Dve stratégie sociálnych kontaktov u ľudí. Prežitie a ekologické stratégie Typy ekologických selekčných stratégií v evolúcii
Dĺžka života - trvanie existencie jednotlivca. Závisí to od genotypových a fenotypových faktorov. Existuje fyziologická, maximálna a priemerná dĺžka života. Stredná dĺžka fyziologického života (PLS) – Ide o predpokladanú dĺžku života, ktorú by mohol mať jedinec daného druhu, keby nebol počas celého života ovplyvňovaný obmedzujúcimi faktormi. Závisí len od fyziologických (genetických) možností organizmu a je možná len teoreticky. Maximálna dĺžka života (MLS) – Toto je dĺžka života, ktorú môže prežiť len malá časť jedincov v populácii. reálnych podmienkachživotné prostredie. Veľmi sa líši: od niekoľkých minút v baktériách až po niekoľko tisíc rokov v drevinách (sekvoji). Typicky, čím väčšia rastlina alebo zviera, tým dlhšia je jeho životnosť, aj keď existujú výnimky ( netopiere dožívajú sa až 30 rokov, čo je dlhšie ako napríklad život medveďa). Priemerná dĺžka života (ALS) – Ide o aritmetický priemer strednej dĺžky života všetkých jednotlivcov v populácii. Výrazne sa líši v závislosti od vonkajších podmienok, tak na porovnanie strednej dĺžky života odlišné typyČastejšie sa používa geneticky podmienené IVF.
Prežitie– absolútny počet jedincov (alebo percento z pôvodného počtu jedincov), ktorí prežili v populácii za určité časové obdobie.
Z = n/n 100 %,
Kde Z– miera prežitia,%; P - počet preživších; N – počiatočná veľkosť populácie.
Prežitie závisí od viacerých dôvodov: vekové a pohlavné zloženie populácie, pôsobenie určitých faktorov prostredia atď. Prežitie možno vyjadriť vo forme tabuliek a kriviek prežitia. Tabuľky prežitia (demografické tabuľky) A krivky prežitia odrážajú, ako sa počet jedincov rovnakého veku v populácii s pribúdajúcim vekom znižuje. Krivky prežitia sú konštruované pomocou údajov z tabuliek prežitia.
Existujú tri hlavné typy kriviek prežitia. Krivka typu I charakteristické pre organizmy, ktorých úmrtnosť je nízka počas celého života, no na jeho konci sa prudko zvyšuje (napríklad hmyz, ktorý uhynie po nakladení vajíčok, ľudia vo vyspelých krajinách, niektoré veľké cicavce). Krivka typu II charakteristické pre druhy, u ktorých úmrtnosť zostáva počas života približne konštantná (napríklad vtáky, plazy). Krivka typu III odráža masová smrť jedincov v počiatočnom období života (napríklad veľa rýb, bezstavovcov, rastlín a iných organizmov, ktoré sa o potomstvo nestarajú a prežívajú vďaka obrovskému množstvu vajíčok, lariev, semien a pod.). Existujú krivky, ktoré kombinujú znaky hlavných typov (napríklad u ľudí žijúcich v zaostalých krajinách a niektorých veľkých cicavcov má krivka I spočiatku prudký pokles v dôsledku vysokej úmrtnosti bezprostredne po narodení).
Súbor vlastností populácie zameraný na zvýšenie pravdepodobnosti prežitia a zanechania potomstva je tzv ekologická stratégia prežitia. Toto všeobecné charakteristiky rast a rozmnožovanie. To zahŕňa rýchlosť rastu jedincov, čas do dosiahnutia zrelosti, plodnosť, frekvenciu reprodukcie atď.
Tak A.G. Ramensky (1938) rozlíšil hlavné typy stratégií prežitia medzi rastlinami: násilníkov, pacientov A experimentátory. Násilníci (siloviki) - potláčajú všetkých konkurentov, napríklad stromy tvoriace pôvodné lesy. pacientov – druhy, ktoré dokážu prežiť v nepriaznivých podmienkach („tieňomilné“, „slanomilné“ atď.). Experents (výplň) - druhy, ktoré sa môžu rýchlo objaviť tam, kde sú narušené pôvodné spoločenstvá - na čistinkách a vypálených plochách, na plytčinách a pod.
Podrobnejšie klasifikácie tiež identifikujú ďalšie medzitypy. Predovšetkým je možné rozlíšiť ďalšiu skupinu pionierskych druhov, ktoré rýchlo obsadzujú novovznikajúce územia, kde ešte nebola žiadna vegetácia. Pionierske druhy majú čiastočne vlastnosti prieskumníkov – nízku konkurenčnú schopnosť, ale rovnako ako pacienti majú vysokú toleranciu k fyzikálnym podmienkam prostredia.
Ekologické stratégie populácií sú veľmi rôznorodé. Ale zároveň celá ich rozmanitosť leží medzi dvoma typmi evolučného výberu, ktoré sú označené konštantami logistickej rovnice: r- stratégie a TO-stratégia.
r-stratégovia (r-druhy, r-populácie) – populácie rýchlo sa rozmnožujúcich, ale menej konkurencieschopných jedincov. Mať J-tvarovaná krivka rastu populácie, nezávislá od hustoty obyvateľstva. Takéto populácie sa rýchlo šíria, ale nie sú stabilné; zahŕňajú baktérie, vošky, jednoročné rastliny atď.
