научная статья по теме НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЛОДОВИТОСТИ У ЖИВОТНЫХ Биология

Текст научной статьи на тему «НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЛОДОВИТОСТИ У ЖИВОТНЫХ»

УСПЕХИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ, 2015, том 135, № 3, с. 227-233

УДК 573.2

НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЛОДОВИТОСТИ

У ЖИВОТНЫХ

© 2015 г. А. Ф. Алимов

Зоологический институт РАН, Санкт-Петербург E-mail: alimov@zin.ru

Зависимость массы потомков от массы самок у беспозвоночных и позвоночных животных может быть описана уравнениями степенной функции с показателями степени, близкими к единице. Удельная плодовитость у животных снижается с увеличением массы самок. Предложено понятие интенсивности плодовитости - количество потомков, произведенных одной самкой за год, и коэффициента интенсивности плодовитости - плодовитость за год самки с массой 1 г. Величина коэффициента плодовитости снижается в процессе эволюции.

Ключевые слова: плодовитость, удельная плодовитость, интенсивность плодовитости.

ВВЕДЕНИЕ

Размножение - одна из важнейших функций жизни и развития животных, обеспечивающая существование особей и популяций конкретных видов. Плодовитость животных позволяет оценивать их репродуктивные потенции, а значит и динамику численности популяций отдельных видов. Под плодовитостью особи понимается количество потомков, приходящихся на одну самку.

На примере многочисленных представителей животного мира было показано, что все основные функции организмов (скорости роста, дыхания, метаболизма, питания и т.п.) закономерно связаны с массой животных. Рассмотрим, как плодовитость у животных связана с их массой. В литературе по плодовитости самых разных животных крайне редко приводятся сведения о массе родителей и их потомков. Обычно публикуют, особенно по отношению к потомкам, их линейные размеры. Правда, имеется много уравнений, рассчитанных для различных видов, связи массы с линейными размерами. Для определения массы особей по их линейным размерам в этой работе такие уравнения не были использованы.

СВЯЗЬ МАССЫ ПОТОМКОВ С МАССОЙ РОДИТЕЛЕЙ

Рассмотрим массу потомков и массу взрослых особей, достигших половой зрелости. При этом масса потомков оценивалась: для рыб и ракооб-

разных как масса выметываемой икры или яиц, для птиц - масса отложенного яйца, для млекопитающих - масса рожденного детеныша.

В исследовании использовались материалы из работ: П.И. Жукова (1965), М.Б. Ивановой (1985), Н.Н. Хмелевой, А.П. Голубева (1984), Н.Н. Хмелевой (1988), В.А. Паевского (1991, 2008), В.Р. Дольника (1995), А.Ф. Алимова, Н.Г. Богуцкой (2003), Э.В. Ивантера (2014), (Ivanova, Vassilenko, 1987), (Western, Ssemakula,1982). Кроме того, отдельные сведения были взяты из многотомни-ка "Жизнь животных" (1971), "Биологического энциклопедического словаря" (1986) и из Интернета (особенно о массах детенышей мелких млекопитающих). Далее для всех исследованных животных: Wad - масса родителей, Wo - масса потомков.

В результате исследования 210 экземпляров, относившихся к 18 видам пресноводных рыб массой от 9 г до 6 кг (от уклейки до стерляди и щуки) было показано, что связь между массой самок и массой икры (рис.1) может быть описана простым уравнением:

lgWo = 0.924 • lgWad - 0.836,

Wo= 0.146 • Wad0 92, R2 = 0.86. (1)

Массы яиц и самок были изучены у 70 видов птиц, различавшихся по массе половозрелых особей в 9000 раз (масса корольков - около 10 г, масса страусов - близка к 90 кг). Среди изученных птиц яйца по массе различались почти в 1200 раз

•1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Рис. 1. Зависимость логарифма массы икры (lgWo) от логарифма массы самки (lgWad) для пресноводных рыб.

♦ ♦ ♦♦ X *

♦ ♦

♦ ' 1 1 2 3 1 1*1 4 5 6

I

1 О -1

Рис. 2. Зависимость логарифма массы яйца (lgWo) от логарифма массы самки (lgWad) у птиц.

(от 1.3 г до 1.5 кг). Полученные данные, приведенные на рис. 2, могут быть описаны уравнением:

^о = 0.723■lgWad -0.617, Wo = 0.245■Wad0.75, Я2 = 0.96.

(2)

Масса новорожденного млекопитающего также зависит от массы самки. Это было показано на примере 50 видов животных, относящихся к 7 отрядам (рис. 3). Среди изученных животных масса самок различалась почти в 100 000 раз (от 4 г у мелких насекомоядных до 60 т у некоторых китов). Связь массы новорожденного детеныша с массой самки у млекопитающих может быть выражена уравнением:

^о = 0.996 • lgWad - 1.44, Wo= 0.036 • Wad0.996, Я2 = 0.93.

(3)

Необходимо отметить, что в представленные данные не были включены медведи. Масса мед-

ведиц, как бурых, так и белых, достигает 350 кг, а масса новорожденных медвежат не превышает 300 - 600 г (менее 1% массы самки). Такие малые размеры медвежат связаны с тем, что медвежата рождаются зимой в берлоге, и медведица кормит их в период зимней спячки. Также не включены кенгуру и опоссумы: их потомки очень малы по массе и сразу помещаются в карманы самок, где живут до выхода из сумки.

