (Fig. 2).
Astfel, atât K-strategis, cât și R-strategis supraviețuiesc cu succes în natură, folosind în același timp strategii ecologice complet diferite.
Bibliografie
- A.A. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V. Apicultor. Biologie generală, clasele 10-11. - M .: Bustard, 2005. Descarcă manualul de pe link: ()
- D.K. Belyaev. Biologie clasa 10-11. Biologie generală. Un nivel de bază de. - ediția a 11-a, stereotip. - M.: Educație, 2012. - 304 p. (
27. Strategii ecologice ale populațiilor (strategii r- și k- life). sensul lor ecologic.
Adaptările indivizilor dintr-o populație au ca scop în cele din urmă creșterea probabilității de supraviețuire și de a lăsa urmași. Dintre adaptări se remarcă un complex numit strategie ecologică. Strategia ecologică a unei populații este caracteristica ei generală de creștere și reproducere. Aceasta include rata de creștere a indivizilor săi, timpul necesar pentru a ajunge la maturitate, fecunditatea, frecvența reproducerii etc.
Există două strategii de supraviețuire - strategia p și strategia de supraviețuire k.
Strategiile ecologice ale populațiilor sunt foarte diverse. Astfel, la prezentarea materialului de creștere a populației și curbele de creștere s-au folosit simbolurile r și K. Speciile cu reproducere rapidă au o valoare mare a lui r și se numesc r-specii. Acestea sunt, de regulă, tipuri de habitate perturbate pionier (denumite adesea „oportuniste”). Aceste habitate sunt numite r-selective deoarece favorizează creșterea speciilor r.
Speciile cu o valoare r relativ scăzută sunt numite specii K. Rata lor de reproducere este sensibilă la densitatea populației și rămâne aproape de nivelul de echilibru determinat de valoarea lui K. Se spune că aceste două tipuri de specii folosesc strategia r și, respectiv, strategia K.
Aceste două strategii, în esență, reprezintă două soluții diferite la aceeași problemă - supraviețuirea pe termen lung a speciei. Speciile cu strategie r colonizează habitatele perturbate (afloriment de stâncă, poieni de pădure, zone arse etc.) mai repede decât speciile cu strategie K, deoarece se răspândesc mai ușor și se reproduc mai repede. Speciile cu o strategie K sunt mai competitive și, de obicei, depășesc speciile r, care între timp se mută în alte habitate perturbate. Potențialul de reproducere ridicat al speciilor r indică faptul că, dacă ar rămâne în orice habitat, ar folosi rapid resursele disponibile și ar depăși capacitatea de susținere a mediului, iar atunci populația ar muri. Speciile cu strategie r ocupă un habitat dat în timpul vieții uneia sau, cel mult, a mai multor generații. În viitor, se mută într-un loc nou. Populațiile individuale pot muri în mod regulat, dar specia se va mișca și va supraviețui. În general, această strategie poate fi descrisă ca o strategie de „luptă și fugi”.
Trebuie remarcat faptul că populațiile diferite pot folosi același habitat în moduri diferite; prin urmare, speciile cu strategie r- și K pot coexista în același habitat. Există tranziții între aceste strategii extreme. Niciuna dintre specii nu este supusă doar selecției r sau numai K. În ansamblu, strategiile r și K explică relația dintre caracteristicile unei populații de calitate și condiții de mediu diferite.
28. Curbele de supraviețuire și supraviețuire ale organismelor dintr-o populație, sensul ecologic al curbelor de supraviețuire.
Durata de viață este durata existenței unui individ. Depinde de factori genotipici și fenotipici. Există speranța de viață fiziologică, maximă și medie. Durata de viață fiziologică (FPL) este durata de viață pe care ar fi putut-o un individ dintr-o anumită specie dacă nu ar fi fost influențată de factori limitatori de-a lungul vieții sale. Depinde doar de capacitățile fiziologice (genetice) ale organismului și este posibilă doar teoretic. Durata maximă de viață (MLS) este durata de viață la care doar o mică parte din indivizi o poate trăi în condiții reale de mediu. Acesta variază foarte mult: de la câteva minute în bacterii până la câteva milenii în plantele lemnoase (sequoia). De obicei, cu cât este mai mare planta sau animalul, cu atât durata lor de viață este mai lungă, deși există excepții (liliecii trăiesc până la 30 de ani, aceasta este mai lungă, de exemplu, viața unui urs). Speranța medie de viață (ALS) este media aritmetică a speranței de viață a tuturor indivizilor dintr-o populație. Fluctuează semnificativ în funcție de condițiile externe, prin urmare, pentru a compara speranța de viață a diferitelor specii, se utilizează mai des un NRM determinat genetic.