K-stratégovia (K-druhy, K-populácie)– populácie pomaly sa rozmnožujúcich, ale konkurencieschopnejších jedincov. Mať S-tvarovaná krivka rastu populácie v závislosti od hustoty obyvateľstva. Takéto populácie obývajú stabilné biotopy. Patria sem ľudia, stromy atď.
Environmentálne stratégie
Základy ekológie
Zamysleli ste sa niekedy nad tým, prečo niektoré organizmy zanechávajú početné potomstvo, zatiaľ čo iné rodia len niekoľko jedincov? Ukazuje sa, že počet potomkov a starostlivosť o nich je súčasťou ekologickej stratégie druhu, ktorá je vybrúsená tisíckami rokov evolúcie a zabezpečuje zástupcom tohto druhu úspech v boji o existenciu. Z tejto lekcie sa radikálne dozviete o funkciách rôzne programy reprodukcia: R-stratégie a K-stratégie, dôvody ich vzniku a upevňovania v procese evolúcie.
Environmentálna stratégia je komplex evolučných adaptácií zameraných na prežitie druhu.
Výber environmentálnej stratégie je určený faktormi úmrtnosť.
V niektorých prípadoch vedú faktory úmrtnosti k bez rozdielu smrť jednotlivcov bez ohľadu na ich individuálnu zdatnosť. Napríklad jedinci krilu zomierajú v ústach modrej veľryby bez ohľadu na ich individuálne vlastnosti a kondíciu.
V iných prípadoch je úmrtnosť určená faktormi, ktoré jednotlivec znesie vzhľadom na individuálnu zdatnosť. V týchto prípadoch sa jedinec zúčastní intenzívnej medzidruhovej alebo vnútrodruhovej konkurencie.
V prvom prípade existuje R-stratégiu.
R-stratégovia prežiť vďaka obrovskej pôrodnosti s nízkou individuálnou mierou prežitia jedincov.
R-stratégovia rozlišuje:
Nízka dĺžka života;
Malé veľkosti;
Vysoká pôrodnosť;
Spravidla jedna reprodukcia počas života.
Vzhľadom na ich kolosálny počet a rýchly rozvoj sú R-stratégovia prví, ktorí obsadzujú nové biotopy skôr, ako sa tam dostanú konkurencieschopnejšie organizmy.
Väčšina potomkov R-stratégov neprežije, takže ich počet podlieha veľmi veľkým výkyvom.
V druhom prípade vzniká K-stratégia .
K-stratégovia prežiť vďaka vysokej individuálnej prispôsobivosti organizmov. Takéto stvorenia účinne súťažia o zdroje životného prostredia a ľahko unikajú pred predátormi.
K-stratégovia sa vyznačujú nízkou mortalitou a dlhé trvanieživota.
Vďaka vysokej kondícii takmer všetci potomkovia K-stratégov prežijú, takže ich počty veľmi mierne kolíšu a pohybujú sa v oblasti ich hornej hranice.
Typické príklady K-stratégov a R-stratégov možno nájsť medzi rastlinami. Typickým K-stratégom je dub, ktorý je schopný vytvárať kolosálnu korunu vo veľkých výškach a zbierať všetko dostupné svetlo. Žiadne iné rastliny nemôžu zatieniť dub. Jeho korene budú získavať minerály z hlbín neprístupných pre iné rastliny. Búrky a nárazy vetra ho prakticky nedokážu zraziť.
Bylinožravce nemôžu spôsobiť významné poškodenie dubu kvôli jeho veľkosti. Dub však produkuje veľmi málo vyklíčených žaluďov a jeho rast trvá veľmi dlho.
Typickým R-stratégom je breza, ktorá nemôže konkurovať dubu ani v oblasti koruny, ani v sile koreňového systému. Ale jedna breza produkuje milióny semien nesených vetrom, ktoré sú rozptýlené na veľkej ploche. Len čo sa v dôsledku návalov vetra, požiarov alebo prirodzeného odumretia iného stromu objaví voľné miesto, vyklíči tam semienko brezy. Zvyčajne sa breze podarí úspešne vyrásť a vyprodukovať milióny ďalších semien, kým v blízkosti vyklíči dub alebo smrek a zničí ho tieňom svojej koruny.
Zo živočíchov môžeme uviesť ako príklad cicavce: hraboše a kone (obr. 1).
Hraboš rodí desiatky potomkov a je pripravený na rozmnožovanie už v prvom roku života, často sa však stáva obeťou predátorov a dokonca aj vlastných bratov. Len rýchle rozmnožovanie môže kompenzovať veľké straty a nízku dĺžku života hraboša.
Kôň naopak rodí jedno žriebä, aj keď nie každý rok, ale pri hľadaní potravy je schopný prejsť stovky kilometrov a nebezpečenstvo pre neho predstavuje len niekoľko predátorov. Prežitie druhu koní je určené práve individuálnou dokonalosťou každého organizmu.
Ryža. 1. Príklady K-stratégov (kôň - vpravo) a R-stratégov (hraboš myši - vľavo) medzi cicavcami
Medzi rybami existujú živé príklady rozdelenia v ekologických stratégiách.
Treska slúži ako potrava pre mnohé ryby a morské cicavce. Nemá ako utiecť pred predátorom alebo ochrániť svoje vajíčka, ale jedna jednotlivá treska vyprodukuje asi sto miliónov vajec ročne. Výsledkom je, že veľa vajíčok a dospelých jedincov stále prežíva, aby znovu porodili.