Анализ данных (рис.1 - 3) и соответствующих уравнений, позволяет утверждать, что у позвоночных животных масса новорожденных детенышей или икры увеличивается пропорционально массе самок. Важно оценить удельную плодовитость, т.е. долю массы потомка от массы матери. Это нетрудно рассчитать в пределах изученных масс, используя уравнения (1) - (3). Масса икры у рыб в среднем составляет 12% от массы самки (мин. - 2.2%, макс. - 28%). Масса яйца у птиц в среднем - 7% (от - 1.5% до - 22%)

Рис. 3. Зависимость логарифма массы новорожденного (lgWo) от логарифма массы самки (lgWad) для разных видов млекопитающих.

lgWad

Рис. 4. Зависимость логарифма массы новорожденного потомка (logWo) от логарифма массы самки (lgWad) у различных видов ракообразных ( по данным Н.Н. Хмелевой, А.П. Голубева, 1984).

Как видно из рис. 5, данные для ракообразных совпадают с данными для позвоночных животных. Это позволяет считать, что такая связь между массами потомков и взрослых животных, скорее всего, справедлива для всего животного мира, и может быть для изученных представителей животного мира описана уравнением:

lgWo = 0.746 • lgWad - 1.205,

Wo = 0.062 • Wad0 75, R2 = 0.74. (5)

Часто отношение массы икры, яиц или рожденных потомков к массе самок называют репродуктивным усилием. Из формулы (5) следует, что удельная плодовитость для изученных беспозвоночных и позвоночных животных в среднем близка к 6%.

Конечно, для оценки плодовитости особей простое сравнение массы икры, яйца или новорожденного детеныша с массой самок не совсем корректно. Особенно это справедливо по отношению к рыбам и целому ряду беспозвоночных, поскольку масса

от массы самки, у млекопитающих - в среднем -5% (от -2% до - 12%), соответственно.

К сожалению, для беспозвоночных животных крайне редко приводятся сведения о массе взрослых особей и особенно массе яиц или икры. Обычно приводят данные о количестве яиц в кладке и линейных размерах взрослых особей. В дальнейшем, для сравнения плодовитости у позвоночных и беспозвоночных животных, были использованы немногочисленные, но, по-видимому, наиболее надежные данные для 12 видов, относящихся к 9 отрядам ракообразных (Хмелева, Голубев, 1984; Иванова, 1985; Хмелева, 1988), включая речных раков (рис. 4). Рассчитано уравнение:

^о = 0.84■lgWad - 1.458, Wo = 0.034■Wada84 , Я2=0.86. (4)

Аналогичного вида уравнение ^о = 0.19Wad, массы в мкг) было получено для планктонных ракообразных пресных вод (Иванова, 1985).

Рис. 5. Зависимость логарифма массы потомка (lgWo) от логарифма массы самки (lgWad) для всех изученных животных (см. рис. 1-4).

мальков, только вышедших из икры, для отдельных видов обычно не известна и, вряд ли станет известна в обозримом будущем. Вероятно, более корректно оценивать потенциальные возможности воспроизводства потомков разными животными, учитывая не только соотношение масс родителей и потомков, но и количество потомков в помете, частоту пометов в течение года, влияние условий среды на изменение процессов воспроизводства поколений. Таким образом можно более надежно исследовать плодовитость животных, которая определяет динамику численности популяций и сообществ животных.

ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЛОДОВИТОСТИ

Рассмотрим массу рожденных за год потомков, приняв для конкретных видов во внимание время наступления половой зрелости, количество пометов за год и число детенышей в помете у одной самки - М = Wo • N • п, где: М - масса потомков за год, г; N - количество их в помете; п - число пометов за год. При этом учитывалось, что некоторые животные размножаются не каждый год. Например, медведи и некоторые виды китов размножаются раз в два или три года. Результаты приведены на рис. 6-9.

Рассчитаем параметры а1 и Ь по уравнению М = a1WadЬ для разных представителей животного мира:

а1 b

Fish 13.3 0.9

Aves 3.2 0.6

Mammalia 0.8 0.7

Crustacea 30 0.8

Коэффициент а1 - назовем коэффициентом интенсивности плодовитости у животных, который показывает массу потомков, рожденных одной самкой массой 1 г за год. Значение коэффициента Ь у изученных животных, с учетом возможных неточностей и правил округления, можно принять в первом приближении за 1. Значения коэффициентов а1 показывают, что наибольшая интенсивность плодовитости - у ракообразных, наименьшая - у млекопитающих (рис. 10).

Автор принял положение, высказанное А.И. Зо-тиным и А.А. Зотиным (1999) на основании гипотез В.С. Ивлева (1959) и В.Р. Дольника (1968), что арогенез связан с усилением энергетического обмена организма. Величина обмена в свою очередь связана с массой организма. Для сравнения обмена у разных организмов используется коэффициент интенсивности обмена. Он был положен в основу количественной характеристики прогрессивной эволюции. Зотины ввели понятие коэффициента упорядоченности (Сг), рассчитываемого с использованием коэффициента интенсивности обмена. Коэффициент упорядоченности показывает степень удаленности от равновесия, т.е. собственно прогрессивную эволюцию. При этом было принято, что величина показателя степени в уравнениях связи скорости обмена от массы для всех организмов - 0.75, и сделаны соответствующие пересчеты значений коэффициентов интенсивности обмена для самых разных представителей животного мира.

В дальнейшем значения указанных коэффициентов для разных организмов были взяты мною из книги Зотиных (1999). Используя значения коэффициентов интенсивности плодовитости (а1) и упорядоченности (Сг), была предпринята

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»