Płodność
n, plural: fecundities
Miara zdolności do rozmnażania potomstwa
Spis treści
Płodność Definicja
Znaczenie płodność to współczynnik reprodukcji (wskaźnik płodności) lub wydajność osobnika lub populacji. W biologii, co to znaczy płodność? Płodność to szacunkowa liczba gamet produkowanych przez osobnika. Mówiąc prościej, płodność jest kwantyfikacją liczby osobników dodanych do populacji.
Demograficznie, co to jest płodność? Demografowie mają inny sposób na wyrażenie tego. Definiują płodność jako (1) możliwość zajścia w ciążę lub (2) prawdopodobieństwo narażenia na bycie w ciąży, co zasadniczo zależy od wzorca seksualnego i podejmowanych środków zapobiegawczych. U ludzi płodność odzwierciedla okres pomiędzy menarche a menopauzą.
Na płodność wpływa dostępność do zasobów i dostęp do potencjalnych partnerów.
Płodność jest zatem zdolnością samicy do produkcji potomstwa w danym cyklu reprodukcyjnym.
Kontrastującym terminem do płodności jest rozrodczość (synonimy: wydajność reprodukcyjna; potencjał reprodukcyjny; płodność), która reprezentuje liczbę osobników lub część populacji, która została odjęta lub umarła z populacji w określonym czasie.
Płodność a płodność
Płodność jest często mylona z płodnością i odwrotnie, jednak pojęcia te są zupełnie różne. Jaka jest więc różnica między płodnością a plennością?
Płodność to zdolność osobnika lub populacji do wytwarzania potomstwa, podczas gdy plenność to liczba potomstwa wytwarzanego przez populację lub osobnika. Płodność to rzeczywista liczba wyprodukowanego potomstwa, a nie tempo reprodukcji. Osoba zdolna do reprodukcji jest znana jako płodna.
Płodność jest naturalną zdolnością osoby do reprodukcji, która zależy od zdrowia i dostępności zdrowych i genetycznych czynników. Z drugiej strony, płodność to liczba potomstwa przypadająca na parę w populacji.
Płodność zależy od różnych czynników, takich jak styl życia, stres, zdrowie emocjonalne i reprodukcyjne, chęć, dostępność potencjalnego partnera do kojarzenia i podejmowane środki zapobiegawcze.
Płodność nie jest równoznaczna z płodnością, ponieważ przełożenie zdolności do rozmnażania zależy od wielu czynników społecznych, środowiskowych i fizjologicznych.
Pełne lub stuprocentowe przełożenie płodności na płodność jest rzadko możliwe w każdej populacji, czy to zwierzęcej, czy roślinnej.
Płodność jest cechą rozwojową i genetyczną, która postępuje w określonych ramach.
| Płodność | Płodność |
|---|---|
| Biologiczna zdolność lub fizyczna zdolność do reprodukcji potomstwa | Faktyczne rodzenie matek lub liczba potomstwa produkowanego przez populację lub jednostkę |
| Początek pierwszej miesiączki lub menarche (lub pokwitania) | Początek stosunku płciowego |
| Nie można modyfikować | Można modyfikować |
| Zależy od różnych czynników, e.np. czynników społecznych, środowiskowych, genetycznych, zdrowotnych i fizjologicznych | Zależne od różnych czynników, np. stylu życia, stresu, zdrowia emocjonalnego i reprodukcyjnego, chęci, dostępności potencjalnego partnera do kojarzenia i podejmowanych środków zapobiegawczych. |
Metody szacowania płodności
Metody pomiaru płodności różnią się w zależności od gatunku i jego sposobu rozmnażania.
Płodność jest zwykle mierzona jako liczba miotów w ciągu roku dla organizmów żyworodnych, takich jak ssaki łożyskowe. Pomiary płodności u zwierząt jajorodnych przeprowadza się zazwyczaj poprzez bezpośrednie liczenie jaj w gniazdach lub miejscach składania jaj.