Ryža. 2. Príklady K-stratégov (žralok - vľavo) a R-stratégov (treska s vajíčkami - vpravo) medzi rybami
Opačná situácia je pozorovaná u žraloka modrého. Toto je jeden z najrýchlejších tvorov na svete. Vďaka svojej rýchlosti a sile nemá č prirodzených nepriateľov a problémy so získavaním potravy. Prináša len jedno dieťa za rok, ktoré nosí jediné vajíčko v reprodukčnom trakte (obr. 2).
K-stratégovia aj R-stratégovia teda úspešne prežívajú v prírode, využívajúc úplne odlišné ekologické stratégie.
Bibliografia
- A.A. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V. Včelár. Všeobecná biológia, ročníky 10-11. - M.: Drop, 2005. Stiahnite si učebnicu z odkazu: ()
- D.K. Beljajev. Biológia 10-11 ročník. Všeobecná biológia. Základná úroveň. - 11. vydanie, stereotypné. - M.: Vzdelávanie, 2012. - 304 s. (
27.Ekologické stratégie populácií (r- a k-life stratégie). Ich ekologický význam.
Adaptácie jedincov v populácii sú v konečnom dôsledku zamerané na zvýšenie pravdepodobnosti prežitia a zanechania potomstva. Medzi adaptáciami vyniká komplex nazývaný ekologická stratégia. Ekologická stratégia populácie je jej všeobecnou charakteristikou rastu a reprodukcie. To zahŕňa rýchlosť rastu jej jedincov, čas do dosiahnutia pohlavnej dospelosti, plodnosť, frekvenciu reprodukcie atď.
Existujú dve stratégie prežitia – stratégia p a stratégia prežitia k.
Ekologické stratégie populácií sú veľmi rôznorodé. Pri prezentovaní materiálu o raste populácie a rastových krivkách sa teda použili symboly r a K. Rýchlo sa rozmnožujúce druhy majú vysokú hodnotu r a nazývajú sa r-druhy. Ide spravidla o priekopnícke (často nazývané „oportunistické“) druhy narušených biotopov. Tieto biotopy sa nazývajú r-selektívne, pretože podporujú rast r-druhov.
Druhy s relatívne nízkymi hodnotami r sa nazývajú K-druhy. Ich miera rozmnožovania je citlivá na hustotu populácie a zostáva blízko rovnovážnej úrovne určenej hodnotou K. Tieto dva typy druhov používajú r-stratégiu a K-stratégiu, resp.
Tieto dve stratégie v podstate predstavujú dve rôzne riešenia toho istého problému – dlhodobého prežitia druhu. Druhy s g-stratégiou rýchlo kolonizujú narušené biotopy (odkrytá skala, lesné čistinky, vypálené plochy a pod.) ako druhy s K-stratégiou, pretože sa ľahšie šíria a rýchlejšie rozmnožujú. Druhy s K-stratégiou sú konkurencieschopnejšie a zvyčajne vytláčajú r-druhy, ktoré sa medzičasom sťahujú do iných narušených biotopov. Vysoký reprodukčný potenciál r-druhov naznačuje, že ak by sa nechali v akomkoľvek biotope, rýchlo by vyčerpali dostupné zdroje a prekročili podpornú kapacitu prostredia a následne by populácia zomrela. Druhy s r-stratégiou obsadzujú daný biotop jednu alebo najviac niekoľko generácií. Neskôr sa presťahujú na nové miesto. Jednotlivé populácie môžu pravidelne vymierať, ale druh sa pohybuje a prežíva. Vo všeobecnosti možno túto stratégiu opísať ako stratégiu „bojuj a uteč“.
Treba poznamenať, že rôzne populácie môžu využívať rovnaký biotop rôznymi spôsobmi, takže druhy s r- a K-stratégiou môžu koexistovať v rovnakom biotope. Medzi týmito extrémnymi stratégiami existujú prechody. Žiadny druh nepodlieha iba r- alebo iba K-selekcii. Vo všeobecnosti r- a K-stratégie vysvetľujú vzťah medzi rôznymi kvalitatívnymi charakteristikami populácie a podmienkami prostredia.
28. Krivky prežitia a prežitia organizmov v populácii, ekologický význam kriviek prežitia.
Životnosť je dĺžka existencie jednotlivca. Závisí to od genotypových a fenotypových faktorov. Existuje fyziologická, maximálna a priemerná dĺžka života. Fyziologická dĺžka života (PLS) je stredná dĺžka života, ktorú by mohol mať jedinec daného druhu, ak by ho počas celého života neovplyvňovali obmedzujúce faktory. Závisí len od fyziologických (genetických) možností organizmu a je možná len teoreticky. Maximálna dĺžka života (MLS) je dĺžka života, ktorú môže v skutočných podmienkach prežiť len malá časť jedincov. Veľmi sa líši: od niekoľkých minút v baktériách až po niekoľko tisíc rokov v drevinách (sekvoji). Spravidla platí, že čím väčšia rastlina alebo zviera, tým dlhšia je jeho životnosť, aj keď existujú výnimky (netopiere sa dožívajú až 30 rokov, čo je napríklad dlhšie ako život medveďa). Priemerná dĺžka života (ALS) je aritmetický priemer strednej dĺžky života všetkých jednotlivcov v populácii. Výrazne kolíše v závislosti od vonkajších podmienok, preto sa na porovnanie strednej dĺžky života rôznych druhov častejšie používa geneticky podmienený LRM.
Miera prežitia je absolútny počet jedincov (alebo percento z pôvodného počtu jedincov), ktorí prežili v populácii počas určitého časového obdobia.