Supraviețuirea este numărul absolut de indivizi (sau procentul din numărul inițial de indivizi) care au supraviețuit într-o populație într-o anumită perioadă de timp.
Z = n / N 100%,
unde Z este supraviețuirea, %; n este numărul de supraviețuitori; N este dimensiunea inițială a populației.
Supraviețuirea depinde de o serie de motive: compoziția pe vârstă și sex a populației, efectul anumitor factori de mediu etc. Supraviețuirea poate fi exprimată sub formă de tabele și curbe de supraviețuire. Tabelele de supraviețuire (tabelele demografice) și curbele de supraviețuire reflectă modul în care numărul de indivizi de aceeași vârstă dintr-o populație scade odată cu îmbătrânirea. Curbele de supraviețuire sunt construite conform tabelelor de supraviețuire.
Există trei tipuri principale de curbe de supraviețuire. Curba de tip I este caracteristică organismelor a căror mortalitate este scăzută de-a lungul vieții, dar crește brusc la capătul ei (de exemplu, insectele care mor după depunerea ouălor, oamenii din țările dezvoltate, unele mamifere mari). Curba de tip II este tipică pentru speciile la care mortalitatea rămâne aproximativ constantă pe tot parcursul vieții (de exemplu, păsări, reptile). Curba de tip III reflectă moartea în masă a indivizilor în perioada inițială a vieții (de exemplu, mulți pești, nevertebrate, plante și alte organisme cărora nu le pasă de urmașii lor și supraviețuiesc datorită numărului mare de ouă, larve, semințe, etc.). Există curbe care combină caracteristicile principalelor tipuri (de exemplu, la oamenii care trăiesc în țările înapoiate și unele mamifere mari, curba I are inițial o scădere bruscă din cauza mortalității ridicate imediat după naștere).
Un set de proprietăți ale populației care vizează creșterea probabilității de supraviețuire și de a lăsa urmași se numește strategie de supraviețuire ecologică. Aceasta este o caracteristică generală a creșterii și reproducerii. Aceasta include ratele de creștere ale indivizilor, timpul până la maturitate, fecunditatea, frecvența de reproducere etc.
Astfel, A. G. Ramenskii (1938) a distins principalele tipuri de strategii de supraviețuire în rândul plantelor: violenți, pacienți și explerenți. Violenti (enforcers) - suprimă toți concurenții, de exemplu, copacii care formează pădurile indigene. Pacienții sunt specii care pot supraviețui în condiții nefavorabile („iubitoare de umbră”, „iubitoare de sare”, etc.). Explerenți (umplere) - specii care pot apărea rapid acolo unde comunitățile indigene sunt deranjate - în poieni și zone arse, pe adâncimi etc.
Clasificări mai detaliate disting alte tipuri intermediare. În special, încă se mai poate distinge un grup de specii pioniere care ocupă rapid teritorii nou emergente unde încă nu exista vegetație. Speciile pionier posedă parțial proprietățile exploratorilor - capacitate competitivă scăzută, dar, ca și pacienții, au rezistență ridicată la condițiile fizice ale mediului.
În 1967, R. MacArthur și E. Wilson, analizând dinamica populației, au propus coeficienți r- și K [MacArtur R.H., Wilson E.O., 1967]. Nu vom lua în considerare semnificația lor matematică, ci folosim acești coeficienți pentru a desemna două strategii de dezvoltare evolutivă a ființelor vii.