W przypadku zwierząt wodnych (z wyjątkiem ssaków i gadów) do pomiaru płodności wykorzystuje się liczbę oocytów pochodzących od samicy składającej ikrę. U tarlaków o wysokiej płodności, w celu zmierzenia płodności, frakcja tkanki jajnika o znanej masie/objętości oraz wynikające z niej gęstości oocytów są ekstrapolowane na całkowitą masę/objętość jajnika przy zastosowaniu metody grawimetrycznej lub wolumetrycznej. Wielkość oocytów jest również stosowana do pomiaru płodności.
Do pomiaru płodności u ludzi brane są pod uwagę specyficzne dla danego dnia prawdopodobieństwa poczęcia w odniesieniu do dnia owulacji wraz z oceną czasu do zajścia w ciążę.
Płodność w ekologii i znaczenie biologiczne
W kategoriach ekologicznych, współczynnik reprodukcji netto jest ważnym parametrem, który uwzględnia płodność. Współczynnik reprodukcyjny netto jest średnią liczbą potomstwa, które samica może wyprodukować w ciągu całego swojego życia reprodukcyjnego, z uwzględnieniem płodności w odniesieniu do wieku i tempa śmierci w danym okresie czasu.
Inwestycje energetyczne
Oszacowanie płodności populacji poprawia zdolność do przełożenia badań w zakresie fizjologii reprodukcyjnej na przewidywane skutki dla płodności. Dlatego też płodność jest bardzo ważnym parametrem do badania w ekologii i biologii zwierząt. W ekologii, płodność jest również wskaźnikiem ilości energii, która jest wydatkowana na wychowanie potomstwa.
Jako ogólna zasada, płodność jest odwrotnie proporcjonalna do ilości wydatkowanej energii. Zrozummy to prościej, im wyższa płodność tj. wyższa zdolność do reprodukcji, tym niższy byłby wymóg energii, którą należy przeznaczyć na wychowanie potomstwa tj. opiekę rodzicielską.
Zgodnie z tą zasadą, istnieją dwie możliwości: (1) grupa populacji, która może rozmnażać się w wyższych liczbach i (2) grupa populacji, która może rozmnażać się ograniczony lub kilka potomstwa w ich życiu. Tak więc, zgodnie z odwrotną regułą płodności i energii:
- Stosunkowo niewielka inwestycja energetyczna jest wymagana przez organizmy, które mogą produkować dużą liczbę potomstwa. Pod względem rodzicielskiej opieki, najwięcej potomstwo być sprawnie brać opieka ich swój od bardzo wczesny etap i potrzebować dużo rodzicielski interwencja dla ich rozwój. W taki scenariusz, „przetrwanie najsilniejszy' teoria wchodzić do gry i energia inwestycja rodzic dla przetrwanie ich potomstwo być bardzo niski. Typowy przykład tego może być widziany w ekologii morskiej. Jeżowce, ślimaki morskie, a nawet większość ryb składa setki jaj. W jednym cyklu jeżowiec może złożyć 100.000.000 jaj!!! Te zwierzęta nie są inwestowane w przetrwanie każdego potomstwa one reproduce.
- Duże inwestycje energetyczne w każdym potomstwie wraz z ogromną rodzicielskiej interwencji jest wymagane przez organizmy, które mogą produkować niewiele potomstwa i są mocno zainwestowane w przeżycie każdego. Tutaj, rodzice inwestują dużo energii, aby zapewnić przetrwanie ich potomstwa. Większość ssaków, w tym ludzie. należą do tej kategorii. Panda jest jednym z takich zwierząt o niskiej płodności i może rozmnażać jedno potomstwo w jednym cyklu reprodukcyjnym. Potomstwo jest całkowicie bezradne w momencie narodzin i jest całkowicie zależne od matki w zakresie potrzeb rozwojowych. Takie zwierzęta inwestują ogromną ilość energii w rozwój, opiekę i ochronę swojego potomstwa do czasu, gdy ich potomstwo staje się niezależne.