Z = n/n 100 %,
kde Z je miera prežitia, %; n – počet preživších; N – počiatočná veľkosť populácie.
Prežitie závisí od viacerých dôvodov: vekové a pohlavné zloženie populácie, pôsobenie určitých faktorov prostredia atď. Prežitie možno vyjadriť vo forme tabuliek a kriviek prežitia. Tabuľky prežitia (demografické tabuľky) a krivky prežitia ukazujú, ako sa počet jedincov rovnakého veku v populácii znižuje so starnutím ľudí. Krivky prežitia sú konštruované pomocou údajov z tabuliek prežitia.
Existujú tri hlavné typy kriviek prežitia. Krivka I. typu je charakteristická pre organizmy, ktorých miera úmrtnosti je počas života nízka, no na konci života prudko stúpa (napríklad hmyz, ktorý uhynie po nakladení vajíčok, ľudia vo vyspelých krajinách, niektoré veľké cicavce). Krivka typu II je typická pre druhy, u ktorých úmrtnosť zostáva počas života približne konštantná (napríklad vtáky, plazy). Krivka typu III odráža hromadné úhyny jedincov v počiatočnom období života (napríklad veľa rýb, bezstavovcov, rastlín a iných organizmov, ktoré sa o svoje potomstvo nestarajú a prežívajú vďaka obrovskému množstvu vajíčok, lariev, semien atď.). .). Existujú krivky, ktoré kombinujú znaky hlavných typov (napríklad u ľudí žijúcich v zaostalých krajinách a niektorých veľkých cicavcov má krivka I spočiatku prudký pokles v dôsledku vysokej úmrtnosti bezprostredne po narodení).
Súbor vlastností populácie zameraný na zvýšenie pravdepodobnosti prežitia a zanechania potomstva sa nazýva ekologická stratégia prežitia. Toto je všeobecná charakteristika rastu a reprodukcie. To zahŕňa rýchlosť rastu jedincov, čas do dosiahnutia zrelosti, plodnosť, frekvenciu reprodukcie atď.
A.G. Ramensky (1938) teda rozlíšil hlavné typy stratégií prežitia medzi rastlinami: násilníkov, pacientov a experentov. Násilníci (siloviki) - potláčajú všetkých konkurentov, napríklad stromy tvoriace pôvodné lesy. Pacienti sú druhy, ktoré dokážu prežiť v nepriaznivých podmienkach („tieňomilné“, „slanomilné“ atď.). Exlerenty (výplne) sú druhy, ktoré sa môžu rýchlo objaviť tam, kde sú narušené pôvodné spoločenstvá – na čistinách a vypálených plochách, na plytčinách a pod.
Podrobnejšie klasifikácie tiež identifikujú ďalšie medzitypy. Predovšetkým je možné rozlíšiť ďalšiu skupinu pionierskych druhov, ktoré rýchlo obsadzujú novovznikajúce územia, kde ešte nebola žiadna vegetácia. Pionierske druhy majú čiastočne vlastnosti prieskumníkov – nízku konkurenčnú schopnosť, ale rovnako ako pacienti majú vysokú toleranciu k fyzikálnym podmienkam prostredia.
V roku 1967 R. MacArthur a E. Wilson pri analýze dynamiky počtu obyvateľov navrhli r- a K-koeficienty [MacArtur R.H., Wilson E.O., 1967]. Nebudeme uvažovať o ich matematickom význame, ale použijeme tieto koeficienty na označenie dvoch stratégií evolučného vývoja živých bytostí.
Stratégia r predpokladá rýchlu reprodukciu a krátku dĺžku života jedincov a stratégia k implikuje nízku mieru reprodukcie a dlhý život. V súlade s r-stratégiou sa populácia vyvíja v prelomových obdobiach svojej histórie, kedy sa mení vonkajšie prostredie, čo prispieva k vzniku nových charakteristík a podchyteniu nových oblastí. K-stratégia je typická pre prosperitu populácie na už zachytenom území a za relatívne stabilných podmienok. Je zrejmé, že pravdepodobnosť inovácie v populácii bude vyššia, čím rýchlejšie sa reprodukuje a čím častejšie dochádza k výmene generácií, t.j. kratšia životnosť jednotlivcov. Na vyriešenie problému prechodných foriem r-stratégia nestačí, je vhodné ju doplniť ešte o jednu vlastnosť, a to zvýšenú životaschopnosť, resp. najlepšie vlastnosti v boji o existenciu, v krátkom (v porovnaní s K-stratégiou) časovom období, ktoré príroda vyčlenila pre život jednotlivca. To je vo všeobecnosti logické: musíte platiť za zvýšenie vitality, ako aj za plodnosť a táto platba je skrátením strednej dĺžky života. Ak sa zvýši životaschopnosť jedincov s r-stratégiou, mohlo by to kompenzovať uvedené nevýhody prechodných foriem spojených s tvorbou Nová funkcia. V dôsledku toho by prežili boj o existenciu. Po akceptovaní toho, že schopnosť meniť r- a K-stratégie je jedným z mechanizmov biologickej evolúcie, prichádzame k otázke: ako presne to funguje? Aby sme zostali v rámci koncepcie evolúcie ako konsolidácie náhodne vznikajúcich nových charakteristík prostredníctvom prirodzeného výberu, musíme tiež akceptovať, že striedanie stratégií prebieha bez akéhokoľvek vzoru a tí, ktorí si zvolia stratégiu, ktorá je pre nich vhodnejšia. dané podmienky prostredia prežijú. V najjednoduchšom prípade musí existovať jeden gén alebo koordinovaná skupina génov, ktorých spôsob fungovania určuje výber stratégie.