Strategia r implică o reproducere rapidă și o durată scurtă de viață a indivizilor, iar strategia k implică o rată scăzută de reproducere și viata lunga. În conformitate cu strategia r, populația se dezvoltă în etapele critice ale istoriei sale, cu o schimbare a mediului extern, ceea ce contribuie la apariția de noi personaje și la capturarea de noi zone. Strategia K este caracteristică bunăstării populației într-o zonă deja capturată și în condiții relativ stabile. Este evident că probabilitatea inovațiilor într-o populație va fi cu atât mai mare, cu atât se reproduce mai repede și cu atât se produce mai des schimbarea generațiilor, i.e. durata de viata mai scurta. Pentru a rezolva problema formelor de tranziție, strategia r nu este suficientă, este de dorit să o completați cu încă o proprietate, și anume viabilitate crescută, sau cele mai bune calitățiîn lupta pentru existență, pe o perioadă scurtă (în comparație cu strategia K) alocată de natură pentru viața unui individ. Acest lucru este, în general, logic: pentru creșterea viabilității, precum și pentru fertilitate, trebuie plătit, iar această plată este o reducere a speranței de viață. Dacă viabilitatea indivizilor cu strategia r este crescută, aceasta ar putea compensa deficiențele observate ale formelor intermediare asociate cu formarea. optiune noua. Drept urmare, ei ar supraviețui în lupta pentru existență. După ce am acceptat că abilitatea de a schimba strategiile r și K este unul dintre mecanismele evoluției biologice, ajungem la întrebarea: cum funcționează exact? Pentru a rămâne în limitele ideilor despre evoluție ca și consolidarea noilor trăsături apărute aleatoriu prin selecția naturală, trebuie să acceptăm, de asemenea, că schimbarea strategiilor are loc fără nicio regularitate, iar cei care aleg o strategie care este mai potrivită pentru mediul dat. condiţiile supravieţuiesc. În cel mai simplu caz, trebuie să existe o singură genă sau un grup coordonat de gene, al cărui mod de funcționare determină alegerea strategiei.
Reproducere - producerea de urmași în orice mod disponibil organismului.
sens biologic
Sensul biologic al reproducerii și al proceselor conexe este destul de divers. Acestea sunt: în primul rând, reproducerea numărului de specii și creșterea acestuia, spre deosebire de mortalitatea naturală, prădarea de către prădători și alte necazuri. În al doilea rând, este asigurarea de noi combinații genetice și posibilitatea apariției de noi trăsături la descendenți, ceea ce face posibilă dezvoltarea evolutivă a grupului. În plus, în cursul reproducerii, problema instalării în spațiu este adesea rezolvată (în special pentru speciile sedentare), experimentând perioada Condiții nefavorabile(cel mai adesea în stadiul de repaus a ouălor) și accesul la noi resurse alimentare (disponibile doar pentru puieți sau larve, dar nu și pentru organismele adulte).
Probleme și adaptări.
Doar câteva organisme, majoritatea primitive, sunt capabile să se reproducă pasiv (de exemplu, atunci când sunt rupte). În plus, o astfel de metodă (asexuată, este și reproducere vegetativă) nu asigură una dintre funcțiile principale - apariția de noi trăsături la descendenți care ar putea oferi material pentru evoluția ulterioară. Prin urmare, de regulă, principalul lucru pentru animale este reproducere sexuală. Necesită: dezvoltarea unor sisteme de organe speciale pentru maturarea celulelor germinale, asigurarea împerecherii acestor celule (masculin și femele) de la diferiți indivizi, furnizarea acestor celule cu hrană pentru dezvoltarea și creșterea embrionului și, adesea, și îngrijire suplimentară. pentru minori până când își dobândesc independența.
Există cel puțin câteva momente dificile diferite. În primul rând, organismele sedentare (în special atașate) trebuie să rezolve cumva problema găsirii unui partener și împerecherii (la prima vedere, practic de nerezolvat, mai ales la o densitate scăzută a populației). În al doilea rând, puieții care apar în timpul reproducerii sunt în orice caz foarte diferiți de adulți - sunt de multe ori mai mici, ceea ce necesită dezvoltarea de noi strategii de viață (alte mecanisme de hrănire, protecție împotriva prădătorilor, osmoreglare etc.). În sfârșit, este necesar să se rezolve problemele legate de creșterea puilor – adică să se proiecteze special toate structurile, inclusiv cele scheletice, astfel încât să poată crește mai mult sau mai puțin continuu, crescând în cele din urmă de mai multe ori. Cu toate acestea, este clar că animalele au reușit să rezolve cu succes toate aceste probleme și, mai degrabă, mecanismele pentru soluționarea lor diferă.