Ta odwrotna reguła płodności i energii jest podobnie stosowana do królestwa roślin, jak również. Tutaj, oczywiście, inwestycja energii nie jest w kategoriach opieki rodzicielskiej, jednak jest to w kategoriach bogatych w energię nasion jakości.
Rośliny o niskiej płodności będzie produkować niewiele lub ograniczoną liczbę nasion o wysokiej energii, które w ten sposób mają wyższą lub maksymalną możliwość przetrwania, na przykład, orzechy kokosowe. Z drugiej strony, rośliny o wyższej płodności będą produkować dużą liczbę nasion (np. mniszek lekarski), ale każde nasiono będzie miało niską ilość energii. Dlatego szanse przeżycia tych nasion będą niskie.
Czas reprodukcji
Kolejnym ważnym aspektem płodności i ekologii jest czas reprodukcji. Ponownie, populacja może być podzielona na dwie podstawowe grupy w zależności od czasu, w którym organizm zaczyna się rozmnażać:
- Wczesny reproduktor: organizm/jednostka, która zaczyna się rozmnażać we wczesnym wieku zazwyczaj nie rośnie w rozmiarze, ponieważ ich maksymalna energia jest wykorzystywana w procesie reprodukcji. Jednak te organizmy są w najmniejszym stopniu narażone na ryzyko nieposiadania potomstwa. Takie organizmy mają na ogół krótszą długość życia. Przykładem są małe ryby, takie jak gupiki.
- Późny reproduktor: organizm / osobnik, który zaczyna się rozmnażać stosunkowo późno, zwykle ma wyższą płodność i dłuższą długość życia. Przykładem są rekiny, bluegill itp.
Parzystość
Parzystość jest wskaźnikiem liczby osobników, które mogą się rozmnażać w okresie życia. Niektóre organizmy mogą rozmnażać swoje potomstwo tylko raz w życiu, podczas gdy inne mogą wykazywać wielokrotne rozmnażanie. Tak więc, płodność może podążać za dwoma wzorcami:
- Semelparność: organizm lub osobnik jest opisany jako semelparny, gdy rozmnaża się tylko raz w ciągu swojego życia. Takie organizmy wykorzystują całą swoją energię do rozmnażania, a następnie ostatecznie umierają, gdy już się rozmnożą. Przykładem są niektóre bakterie, drzewa bambusowe i łosoś chinook. Czas do reprodukcji różni się w różnych organizmach, niektóre mogą rozpocząć reprodukcję w ciągu pół godziny lub tak (np. niektóre bakterie) lub w ciągu roku lub w niektórych zwierząt po latach od osiągnięcia dojrzałości reprodukcyjnej. Jednak we wszystkich przypadkach osobnik umiera po reprodukcji.Dwie rodziny marsupialów, takie jak Didelphidae i Dasyuridae, wykazują semelparię. U niektórych gatunków semelparnych, po bardzo zsynchronizowanym okresie godowym, samiec w populacji ginie. Przypuszcza się, że intensywna rywalizacja samców z samcami, spowodowana monoestralnym układem rozrodczym, wysoką synchronizacją rui i krótkim okresem godowym, doprowadziła do ewolucji niskiej przeżywalności samców semelparatywnych. Ponadto, w niektórych gatunkach, długi okres laktacji powoduje wysoką śmiertelność samic, wykazując w ten sposób semelparity.