Reprodukcia je produkcia potomstva akýmkoľvek spôsobom dostupným pre telo.
Biologický význam
Biologický význam rozmnožovania a súvisiacich procesov je dosť rôznorodý. Sú to: po prvé, rozmnožovanie počtu druhov a jeho zvyšovanie, na rozdiel od prirodzenej úmrtnosti, požieranie predátormi a iné problémy. Po druhé, poskytuje nové genetické kombinácie a možnosť objavenia sa nových vlastností u potomstva, čo umožňuje evolučný vývoj skupiny. Okrem toho sa pri rozmnožovaní často rieši problém usadzovania sa vo vesmíre (najmä pri sedavých druhoch), prežívanie obdobia nepriaznivé podmienky(najčastejšie v štádiu pokojových vajíčok) a môže dôjsť k prístupu k novým zdrojom potravy (dostupné len mláďatám alebo larvám, nie však dospelým organizmom).
Problémy a adaptácie.
Len málo organizmov, väčšinou primitívnych, sa dokáže pasívne rozmnožovať (napríklad pri roztrhnutí). Navyše táto metóda (asexuálna, známa aj ako vegetatívne rozmnožovanie) nezabezpečuje jednu z hlavných funkcií – objavenie sa nových vlastností u potomkov, ktoré by mohli poskytnúť materiál pre ďalší vývoj. Preto je pre zvieratá spravidla hlavnou vecou sexuálnej reprodukcie. Vyžaduje: vývoj špeciálnych orgánových systémov na dozrievanie zárodočných buniek, zabezpečenie párenia týchto buniek (mužských a samičích) od rôznych jedincov, zabezpečenie výživy týchto buniek pre vývoj a rast embrya a často aj ďalšiu starostlivosť. pre mladých, kým nezískajú nezávislosť.
Prinajmenšom nastáva niekoľko rôznych ťažkých chvíľ. Jednak sedavé (najmä prisaté) organizmy musia nejakým spôsobom vyriešiť problém s hľadaním partnera a párením (na prvý pohľad prakticky neriešiteľným, najmä pri nízkej hustote populácie). Po druhé, mláďatá, ktoré sa objavujú počas reprodukcie, sú v každom prípade veľmi odlišné od dospelých - sú mnohonásobne menšie, čo si vyžaduje vývoj nových životných stratégií (iné mechanizmy výživy, ochrana pred predátormi, osmoregulácia atď.). Nakoniec je potrebné vyriešiť otázky súvisiace s rastom mláďat - teda špeciálne navrhnúť všetky konštrukcie, vrátane skeletových, tak, aby mohli viac-menej kontinuálne rásť, v konečnom dôsledku sa mnohonásobne zväčšovať. Je však zrejmé, že všetky tieto problémy sa zvieratám podarilo úspešne vyriešiť a líšia sa skôr mechanizmy ich riešenia.
K- a R - reprodukčné stratégie
Stratégie reprodukcie a starostlivosti o potomstvo sa stali predmetom jednej zo všeobecných ekologických teórií – teórie R- a K- stratégií. Predpokladá sa, že všetky organizmy tiahnu k jednej z týchto dvoch reprodukčných stratégií. K-stratégovia (zvyčajne veľké zvieratá, ktoré dominujú stabilným biotopom a zavedeným spoločenstvám, napríklad slony) sa pomaly rozmnožujú a produkujú málo, ale veľkých potomkov, ktoré sú obklopené pozornosťou a starostlivosťou. Naopak, R-stratégovia (spravidla malé živočíchy narušených biotopov, napr. potkany) sa rýchlo a vo veľkom množia, ale málo sa starajú o svoje potomstvo, čo je sprevádzané vysokou dojčenskou úmrtnosťou (vysoká je aj ich úmrtnosť v dospelosti) . Stratégia K je výnosnejšia v podmienkach, kde je blahobyt obyvateľstva určovaný najmä konkurenciou a stratégia R je výnosnejšia v podmienkach silného vplyvu drsných podmienok. U ľudí sa rôzne stratégie prejavujú aj v rámci druhov: v mestských populáciách (najmä v ekonomicky vyspelých krajinách) sa ľudia rozmnožujú pomaly (sotva zabezpečujú reprodukciu), no investujú veľa peňazí do údržby, výchovy a vzdelávania detí. Naopak, v chudobných poľnohospodárskych krajinách trópov sa ľudia rýchlo a aktívne rozmnožujú bez toho, aby mali prostriedky slušne obliekať, obúvať, vzdelávať a niekedy aj nakŕmiť svoje deti, čo často vedie k vysokej dojčenskej úmrtnosti, ale môže byť sprevádzané aj tzv. prudké ohniská v počtoch (ktoré, mimochodom, čiastočne pretrvávajú nízky levelživot v týchto krajinách).
Celá táto teória však bola vyvinutá predovšetkým pre suchozemské stavovce (a čiastočne aj pre vyššie suchozemské rastliny). V prostredí vodných bezstavovcov fungujú mierne odlišné vzorce. Najčastejšie (najmä v mori) sa deje opak – veľké a mohutné organizmy uvoľňujú milióny mikroskopických rozptýlených vajíčok alebo lariev; malé hydrobionty sa rozptýlia samy a produkujú oveľa menej potomkov. Vysvetlime si to na príkladoch.