Strategii de reproducere K și R
Strategiile de reproducere și îngrijirea puilor au devenit subiectul uneia dintre teoriile ecologice generale - teoria strategiilor R și K. Se crede că toate organismele gravitează către una dintre aceste două strategii de reproducere. Strategii K (de obicei animale mari care domină habitate stabile și comunități stabilite, cum ar fi elefanții) se înmulțesc încet și produc descendenți puțini, dar mari, care sunt înconjurați de atenție și grijă. Dimpotrivă, R-strategii (în general animale mici din habitate perturbate, de exemplu, șobolani) se reproduc rapid și în număr mare, dar le pasă puțin de urmași, care este însoțit de o mortalitate infantilă ridicată (mortalitatea adulților este, de asemenea, mare). Strategia K este mai benefică în condițiile în care bunăstarea populației este determinată în principal de concurență, iar strategia R este mai benefică sub influența puternică a hard . La om se manifestă diferite strategii chiar și în cadrul speciei: în populațiile urbane (mai ales în țările dezvoltate economic), oamenii se reproduc lent (abia asigurând reproducerea), dar investesc mulți bani în întreținerea, creșterea și educația copiilor. Dimpotrivă, în țările sărace agrare de la tropice, oamenii se înmulțesc rapid și activ, fără mijloacele necesare pentru a îmbrăca, încălța, educa și uneori chiar hrăni copiii în mod adecvat, ceea ce duce adesea la o mortalitate infantilă ridicată, dar poate fi însoțit și de ascuțite. izbucniri de numere (care, apropo, sunt parțial reținute nivel scăzut viata in aceste tari).
Toată această teorie, totuși, a fost dezvoltată în principal pentru vertebratele terestre (și parțial pentru plantele terestre superioare). În mediul nevertebratelor acvatice, funcționează modele oarecum diferite. Cel mai adesea (mai ales în mare) se întâmplă opusul - organisme mari și masive aruncă milioane de ouă sau larve microscopice care se depun; hidrobionții mici se stabilesc singuri și produc mult mai puțini descendenți. Să explicăm acest lucru cu exemple.
Privire de ansamblu comparativă a reproducerii diferitelor taxoni
Alge unicelulare.În fiecare grup de alge unicelulare, există două tipuri de reproducere - vegetativă și sexuală. Vegetativ - diviziunea celulară ca urmare a mitozei. Când sunt furnizate resurse, celulele algelor unicelulare se reproduc predominant vegetativ, iar populația crește exponențial. În condiții nefavorabile pentru diviziunea vegetativă sau ca urmare a altor motive, algele suferă reproducere sexuală (meioză), în care se formează gameți masculin și feminin, după fuziunea cărora se formează o celulă cu un genotip „nou”. Ciclurile de viață ale algelor unicelulare aparținând diferitelor grupe filogenetice diferă. Ciclurile multor alge includ stadii de repaus - (celule de repaus, spori, chisturi etc.) pentru a experimenta condiții nefavorabile.
Nevertebrate. Se crede că tipul original de reproducere (pentru acvatice, în principal nevertebrate marine) este după cum urmează. Aproximativ în același timp, toți bărbații și femelele adulți în în număr mareîși mătură produsele de reproducere (ouăle și spermatozoizii) direct în apă, care ei înșiși (dacă aveți noroc) se găsesc în coloana de apă și se împerechează. Aceasta se numește fertilizare externă. Organismul în sine poate fi inactiv sau sedentar. O larvă planctonă microscopică crește dintr-un zigot fertilizat, ceea ce este destul de perioadă lungă de timpînoată în coloana de apă, așezându-se cu curenții, suferind diverse transformări și în cele din urmă trecând la alimentația externă (cel mai adesea fitoplancton - așa-numita larvă planctotrofică). Creștendu-se și pregătindu-se să treacă la un stil de viață adult, larva se așează pe un substrat adecvat și capătă semne ale unui individ adult, atinge dimensiuni macroscopice și apoi crește pentru o lungă perioadă de timp. Acest tip de reproducere și dezvoltare face posibilă rezolvarea tuturor problemelor de așezare și competiție intraspecifică tocmai în detrimentul larvelor (și adulții pot fi chiar sesili - nu trebuie să se întâlnească direct). Pe de altă parte, o astfel de abordare este însoțită de o mortalitate enormă atât în rândul gameților, cât și în rândul larvelor, ceea ce necesită acumularea și eliberarea masivă a acestora, iar sincronizarea maturării și eliberării celulelor germinale la diferiți indivizi ai populației este extrem de importantă. Acest lucru se realizează prin eliberarea de substanțe de semnalizare în apă, care stimulează eliberarea tuturor gameților preacumulați în apă la indivizi. De obicei, reproducerea în masă are loc o dată pe an, iar în multe organisme - o dată în viață. După cum este ușor de înțeles, o astfel de strategie este convenabilă pentru organisme relativ mari, masive, masive și inactive: polipi, bureți, moluște, polihete mari, echinoderme și crustacee. În general, pe mare, această opțiune este considerată cea mai tipică.