- Iteroparity: organizm lub osoba, która rozmnaża się wielokrotnie w ciągu całego życia. Ludzie i naczelne należą do tej kategorii. Gatunki te mogą rozmnażać się wielokrotnie w ciągu całego swojego życia reprodukcyjnego. Jednakże, rozrodczość rozpoczyna się po osiągnięciu dojrzałości układu rozrodczego. Wiek lub czas trwania do osiągnięcia dojrzałości rozrodczej różni się w zależności od gatunku (od dni do lat). Dalsza iteroparność może być sklasyfikowana jako (w zależności od częstotliwości reprodukcji)-
- Codziennie- np. niektóre tasiemce
- Półrocznie/rocznie/ dwuletnio: Niektóre organizmy iteroparne produkują potomstwo tylko w naprzemiennych latach. W ten sposób znaczny okres ich życia reprodukcyjnego nie jest wykorzystywany. Zjawisko to znane jest jako „niska częstotliwość rozmnażania”. Np.: sikorki wierzbowe (Parus montanus), popielice (Myoxus glis) i krętogłowy (Rissa tridactyla), itp. Przypuszcza się, że niska częstotliwość rozmnażania jest zjawiskiem ekologicznym, mającym na celu podniesienie średniej płodności.
- Nieregularnie – np. ludzie
W iteroparyczności płodność wzrasta z wiekiem, a następnie ostatecznie maleje. Tak więc, organizm przestaje rosnąć, gdy osiągnie dojrzałość reprodukcyjną i jest gotowy do produkcji pierwszego potomstwa. Ma to na celu zachowanie całej energii, którą mogą zainwestować w proces reprodukcji. Jest to swoisty wzorzec ekologiczny mający na celu zwiększenie płodności. Koncepcja ta doprowadziła do powstania terminu „primiparity”, który jest wiekiem pierwszej reprodukcji. Z ekologicznego punktu widzenia, jeśli osobnik/organizm nie przestaje rosnąć w wieku reprodukcyjnym, to istnieje duże prawdopodobieństwo niskiego wskaźnika przeżywalności potomstwa. Zarówno rodzic, jak i potomstwo nie byliby fizycznie kompetentni, aby wytrzymać presję środowiska, tj. przetrwanie najsilniejszych. Tak więc, niezdolne lub niekompetentne organizmy lub osoby zostałyby wyeliminowane z systemu.
Czynniki wpływające na płodność
Niżej wyjaśniono niektóre z czynników wpływających na płodność. Czynniki te obejmują wielkość ciała, warunki środowiskowe, wybór partnera do krycia.
Skalowanie allometryczne lub wpływ wielkości ciała na płodność
Szybkość metaboliczna, zdolność do dyspersji, prawdopodobieństwo przeżycia i płodność są niektórymi z czynników, które powodują różnice w masie ciała wśród osobników lub gatunków. Jednak ważne jest, aby zrozumieć, że w gatunku, stosunek łącznej masy potomstwa do masy matki ma tendencję do mniej więcej pozostać stałe. Oznacza to, że samice z większymi ciałami mają większą płodność i większe potomstwo. Tak więc, ewolucyjnie, większe ciało daje selektywną przewagę samicom o dużych rozmiarach i ich potomstwu.
Wpływ warunków środowiskowych na płodność
Na płodność mają wpływ warunki środowiskowe. Warunki środowiskowe mogą wpływać na kondycję ciała matki i przeżywalność. W ten sposób wpływają na płodność.
Wybór partnera
Teoria doboru partnera opiera się na fakcie, że samica może wybrać lepszego partnera w celu zwiększenia płodności. Wybór lepszego partnera do kojarzenia jest związany z produkcją genetycznie zdrowego i lepszego jakościowo potomstwa o wysokiej płodności. Niektóre gatunki są zaangażowane w wielokrotne kojarzenie. Jest to ponownie związane z wyborem lepszego partnera do krycia.
Niemniej jednak wielokrotne krycie może być ogromnym wydatkiem energetycznym dla samic. Wielokrotne krycie skutkuje poprawą płodności, ponieważ produkcja jaj jest stymulowana przez krycie, świeże plemniki pomagają utrzymać płodność jaj, wskaźnik produkcji jaj również wzrasta wraz z kryciem.