Porovnávací prehľad rozmnožovania rôznych taxónov
Jednobunkové riasy. V každej skupine jednobunkových rias existujú dva typy reprodukcie - vegetatívna a sexuálna. Vegetatívne - delenie buniek v dôsledku mitózy. Keď sú bunky jednobunkových rias zásobené zdrojmi, reprodukujú sa primárne vegetatívne a veľkosť populácie sa zvyšuje exponenciálne. V nepriaznivých podmienkach pre vegetatívne delenie alebo v dôsledku iných príčin dochádza u rias k sexuálnemu rozmnožovaniu (meióze), pri ktorej sa vytvárajú samčie a samičie gaméty, po ktorých splynutí vzniká bunka s „novým“ genotypom. Životné cykly jednobunkových rias patriacich do rôznych fylogenetických skupín sa líšia. Cykly mnohých rias zahŕňajú pokojové štádiá - (pokojové bunky, spóry, cysty atď.), aby prežili nepriaznivé podmienky.
Bezstavovce. Predpokladá sa, že počiatočný (pre vodné, predovšetkým morské bezstavovce) typ reprodukcie je nasledujúci. Približne v rovnakom čase všetci dospelí muži a ženy v veľké množstvá Svoje reprodukčné produkty (vajíčka a spermie) zametajú priamo do vody, ktoré sa sami (ak majú šťastie) nájdu vo vodnom stĺpci a spária sa. Toto sa nazýva vonkajšie oplodnenie. Samotné telo môže byť neaktívne alebo sedavé. Z oplodnenej zygoty vyrastie mikroskopická planktónová larva, čo je celkom dosť dlho pláva vo vodnom stĺpci, usadzuje sa s prúdmi, prechádza rôznymi premenami a prípadne prechádza na vonkajšiu výživu (najčastejšie fytoplanktón – tzv. planktotrofná larva). Larva, ktorá vyrastá a pripravuje sa na prechod na dospelý životný štýl, sa usadí na vhodnom spodnom substráte a získa vlastnosti dospelého jedinca, dosiahne makroskopickú veľkosť a pokračuje v raste po dlhú dobu. Tento typ rozmnožovania a vývoja umožňuje riešiť všetky problémy osídľovania a vnútrodruhovej konkurencie práve prostredníctvom lariev (a dospelí jedinci môžu byť aj prisadnutí - nepotrebujú sa priamo stretávať). Na druhej strane je tento prístup sprevádzaný enormnou mortalitou ako medzi gamétami, tak aj medzi larvami, čo si vyžaduje ich masívne hromadenie a uvoľňovanie a mimoriadne dôležitá je synchronizácia dozrievania a uvoľňovania zárodočných buniek u rôznych jedincov populácie. Dosahuje sa to uvoľňovaním signálnych látok do vody, čo stimuluje jedincov, aby uvoľnili do vody všetky vopred nahromadené gaméty. Masové trenie sa zvyčajne vyskytuje raz ročne av mnohých organizmoch raz za život. Ako je ľahké pochopiť, táto stratégia je vhodná pre relatívne veľké, masívne, masívne a sedavé organizmy: polypy, špongie, mäkkýše, veľké mnohoštetinavce, ostnatokožce a kôrovce. Vo všeobecnosti sa na mori táto možnosť považuje za najtypickejšiu.
A tiež malé a mobilné bezstavovce (perloočky a veslonôžky, niektoré malé mnohoštetinavce, máloštetinavce, slimáky) si nemôžu dovoliť masívne vypúšťanie gamét do vody (jednoducho nemajú dostatok hmoty) a využívajú vnútorné oplodnenie: nachádzajú sa navzájom a pária sa, potom samica spravidla nejaký čas nosí vyvíjajúce sa vajíčka v sebe (čo znižuje ich úmrtnosť). Rodia sa buď pasívne vajíčka chránené špeciálnou škrupinou, alebo už aktívne larvy. Larvy najčastejšie vedú životný štýl podobný dospelým; ale sú často mobilnejšie, čo obyvateľstvu poskytuje lepšiu distribúciu v priestore. Niekedy sa v tomto prípade larvy bentických organizmov na určitý čas stanú planktónnymi. Často (napríklad u máloštetinavcov) neexistujú vôbec žiadne larvy a mláďatá sú štruktúrou a životným štýlom podobné dospelým (priamy vývoj). To všetko umožňuje vytvárať o niekoľko rádov menej reprodukčných produktov, čím sa znižujú reprodukčné náklady, a zároveň sa množia po celý rok bez obáv zo synchronizácie plodenia. Často sa larva pri narodení dodáva s rezervou živiny, dostatočná na prechod celého života jej šírenia lariev a vôbec sa neživí (lecitotrofná larva).
IN sladké vody rozmnožovanie podľa prvého typu (s vonkajším oplodnením a dlhým planktónovým larválnym štádiom) je komplikované osmotickými problémami: osmoregulácia plávajúcich gamét a planktónových lariev sa ukázala ako mimoriadne nepohodlná a väčšina ešte nižších bezstavovcov využíva vnútorné oplodnenie – a žiadne ďalšie planktónové larvy. Spravidla sa znášajú dosť veľké vajíčka - v malom množstve, ale so slušnou zásobou živín, čo umožňuje organizmu do značnej miery lecitotrofný a vyliahnuť sa, už dosť makroskopický a s vyvinutým osmoregulačným systémom. Toto je cesta sladkovodných červov, slimákov a väčšiny kôrovcov. Veslonôžky (ako Cyclops) majú stále planktónovú larvu (nauplius), ale relatívne krátko žijúcu, ktorá rýchlo dosiahne definitívny (dospelý) vzhľad v sérii po sebe nasledujúcich moltov.
