Распутывание причин временных изменений возможностей полового отбора

Nature Communications, том 14, номер статьи: 1006 (2023) Цитировать эту статью

1528 Доступов

8 Альтметрика

Подробности о метриках

В принципе, временные колебания потенциала полового отбора можно оценить как изменения внутриполовой вариативности репродуктивного успеха (т.е. возможности отбора). Однако мы мало знаем о том, как показатели возможностей меняются с течением времени и в какой степени на такую ​​динамику влияет стохастичность. Мы используем опубликованные данные о спаривании нескольких видов, чтобы исследовать временные вариации возможностей полового отбора. Во-первых, мы показываем, что возможность прекопулятивного полового отбора обычно снижается в течение последующих дней у представителей обоих полов, а более короткие периоды выборки приводят к существенному завышению оценок. Во-вторых, используя рандомизированные нулевые модели, мы также обнаруживаем, что эта динамика в значительной степени объясняется накоплением случайных спариваний, но что внутриполовая конкуренция может замедлить временное снижение. В-третьих, используя данные по популяции красной джунглевой птицы (Gallus Gallus), мы показываем, что снижение предкопулятивных мер в течение периода размножения отражалось снижением возможностей как посткопулятивного, так и тотального полового отбора. В совокупности мы показываем, что основанные на дисперсии показатели отбора быстро изменяются, очень чувствительны к продолжительности выборки и, вероятно, приводят к существенной неправильной интерпретации, если их использовать в качестве индикаторов полового отбора. Однако моделирование может начать отделять стохастические вариации от биологических механизмов.

Половой отбор, движимый внутриполовой конкуренцией за репродуктивные возможности, представляет собой мощный эволюционный механизм, который широко варьируется в пространстве и времени1,2,3,4,5,6,7,8,9. Понимание причин и последствий таких вариаций является постоянной задачей эволюционной биологии. Временные колебания полового отбора могут влиять на процессы, которые в конечном итоге определяют чистый отбор на протяжении репродуктивного периода, оказывая влияние на скорость адаптации, эволюцию альтернативных репродуктивных тактик, поддержание изменчивости конкурентных признаков, пластичность половых фенотипов и динамизм эволюционных половых ролей10. ,11,12,13. Временные колебания могут возникать вследствие изменений в экологической4,10,14,15,16,17,18,19,20 или социальной среде8,11,21,22,23,24,25,26, резко меняющих динамику спаривания8 , 27. Хотя некоторые из этих изменений окружающей среды могут быть долгосрочными28,29, другие могут быть более быстрыми, например, в период размножения9,11. Сексуальная восприимчивость, усилия ухаживания, склонность к спариванию и предпочтения в выборе партнера часто резко меняются в течение нескольких часов или дней30,31,32,33,34,35. Хотя исследования оценивали изменения в половом отборе в течение нескольких сезонов или лет размножения4,10,36,37,38,39,40, меньше известно о возможности быстрых колебаний полового отбора в этих гораздо более коротких, но все же биологически значимых масштабах. .

Сила полового отбора измеряется путем регрессии показателей репродуктивного успеха по сравнению с заданными фенотипическими показателями среди представителей одного пола в популяции (т.е. градиенты отбора41). Однако выявление и измерение характеристик (например, выраженности украшений, поведения во время ухаживания или качества спермы), причинно связанных с исходом внутриполовой конкуренции и вариациями репродуктивного успеха, часто является очень сложной задачей42,43,44,45,46. Таким образом, широко используемый альтернативный подход оценивает потенциал, а не силу полового отбора в популяции как стандартизированную внутриполовую дисперсию репродуктивного успеха. Этот показатель, известный как «возможность отбора», отражает максимальную потенциальную силу полового отбора в популяции, даже когда мало что известно о фенотипических чертах, которые опосредуют внутриполовую конкуренцию47,48. Кроме того, возможность отбора может быть использована для разделения потенциала полового отбора на компоненты, обусловленные различиями в числе сексуальных партнеров (прекопулятивный половой отбор) и доле оплодотворенных гамет (посткопулятивный половой отбор)49. Однако ценность этих показателей, основанных на дисперсии, остается спорной, в основном из-за их неспособности различать вариации, возникающие из-за внутриполовой конкуренции, и вариации репродуктивного успеха из-за стохастических процессов42,43,50,51. Например, Клуг и др.42 показали, что число особей, не вступивших в пару, имеет тенденцию к увеличению по мере того, как оперативное соотношение полов становится более предвзятым, поэтому возможность полового отбора также увеличивается, даже если особи спариваются случайным образом. Более того, показатели, основанные на дисперсии, могут быть особенно чувствительны к усилиям по выборке (т. е. к периоду времени, в течение которого происходит выборка), и поскольку они измеряют закономерности дисперсии относительно среднего репродуктивного успеха, на эти показатели может сильно влиять временное увеличение среднего репродуктивного успеха. успех50. Например, выборка в течение недостаточного периода времени может привести к переоценке показателей возможностей за счет увеличения числа особей, не спаривающихся52,53,54. С другой стороны, временные изменения в возможностях полового отбора могут быть вызваны конкурентными биологическими процессами. В принципе, поведенческие сдвиги в сторону увеличения моногамии, распущенности, монополизации партнера или усиления конкуренции сперматозоидов с течением времени могут динамически изменить возможности полового отбора. Однако, поскольку возможность полового отбора измеряет только максимальный потенциал полового отбора и не делает различия между конкурентными и случайными процессами42,43,51, существует риск того, что систематические изменения этого показателя с течением времени могут быть ошибочно интерпретированы как изменения в фактических условиях. половой отбор. Таким образом, важным шагом на пути к пониманию временной динамики полового отбора является выяснение того, как показатели, основанные на дисперсии, изменяются в течение репродуктивного периода и в какой степени эти закономерности отражают биологические, а не методологические и стохастические процессы (например, вариации в периоде выборки; случайное спаривание). ). Однако в настоящее время мало информации о том, как возможность полового отбора ведет себя с течением времени, а также о методологических и биологических процессах, которые способствуют такой динамике. Понимание того, как показатели, основанные на дисперсии, ведут себя во времени по отношению к детерминированным и случайным процессам, важно, поскольку дисперсия репродуктивного успеха является предпосылкой полового отбора.