W wielokrotnym kryciu dochodzi do konkurencji plemnik-plemnik. Dwa plemniki konkurują o połączenie się z komórką jajową. Ponownie, zgodnie z teorią przetrwania najsilniejszego, plemnik, który najwyraźniej jest lepszy, w końcu połączy się z komórką jajową. W ten sposób powstaje zygota, która prawdopodobnie ma zdolną do życia konstytucję genetyczną. Samce mają zazwyczaj wyższą płodność niż samice.
Biologiczne i ekologiczne znaczenie pomiarów płodności
Płodność jest istotnym elementem badania modelu składu populacji. Aby zrozumieć strategię historii życia i czynniki na nią wpływające, równie ważne jest badanie płodności, rozrodczości i przeżywalności populacji.
Różne modele są stosowane do badania ich łącznego wpływu na strategię historii życia populacji. Jednym z takich modeli jest macierzowy model populacji o strukturze etapowej. Model ten matematycznie podsumowuje zachowanie populacji przy użyciu specyficznych dla danego stadium szacunków współczynników życiowych (współczynniki narodzin, wzrostu, dojrzewania, płodności i śmiertelności) i daje związek pomiędzy jednostką (i jej presjami selekcyjnymi) a populacją. Model ten daje stabilny rozkład stadiów, który daje oszacowanie teoretycznego składu populacji, która wykazuje stały współczynnik urodzeń. Tak więc, czynniki takie jak zmiany w środowisku lub jakiekolwiek inne wewnętrzne czynniki regulacyjne, które zmieniają teoretyczny skład populacji mogą być stopniowane do badania i przewidywania ich wpływu na skład populacji.
Model ten daje również wkład jednostki do przyszłego statusu jej populacji, biorąc pod uwagę płodność, płodność i wskaźnik przeżycia. Jest to znane jako wartość reprodukcyjna, która zasadniczo jest sumą obecnej i przyszłej wartości reprodukcyjnej.
Według teorii selekcji naturalnej, wartość reprodukcyjna jest walutą używaną przez naturę do generowania określonego podejścia do historii życia. Zgodnie z prawem naturalnym, rozrodczość ma być maksymalizowana, stąd model populacji uwzględnia płodność.
W modelach macierzowych, zmiany płodności (i przeżywalności) na wzrost populacji dają analizę wrażliwości specyficzną dla danego etapu. W tym modelu wartość reprodukcyjna w danym stadium jest obliczana jako iloczyn wrażliwości wszystkich elementów macierzy, które zawierają to stadium i proporcji stabilnego stadium. Tak więc, gatunek krótko żyjący ma tendencję do wykazywania wyższej wrażliwości na rozrodczość niż na przeżywalność. Natomiast zwierzęta długowieczne wykazują wyższą wrażliwość na przeżywalność niż na płodność. W ten sposób można badać czynniki wpływające na skład populacji.
- Källén, B. (1988). Epidemiologia rozrodczości człowieka. Boca Raton, Fla: CRC Press.
- McMahon, R., and Bradshaw, C. J. A. (2008). Płodność. In: Jørgensen, S. E., Fath, B. D. (Eds), Population Dynamics. Encyclopedia of Ecology, Oxford: Elsevier. Vol (2) pp.1535-1543.
- Ganias, K. (2018). Fecundity. Vonk, J., Shackelford, T.K. (eds.) In: Encyclopedia of Animal Cognition and Behavior. Springer International Publishing. Pp 1-4. doi.org/10.1007/978-3-319-47829-6_221-1.
- Stearns, S. C. (1992). The evolution of life histories. New York: Oxford University Press.
- Shine R (1988) The evolution of large body size in females: A critique of Darwin’s 'fecundity advantage' model. American Naturalist 131: 124-131.
- U.N. Asian Development Institute Bangkok. (2003). A Glossary of Some Terms in Demography. Bangkok, Tajlandia: Abhinav Publications.
- Wood J. W. (1989). Płodność i płodność naturalna u ludzi. Oxford reviews of reproductive biology, 11, 61-109.
.