Hmyz ako skupina ako celok je suchozemský a vysoko mobilný práve v štádiu dospelosti (imago), keď sa vyvíja. vodné prostredie vyvinuli vlastnú stratégiu reprodukcie a životného cyklu. Funkciu šírenia (ako aj párenie a kladenie vajíčok) prenechali dospelým jedincom a larvy, ktoré žijú vo vode (a zvyčajne oveľa dlhšie ako dospelí), sú zodpovedné za výživu, rast (a akumuláciu živín v tele), ako aj prežitie vo vode v období nepriaznivých pre život na súši (hlavne v zime). Larvy hmyzu, aj keď sa vyliahnu z vajíčok, sú makroskopické, schopné samostatnej výživy a majú úplne dokonalý systém sladkovodnej (a niekedy aj brakickej vody) osmoregulácie. Je zaujímavé, že dospelí jedinci niektorých skupín (májky, potočníky, chironomidy, niektoré kamienky) sa vôbec nekŕmia a žijú veľmi krátko a na úspešné rozmnožovanie sa využíva ich synchronizovaný let z vodných plôch. Dospelý hmyz u iného ako hmyzu je teda funkčne ekvivalentný reprodukčným produktom (gamétam) u mnohých morských bezstavovcov.
V niektorých skupinách bezstavovcov (častejšie v sladkých vodách ako v morských) je rozšírený hermafroditizmus - keď sa u každého jedinca tvoria mužské aj ženské reprodukčné orgány a gaméty. Napríklad všetky pľúcne slimáky (Pulmonata), máloštetinavce a mreny sú hermafrodity. Pri párení môže organizmus vystupovať ako samec aj samica a často aj ako obaja naraz (vtedy sa pozoruje vzájomné oplodnenie). Biologický význam hermafroditizmu (teda kultivácie dvojitého súboru orgánov v každom tele) nie je celkom jasný. Niekedy (ale zjavne zriedkavo) dochádza k samooplodneniu - to čiastočne porušuje samotnú myšlienku sexuálnej reprodukcie (keďže organizmus sa kríži sám so sebou), ale umožňuje jedinému jedincovi porodiť novú populáciu na novom mieste. .
Ešte menej bežné ako hermafroditizmus u zvierat dochádza k nepohlavnému rozmnožovaniu, pri ktorom sa matky skutočne klonujú a produkujú geneticky identické samice. Táto situácia je typická najmä v obdobiach prepuknutia počtov malých sladkovodných bezstavovcov – najmä dafnií a vírnikov v letné obdobie. V každom prípade ide o dočasné opatrenie, ktoré skôr či neskôr (zvyčajne na jeseň) ustúpi normálnemu sexuálnemu rozmnožovaniu. U jednobunkových prvokov (rovnako ako u rastlín) je však najčastejšie nepohlavné rozmnožovanie, vďaka ktorému dochádza k hlavnému rozmnožovaniu druhov.
Ryby. Ryby majú spravidla vonkajšie oplodnenie, ktoré sa však vykonáva pri osobnom stretnutí rodičovských jedincov (samica kladie vajíčka a samec ju ihneď zalieva mliekom). V súlade s tým ryby kladú vajíčka, zvyčajne dosť malé a dovnútra veľké množstvá. Počet vajec je v priemere niekoľko tisíc, ale medzi rôznymi druhmi sa značne líši: od 10 do 30 kusov (pri lipkavec) po 10 až 100 miliónov (v tuniakoch, treskách a mnohých ďalších veľkých morská ryba). Vajíčka zároveň nesú určitú zásobu živín, čo umožňuje vyliahnuť z vajíčok plne sformovaný poter, schopný plávať a kŕmiť sa. Rybí poter nezvláda žiadne nové prostredia, ale zachytáva potravinové spektrá, ktoré sú zvyčajne pre dospelé ryby nedostupné: môžu sa živiť zooplanktónom a meiobentosom. Je pravda, že nie je jasné, či ryba ako celok má z tejto okolnosti veľký úžitok, alebo či je to nevyhnutné opatrenie (keďže rybie potery nie sú schopné jesť nič iné kvôli svojej malej veľkosti).
Niektoré druhy rýb však majú dosť bizarné formy rozmnožovania a ochrany potomstva. Najznámejšie sú sťahovavé ryby, ktoré v záujme rozmnožovania menia svoje prostredie. Losos a jeseter žijú ako dospelí v moriach a neresia sa v riekach (kde vznikli) a ich mláďatá, prispôsobené sladkovodnej osmoregulácii, zostávajú nejaký čas v riekach a až potom zostupujú do mora. Lososy zároveň predvádzajú zázraky hrdinstva, prekonávajú pereje horských riek tajgy; a čoskoro po neresení uhynú - priamo v riekach, čím sa výrazne zvýši ich saprobita. Ukazuje sa, že ide o jedinečný spôsob nasýtenia biotopu mláďat organickou hmotou. Ďalšou otázkou je, ako efektívne.
Naopak, úhor pláva z riek do Sargasového mora, aby sa rozmnožil, a jeho európska populácia za týmto účelom prekonáva (po prúde) takmer celý Atlantický oceán. Mláďatá (opäť s tokom, ale iným spôsobom) sa vracajú do európske rieky. Zdá sa, že to nemá veľký zmysel. Predpokladá sa, že ultradlhé migrácie úhorov odrážajú kontinentálny drift, počas ktorého sa Atlantik postupne rozširuje a úhory musia s každým miliónom rokov plávať ďalej a ďalej do svojho domovského mora.
