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第45章個体群と群集の生態学

45.2 Life Histories and Natural Selection45.2 生活史と自然選択

Learning Objectives学習目標

By the end of this section, you will be able to do the following:
この節を学ぶと、次のことができるようになる。
  • Describe how life history patterns are influenced by natural selection
    生活史のパターンが自然選択の影響を受ける仕組みを説明する。
  • Explain different life history patterns and how different reproductive strategies affect species’ survival
    異なる生活史のパターンと、繁殖戦略の違いが種の生存に及ぼす影響を説明する。
A species’ life history describes the series of events over its lifetime, such as how resources are allocated for growth, maintenance, and reproduction. Life history traits affect the life table of an organism. A species’ life history is genetically determined and shaped by the environment and natural selection.
英語のヒント
種の生活史とは、生涯にわたる一連の出来事であり、成長、維持、繁殖に資源をどう配分するかなどを含む。生活史の形質は、その生物の生命表に影響する。種の生活史は遺伝的に決まり、環境と自然選択によって形作られる。

Life History Patterns and Energy Budgets生活史のパターンとエネルギー収支

Energy is required by all living organisms for their growth, maintenance, and reproduction; at the same time, energy is often a major limiting factor in determining an organism’s survival. Plants, for example, acquire energy from the sun via photosynthesis, but must expend this energy to grow, maintain health, and produce energy-rich seeds to produce the next generation. Animals have the additional burden of using some of their energy reserves to acquire food. Furthermore, some animals must expend energy caring for their offspring. Thus, all species have an energy budget: they must balance energy intake with their use of energy for metabolism, reproduction, parental care, and energy storage (such as bears building up body fat for winter hibernation).
英語のヒント
すべての生物は、成長、維持、繁殖にエネルギーを必要とする。同時に、エネルギーは生存を左右する主要な制限要因となることが多い。例えば植物は光合成で太陽からエネルギーを得るが、成長、健康の維持、次世代を生むエネルギー豊富な種子の生産に、それを使わなければならない。動物はさらに、食料を得るためにも蓄えたエネルギーの一部を使う。また、子の世話にエネルギーを使う動物もいる。したがって、すべての種にエネルギー収支がある。取り入れるエネルギーと、代謝、繁殖、子の世話、そしてクマが冬眠に備えて体脂肪を蓄えるようなエネルギー貯蔵への支出を、釣り合わせなければならない。