Și, de asemenea, nevertebratele mici și mobile (cladocerele și copepode, unele polihete mici, oligohete, melci) nu își pot permite eliberarea masivă de gameți în apă (pur și simplu nu au suficientă masă) și folosesc fertilizarea internă: se găsesc și se împerechează, după care, de regulă, femela, de regulă, poartă ouăle în curs de dezvoltare în interiorul ei pentru o perioadă de timp (reducerea mortalității acestora). Se nasc fie ouă pasive protejate de o coajă specială, fie larve deja active. Larvele duc cel mai adesea un stil de viață asemănător cu adulții; dar adesea mai mobile, ceea ce oferă populațiilor o distribuție mai bună în spațiu. Uneori, și în acest caz, larvele organismelor bentonice devin planctonice de ceva timp. Adesea (de exemplu, la oligochete), nu există deloc larve, iar puieții sunt similari ca structură și stil de viață cu adulții (dezvoltare directă). Toate acestea fac posibilă generarea de mai multe ordine de mărime mai puține produse de reproducere, reducând costurile de reproducere și, în același timp, reproducerea pe tot parcursul anului, fără a vă face griji cu privire la sincronizarea icrelor. Adesea, larva la naștere este alimentată cu o rezervă nutrienți, suficient pentru trecerea întregii sale vieți de răspândire larvară și nu se hrănește deloc (larva lecitotrofă).
ÎN ape proaspete reproducerea de primul tip (cu fertilizare externă și un stadiu lung de larve planctonic) este îngreunată de probleme osmotice: osmoreglarea gameților plutitori și a larvelor planctonice s-a dovedit extrem de incomod, iar majoritatea nevertebratelor inferioare folosesc fertilizarea internă - și nicio larve planctonice suplimentare. De regulă, ouăle destul de mari sunt depuse - într-o cantitate mică, dar cu o cantitate decentă de nutrienți, ceea ce permite organismului să fie în mare parte lecitotrof și să eclozeze, fiind deja destul de macroscopic și cu un sistem dezvoltat de osmoreglare. Aceasta este calea viermilor de apă dulce, a melcilor și a majorității crustaceelor. Copepodele (ca și ciclopii) mai au o larvă planctonă (nauplius), dar de durată relativ scurtă, într-o serie de nămolări succesive atingând rapid aspectul definitiv (adult).
Insectele, ca grup în ansamblu, sunt terestre și extrem de mobile tocmai în stadiul de adult (imago), în timpul dezvoltării mediu acvaticși-au dezvoltat propria strategie de reproducere și ciclu de viață. Ei au lăsat funcția de dispersie (precum și împerecherea și ovipunerea) în seama adulților, iar larvele care trăiesc în apă (și de obicei mult mai mult decât adulții) sunt responsabile de nutriție, creștere (și acumularea de nutrienți în organism). ), precum și experiența în apă a anotimpurilor nefavorabile vieții pe uscat (în principal ierni). Larvele de insecte deja eclozate din ouă sunt macroscopice, capabile de auto-hrănire și au un sistem complet perfect de osmoreglare în apă dulce (și uneori în apă sălmată). Este interesant faptul că adulții din unele grupuri (erice, muște, chironomide, parte din muștele de piatră) nu se hrănesc deloc și trăiesc pentru o perioadă foarte scurtă de timp, iar plecarea lor sincronizată din corpurile de apă este folosită pentru reproducerea cu succes. Astfel, insectele adulte din non-insecte sunt echivalate, din punct de vedere funcțional, cu produse de reproducere (gameți) la multe nevertebrate marine.
În unele grupuri de nevertebrate (mai des în apă dulce decât în marine) hermafroditism - când în fiecare individ se formează atât organele reproducătoare, cât și cele feminine, precum și gameții. De exemplu, hermafrodiții sunt toți melci de plămâni (Pulmonata), oligoheți, barnacles. La împerechere, organismul poate acționa atât ca mascul, cât și ca femelă și adesea ambele simultan (apoi se observă fertilizarea reciprocă). Sensul biologic al hermafroditismului (adică creșterea unui set dublu de organe în fiecare corp) nu este complet clar. Uneori (dar aparent rar) are loc autofertilizarea - aceasta încalcă parțial însăși ideea de reproducere sexuală (deoarece organismul se încrucișează cu el însuși), dar permite unui singur individ să dea naștere unei noi populații într-o nouă populație. loc.