Niektoré skupiny rýb prijali explicitnú stratégiu K, najmä prostredníctvom viviparity. V tomto prípade je oplodnenie vnútorné, počet potomkov je oveľa menší, ale v okamihu, keď vstupujú do vody, sú väčšie a životaschopnejšie. Najznámejším príkladom je viviparous akvarijné ryby Peciliidae (gupky a iné platy). Všetci akvaristi vedia, že ich chov je oveľa jednoduchší ako akékoľvek iné ryby. Napríklad žraloky konajú podobným spôsobom - kladú veľmi málo vajec (zvyčajne 5-30), ale veľmi veľké. žralok veľrybý až 60 cm (!) v priemere, čo im umožňuje vyliahnuť veľmi veľké ryby.
Obojživelníky. Obojživelníky majú vnútorné oplodnenie a kladú pomerne veľké vajíčka – a vždy do vody. Rovnako ako hmyz, väčšina obojživelníkov je amfibiotická – to znamená, že sa rozmnožujú vo vode a majú larvy podobné vodným rybám (pulce), hoci dospelé zvieratá väčšinu svojho života žijú na súši. Vo všeobecnosti sa tu môžeme baviť aj o zachytávaní nových biotopov a zdrojov potravy pulcami - to je všeobecne pravda, ale v skutočnosti to odráža globálnu menejcennosť celej triedy - obojživelníky jednoducho nevedia, ako inak.
Raci a starostlivosť o ženu. U mnohých kôrovcov, najmä vyšších, sú dospelí jedinci tak dobre chránení chitínovou schránkou, že sa nemôžu spáriť, iba ak sa samica vyperie. Samec pripravený na párenie si preto musí nielen nájsť samičku vlastného druhu, ale aj počkať, kým sa vytopí, čo sa môže stať napríklad o niekoľko týždňov. Okrem toho musíte počkať nablízku a nehľadať samicu prelínania - pretože počas a po prelínaní sa zvieratá stávajú mimoriadne zraniteľnými a snažia sa prelínať v spoľahlivých prístreškoch (kde je ťažké ich nájsť). Preto napríklad medzi kamčatskými krabmi dospelí samci okolo seba zhromažďujú niekoľko samíc (hárem) a „pasú“ ich, pária sa s tými, ktorí sa preperli, a chránia ich pred zožratím (predovšetkým inými samicami z ich vlastného háremu). Takáto životne dôležitá starostlivosť o samicu má len málo spoločného s ľahkomyseľným „dvochom“ stavovcov. Situáciu ešte viac komplikuje fakt, že ak sa samec sám preženie, môžu ho okamžite zožrať aj jeho samice, takže je nútený opustiť svoj hárem a starostlivo sa ukryť.
Harpakticídy a pedofília. Tieto malé veslonôžky majú slabý sexuálny dimorfizmus a ich medzidruhové rozdiely sú malé; a zmeny súvisiace s vekom (od kopepoditových štádií mláďat po sexuálne zrelé) sú slabo viditeľné. Ale pud párenia samcov je veľmi silný. Preto samec pripravený na párenie, prehrabávajúci sa v spodnom bahne pri hľadaní sexuálneho partnera, neprejavuje žiadnu selektivitu a pári sa takmer s nikým – so samicou vlastného druhu (ak bude mať šťastie!), alebo so samcom, alebo s kopepoditom (teda mladým jedincom), alebo s kôrovcom úplne iného druhu. Niekedy je ich podobná aktivita mylne považovaná za pokus zjesť partnera, ale toto je pokus o kopuláciu. V páriacom stave plávajú kôrovce pomerne dlho a ak je v pozícii samice aj samec, môže si medzitým uloviť aj partnerku na párenie; Niekedy to vedie k pomerne dlhým reťazcom jedincov, z ktorých sa pária len niektoré.
Slimáky a skupinové párenie. Pľúcne sladkovodné slimáky sú hermafrodity a u niektorých z nich je určenie pohlavia počas párenia priamo určené polohou samotného zvieraťa - približne podľa zásady „kto je navrchu, je samec“. Napríklad riečne kalichy ( Ancylus fluviatilis), aby sa spárili, jednoducho sa plazia jeden na druhého a potom zavesia kopulačné orgány. Táto situácia nebráni ďalšiemu poháru, aby sa plazil po vrchu a kopuloval s pohárom pod ním atď. V dôsledku toho sa môže vytvoriť hromada kopulujúcich jedincov, z ktorých ten najnižší pôsobí iba ako žena a najvyšší ako muž a všetci ostatní pracujú s oboma orgánovými systémami (na rozdiel od hlúpych harpakticídov, ktoré dokážu iba napodobňovať podobná situácia). Potom sa všetci odplazili a zniesli vajíčka.
Bonellia a určenie pohlavia osudom. V prisadnutom morskom echiurid Bonellia, planktónna larva, idúca do otvoreného plávania, ešte nemá konkrétne pohlavie, ale už má nielen rozptýlenie, ale aj sexuálnu úlohu - hľadanie samice. Ak sa larve podarí nájsť dospelú samicu bonellia, prenikne do nej a vyvinie sa z nej samec (ktorý potom žije vo vnútri samičky po zvyšok života a oplodňuje ju). Ak sa samica nenájde, larva sa nakoniec usadí na dne a sama sa stane samicou.
Načítava...