Parental Care and Fecundity親の世話と産子力

Fecundity is the potential reproductive capacity of an individual within a population. In other words, fecundity describes how many offspring could ideally be produced if an individual has as many offspring as possible, repeating the reproductive cycle as soon as possible after the birth of the offspring. In animals, fecundity is inversely related to the amount of parental care given to an individual offspring. Species, such as many marine invertebrates, that produce many offspring usually provide little if any care for the offspring (they would not have the energy or the ability to do so anyway). Most of their energy budget is used to produce many tiny offspring. Animals with this strategy are often self-sufficient at a very early age. This is because of the energy tradeoff these organisms have made to maximize their evolutionary fitness. Because their energy is used for producing offspring instead of parental care, it makes sense that these offspring have some ability to be able to move within their environment and find food and perhaps shelter. Even with these abilities, their small size makes them extremely vulnerable to predation, so the production of many offspring allows enough of them to survive to maintain the species.
英語のヒント
産子力とは、個体群内の個体がもつ潜在的な繁殖能力である。つまり、できるだけ多くの子を生み、出産後できるだけ早く繁殖周期を繰り返した場合、理想的には何個体の子を生めるかを表す。動物では、産子力と、子1個体に対する親の世話の量は逆の関係にある。多くの海産無脊椎動物のように多数の子を生む種は、通常、世話をほとんど、あるいはまったくしない。いずれにせよ、そのためのエネルギーや能力もない。エネルギー収支の大部分を、多数の小さな子の生産に使う。この戦略をとる動物は、非常に若い時期から自立していることが多い。これは進化的適応度を最大にするための、エネルギー配分のトレードオフによる。親の世話より子の生産にエネルギーを使うため、子に、環境内を移動して食料や、場合によっては隠れ場所を見つける能力があることは理にかなう。それでも体が小さいため捕食されやすい。多数の子を生むことで、種を維持するのに十分な数が生き残れる。
Animal species that have few offspring during a reproductive event usually give extensive parental care, devoting much of their energy budget to these activities, sometimes at the expense of their own health. This is the case with many mammals, such as humans, kangaroos, and pandas. The offspring of these species are relatively helpless at birth and need to develop before they achieve self-sufficiency.
英語のヒント
1回の繁殖で生む子が少ない動物種は、通常、手厚い世話を行う。エネルギー収支の多くをそれに注ぎ、時には自分の健康を犠牲にする。人間、カンガルー、パンダなど、多くの哺乳類がこれに当たる。これらの種の子は、生まれたときには比較的無力で、自立するまでに発達する必要がある。
Plants with low fecundity produce few energy-rich seeds (such as coconuts and chestnuts) with each having a good chance to germinate into a new organism; plants with high fecundity usually have many small, energy-poor seeds (like orchids) that have a relatively poor chance of surviving. Although it may seem that coconuts and chestnuts have a better chance of surviving, the energy tradeoff of the orchid is also very effective. It is a matter of where the energy is used, for large numbers of seeds or for fewer seeds with more energy.
英語のヒント
産子力の低い植物は、ココヤシやクリのように、エネルギー豊富な種子を少数作る。それぞれの種子は、新たな個体として発芽する可能性が高い。一方、産子力の高い植物は通常、ランのように、小さくエネルギーの少ない種子を多数作り、各種子が生き残る可能性は比較的低い。ココヤシやクリのほうが生存に有利に見えるかもしれないが、ランのエネルギー配分のトレードオフも非常に有効である。問題は、多数の種子にエネルギーを使うか、少数の種子に多くのエネルギーを持たせるか、という点にある。

Early versus Late Reproduction早い繁殖と遅い繁殖

The timing of reproduction in a life history also affects species survival. Organisms that reproduce at an early age have a greater chance of producing offspring, but this is usually at the expense of their growth and the maintenance of their health. Conversely, organisms that start reproducing later in life often have greater fecundity or are better able to provide parental care, but they risk that they will not survive to reproductive age. Examples of this can be seen in fishes. Small fish, like guppies, use their energy to reproduce rapidly, but never attain the size that would give them defense against some predators. Larger fish, like the bluegill or shark, use their energy to attain a large size, but do so with the risk that they will die before they can reproduce or at least reproduce to their maximum. These different energy strategies and tradeoffs are key to understanding the evolution of each species as it maximizes its fitness and fills its niche. In terms of energy budgeting, some species “blow it all” and use up most of their energy reserves to reproduce early before they die. Other species delay having reproduction to become stronger, more experienced individuals and to make sure that they are strong enough to provide parental care if necessary.
英語のヒント
生活史の中で繁殖する時期も、種の生存に影響する。若くして繁殖する生物は、子を残す可能性が高いが、通常、その代わりに成長や健康の維持を犠牲にする。逆に、遅く繁殖し始める生物は、産子力が高かったり、親として世話をする能力に優れたりすることが多いが、繁殖年齢まで生き延びられない危険がある。魚類に例がある。グッピーのような小魚は、エネルギーを使って素早く繁殖するが、一部の捕食者から身を守れるほど大きくはならない。ブルーギルやサメのような大きな魚は、大きな体になるためにエネルギーを使う。その代わり、繁殖する前、少なくとも最大限に繁殖する前に死ぬ危険を負う。こうしたエネルギー戦略とトレードオフの違いは、各種が適応度を最大にし、生態的地位を占める進化を理解する鍵となる。エネルギー収支の面では、ある種は「すべてを使い切る」ように、死ぬ前に早く繁殖するため、蓄えの大部分を費やす。別の種は、強く経験豊かな個体となり、必要なら子の世話をできるだけの強さを確保するため、繁殖を遅らせる。