Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.980 RSS
←   Декабрь 2008   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.980 подписчиков
+2 за неделю
←   Все выпуски   →

Самцам выгодно быть крупными только при дефиците самок


Эволюция как сопротивление энтропии

Эволюция как сопротивление энтропии

Биологическая эволюция не просто создает новые формы — она создает формы, устойчивые к дальнейшей эволюции.

Статья доктора биологических наук Виктора Щербакова

Самцам выгодно быть крупными только при дефиците самок

08.12.2008

Самка ядовитого австралийского паука Latrodectus hasselti поедает своего крошечного полового партнера сразу после спаривания. Фото с сайта www.physorg.com
Самка ядовитого австралийского паука Latrodectus hasselti поедает своего крошечного полового партнера сразу после спаривания. Фото с сайта www.physorg.com

У многих видов пауков размеры самцов сильно варьируют. Причины этой вариабельности оставались неясными. На примере австралийской черной вдовы (Latrodectus hasselti) удалось показать, что при недостатке самок в выигрыше оказываются крупные самцы, способные отогнать от самки конкурентов, а при избытке самок преимущество получают мелкие, быстро созревающие самцы. В течение сезона соотношение самцов и самок в популяции колеблется, что способствует поддержанию высокого уровня полиморфизма среди самцов.

У многих пауков, в том числе у ядовитых черных вдов (род Latrodectus) широко распространен так называемый сексуальный каннибализм: самка съедает своего партнера во время или сразу после спаривания. Самцы во многих случаях не пытаются сопротивляться, а иногда даже нарочно «подставляются» под челюсти супруги — это позволяет им продлить спаривание и снизить вероятность того, что самка в дальнейшем спарится с другим самцом.

Несмотря на кровожадные повадки самки, самцы активно конкурируют друг с другом за право первым приблизиться к ней. На паутине самки австралийской черной вдовы Latrodectus hasselti могут собраться до шести самцов, каждый из которых пытается отогнать конкурентов и первым добиться благосклонности партнерши. А ведь это хищное чудовище нужно еще и соблазнить: ритуал ухаживания длится в среднем 4,6 часов, если самец соблазняет самку в одиночестве, и не менее 50 минут, когда самцов несколько.

У самца Latrodectus hasselti нет шансов спариться за свою жизнь более чем с одной самкой. Поэтому и копулятивные органы у него одноразовые. Самцы пауков используют в качестве копулятивных органов вторую пару конечностей (педипальпы), на концах которых находятся резервуары для хранения спермы. Задача самца — вставить свои педипальпы в специальные карманы (семяприемники, или сперматеки) на брюшной стороне тела самки. При этом концевой склерит (скелетная пластинка) педипальпы отрывается и остается в семяприемнике, выполняя роль «затычки». Самка в дальнейшем может спариться и с другими самцами, однако благодаря затычке отцом подавляющего большинства (около 90%) паучат будет ее первый партнер. Неудивительно, что самцы проявляют наибольший интер! ес к девственным самкам, которые к тому же выделяют летучие вещества (феромоны), привлекающие самцов. После первого спаривания выделение феромонов самкой значительно снижается.

Одной из загадок, связанных с репродуктивным поведением пауков, является большая вариабельность размеров самцов. Было замечено, что в ходе прямой конкуренции между несколькими самцами за право «первой брачной ночи» обычно побеждает самый крупный самец. Казалось бы, это означает, что естественный отбор благоприятствует увеличению размеров самцов, и со временем все самцы должны стать крупными. Как тогда объяснить, что в природных популяциях наряду с крупными самцами присутствует множество мелких?

Многолетние наблюдения за пауками Latrodectus hasselti на территории Университета Маккуори (Macquarie university, Сидней, Австралия) позволили биологам из Австралии и Канады найти решение этой загадки. Оно сложилось из трех последовательных открытий.

Во-первых, было установлено, что мелкие самцы достигают половой зрелости примерно на два дня раньше, чем крупные.

Во-вторых, оказалось, что размер самца зависит не столько от его генотипа, сколько от внешних условий, а именно от концентрации женских половых феромонов в воздухе. Если поблизости от растущего самца находится много зрелых девственных самок, выделяющих феромоны, то самец созревает быстро и остается маленьким. Если же самок мало, самец развивается дольше и вырастает большим.

Это навело ученых на мысль о том, что в определенных условиях ускоренное половое созревание может оказаться для самцов более выгодным, чем рост и сила. Исследователи предположили, что при дефиците самок (о чём самцы могут судить по низкой концентрации феромонов в воздухе) в выигрыше оказываются крупные самцы, потому что за каждую самку им приходится конкурировать с множеством соперников, а побеждают в таких схватках самые крупные и сильные. Если же самок много, то вероятность прямой конкуренции снижается, и преимущество получают те самцы, которые быстрее созревают и поэтому успевают первыми найти самку и соблазнить ее.