Chiar mai rar decât hermafroditismul, reproducerea asexuată se observă la animale, la care mamele se clonează de fapt, dând naștere genetic exact aceleași femele. Această situație este tipică în special pentru perioadele de focare în abundența de mici nevertebrate de apă dulce - în special, dafnii și rotifere în perioada de vara. În orice caz, aceasta este o măsură temporară, mai devreme sau mai târziu (de obicei toamna) fiind înlocuită cu reproducerea sexuală normală. Cu toate acestea, la protozoarele unicelulare (ca și la plante), reproducerea asexuată este cel mai frecvent lucru, datorită acestuia are loc reproducerea principală a speciilor.
Peşte. De regulă, peștii au fertilizare externă, totuși, efectuată în timpul unei întâlniri personale a părinților (femea își depune ouăle, iar masculul își toarnă imediat laptele). În consecință, peștii depun icre, de obicei destul de mici și în interior cantitati mari. Numărul mediu de ouă este de câteva mii, dar variază foarte mult în diferite specii: de la 10-30 de bucăți (în spinicule) la 10-100 de milioane (în ton, cod și multe alte mari pești marin). În același timp, ouăle poartă un anumit aport de nutrienți, ceea ce permite puilor deja complet formați să iasă din ouă, capabili să înoate și să se hrănească. Alevinii de pește nu stăpânesc medii noi, dar interceptează spectrele de hrănire care sunt de obicei inaccesibile peștilor adulți: se pot hrăni cu zooplancton și meiobentos. Adevărat, nu este clar dacă peștii în ansamblu beneficiază foarte mult de pe urma acestei circumstanțe sau dacă aceasta este o măsură necesară (deoarece alevinii de pește nu sunt capabili să mănânce altceva din cauza dimensiunilor lor mici).
Speciile individuale de pești, totuși, au forme destul de bizare de reproducere și de protecție a descendenților. Cei mai faimoși sunt peștii migratori care își schimbă habitatul de dragul reproducerii. Somonii și sturionii în starea lor adultă trăiesc în mări, dar depun icre în râuri (de unde au provenit), iar puieții lor, adaptați la osmoreglarea apei dulci, rămân în râuri pentru o perioadă de timp și abia apoi coboară în mare. În același timp, somonii arată miracole de eroism, depășind repezirile râurilor taiga de munte; și la scurt timp după depunerea icrelor, ei mor - chiar în râuri, crescându-și brusc saprobitatea. Se pare că acesta este un mod atât de ciudat de a satura habitatul tinerilor cu materie organică. O altă întrebare este cât de eficient este.
Anghila, dimpotrivă, înoată pentru a se reproduce din râurile din Marea Sargasilor, iar populația sa europeană în acest scop depășește (în aval) aproape întreg Oceanul Atlantic. Juvenilii (din nou în aval, dar într-un mod diferit) se întorc la râuri europene. Nu pare să aibă prea mult sens. Se crede că migrațiile extra-lungi ale anghilei reflectă deriva continentală, în timpul căreia Atlanticul se extinde treptat, iar anghilele trebuie să înoate din ce în ce mai mult în marea lor natală la fiecare milion de ani.
Unele grupuri de pești au trecut la o strategie explicită K, în principal prin viviparitate. În același timp, fertilizarea este internă, numărul puilor este mult mai mic, dar ei înșiși sunt mai mari și mai viabili în momentul în care intră în apă. Cel mai cunoscut exemplu este purtătorul viu pești de acvariu Peciliidae (guppii și alte pecilii). Toți acvaristii știu că sunt mult mai ușor de reprodus decât orice alt pește. De exemplu, rechinii acționează într-un mod similar - depun foarte puține ouă (de obicei 5-30), dar foarte mari - în balena rechin până la 60 cm (!) în diametru, ceea ce permite peștilor foarte mari să iasă din ei.