Для проверки этого предположения был проведен следующий эксперимент. На огороженном участке размером 3 × 3 метра случайным образом размещали 12 самок: шесть незрелых, четыре зрелых девственных и две зрелых оплодотворенных. Такое соотношение примерно соответствует тому, что обычно наблюдается в природе. Каждая самка жила в открытом цилиндрическом сосуде длиной 15 см и диаметром 10 см, где она до начала эксперимента успевала обжиться и сплести паутину. Затем в вольер выпускали шестерых девственных зрелых самцов: трех мелких и трех крупных. В половине опытов всех шестерых выпускали одновременно — тем самым имитировалась ситуация, когда самки в дефиците и решающее значение имеет прямая конкуренция между самцами. В другой половине опытов крупных самцов выпускали на сутки позже, чем мелких — так исследователи давали мелким самцам возможность воспользоваться преимуществами ускоренного со! зревания в условиях пониженной конкуренции.

Результаты полностью подтвердили ожидания исследователей. Когда всех шестерых самцов выпускали одновременно, крупные самцы в большинстве случаев оказывались первыми брачными партнерами девственных самок. Мелкие самцы находили самок так же быстро, как и крупные, — обычно в течение первого часа, — однако более сильные соперники оттесняли их от самки, так что они оказывались в лучшем случае вторыми в очереди. Напротив, когда мелких самцов выпускали раньше, преимущество оказывалось целиком на их стороне. К тому времени, как в вольере появлялись крупные самцы, три из четырех девственных самок обычно уже были оплодотворены и больше не выделяли феромонов, так что «опоздавшим» не удавалось даже отыскать их.

Авторы указывают, что в течение сезона в популяциях Latrodectus hasselti соотношение самцов и самок может сильно меняться; кроме того, ситуация может заметно различаться даже на соседних небольших участках, поскольку пауки распределяются по территории неравномерно. Самцы обычно ищут самок в радиусе 3-4 метров от места своего рождения, и на таком же расстоянии, по-видимому, действуют женские половые феромоны. Таким образом, в долгосрочной перспективе ни одна из двух стратегий не дает самцам решающего преимущества: в одних условиях им выгодно раньше созревать, в других — быть крупными, причем заранее практически невозможно предсказать, какой из двух вариантов окажется выигрышным. Очевидно, что в данном случае оптимальным решением является не жесткое фиксирование в генотипе того или иного пути развития, а выработка способности к адаптивной модификации, то есть к регуляции и! ндивидуального развития в зависимости от внешних условий при неизменном генотипе (см. модификационная изменчивость).

Источник: M. M. Kasumovic, M. C. B. Andrade. A change in competitive context reverses sexual selection on male size // Journal of Evolutionary Biology. 2008.

О вариабельности мужских репродуктивных стратегий в пределах одного вида см. также:
1) Бойцы и проныры имеют равные шансы на успех в личной жизни, «Элементы», 15.11.2006.
2) Владение земельной собственностью снижает плодовитость (по статье Л. А. Герлинской и др. «Затраты на маркировку и репродуктивный успех у самцов мышей лабораторной линии ICR» // Журнал общей биологии. 2007. № 4. С. 296–306).
3) Разнообразие свадебных нарядов мухоловки-пеструшки по-прежнему ждет объяснения (по статье E. В. Иванкиной и др. «Структурные и функциональные аспекты изменчивости орнаментации брачного наряда самцов мухоловки-пеструшки Ficedula hypoleuca (Aves: Passeriformes)» // Журнал общей биологии. 2007. № 4. С. 278–295).

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

05.12 Создан осциллограф, позволяющий в деталях изучать профиль ультракоротких световых вспышек

Американские физики создали осциллограф, способный визуализировать во времени световые колебания длительностью более 100 пикосекунд с разрешением в 0,22 пс. Это устройство может найти применение в телекоммуникационных технологиях для получения «изображений» передающих сигналов, а также поможет изучать быстропротекающие физические процессы.

02.12 Найдено вещество с гигантским значением диэлектрической проницаемости

Группа ученых из Германии, Индонезии, Нидерландов и России обнаружила в керамике La15/8Sr1/8NiO4 гигантское значение диэлектрической проницаемости — около 105. Это вещество имеет хорошие перспективы для технологических решений в микроэлектронике, поскольку сохраняет такую проницаемость даже в присутствии высокочастотного переменного электрического поля.
В избранное