Amfibieni. Amfibienii au fertilizare internă și depun ouă destul de mari - și întotdeauna în apă. Ca și insectele, majoritatea amfibienilor sunt amfibii - adică se înmulțesc în apă și au larve (mormoloci) asemănătoare peștilor acvatici, deși animalele adulte trăiesc pe uscat pentru cea mai mare parte a vieții lor. În general, aici putem vorbi și despre interceptarea unui nou habitat și a resurselor alimentare de către mormoloci - acest lucru este în general adevărat, dar de fapt reflectă inferioritatea globală a întregii clase - amfibienii pur și simplu nu pot face altfel.
Crabi și îngrijirea unei femei. La multe crustacee, în special la cele mai înalte, adulții sunt atât de bine protejați de o coajă chitinoasă încât nu se pot împerechea decât imediat după ce femela s-a mutat. Prin urmare, un mascul gata de împerechere nu trebuie doar să găsească o femelă din propria specie, ci și să aștepte năpârlirea ei, ceea ce se poate întâmpla, de exemplu, în câteva săptămâni. Mai mult, este necesar să așteptați în apropiere și să nu căutați o femelă care se năpește - deoarece în timpul și după napârlire, animalele devin extrem de vulnerabile și încearcă să năpârliască în adăposturi sigure (unde sunt greu de găsit). Prin urmare, de exemplu, la crabii rege, masculii adulți adună mai multe femele în jurul lor (harem) și le „pășesc”, împerechendu-se cu cei care vărsă și protejându-le de a fi mâncate (în primul rând de alte femele din propriul lor harem). O astfel de îngrijire vitală pentru femelă nu are nimic de-a face cu „curtarea” frivolă a vertebratelor. Situația se complică și mai mult de faptul că, în cazul unei năpârliri a masculului însuși, acesta poate fi mâncat imediat de femelele sale, așa că pentru năpârlire este obligat să-și părăsească haremul și să se ascundă cu grijă.
Harpacticide și pedofilie. Aceste copepode mici au dimorfism sexual slab, iar diferențele lor interspecifice sunt mici; iar modificările legate de vârstă (de la stadiile copepodite ale tinerilor la cele mature sexual) sunt cu greu observabile. Dar instinctul de împerechere la masculi este foarte puternic. Prin urmare, un mascul gata de împerechere, scotocind în nămolul de jos în căutarea unui partener sexual, nu arată lizibil și se împerechează cu aproape oricine - cu o femelă din propria specie (dacă ai noroc!) sau cu un mascul , sau cu un copepodit (adică un individ tânăr), sau cu un crustaceu cu totul diferit. Uneori, activitatea lor similară este confundată cu o încercare de a mânca un partener, dar aceasta este o încercare de a copula. În starea de împerechere, crustaceele înoată destul de mult timp, iar dacă un mascul se află și în poziția femelei, el poate prinde între timp și un partener pentru împerechere; uneori se obțin în acest fel lanțuri destul de lungi de indivizi, dintre care doar câțiva se împerechează efectiv.
Melci și împerechere în grup. Melcii pulmonari de apă dulce sunt hermafrodiți, iar în unii dintre ei determinarea sexului în timpul împerecherii este direct determinată de poziția animalului însuși - aproximativ conform principiului „cine este deasupra, adică masculul”. De exemplu, cupele de râu ( Ancylus fluviatilis) pentru împerechere, pur și simplu se târăsc unul peste altul, iar apoi organele copulatoare atârnă în jos. Această situație nu împiedică o altă ceașcă să se târască deasupra și să copuleze cu cea de dedesubt și așa mai departe. Drept urmare, se poate forma un teanc de indivizi copulați, dintre care cel mai de jos acționează doar ca o femeie, iar cel mai înalt ca un bărbat, iar restul lucrează cu ambele sisteme de organe (spre deosebire de harpacticidele stupide, care nu pot decât să imite o astfel de situație. ). Apoi toți se târăsc și depun ouă împreună.
Bonellia și determinarea sexului de către soartă. La echiurida marine sesilă bonellia, larva planctonă, plecând la înot deschis, nu are încă un sex definit, dar are deja nu numai o relocare, ci și o sarcină sexuală - să caute o femelă. Dacă larva reușește să găsească o femelă adultă bonelie, aceasta pătrunde în ea și se dezvoltă într-un mascul (care trăiește apoi în interiorul femelei pentru tot restul vieții, fertilizând-o). Dacă nu este posibil să găsiți o femelă, larva se instalează în cele din urmă pe fund și devine ea însăși o femelă.
Se încarcă...
