Nutriția modelează evoluția istoriei vieții între specii
Eli M. Swanson
1 Departamentul de ecologie, evoluție și comportament, Universitatea din Minnesota - Orașe gemene, St Paul, MN 55108, SUA
Anne Espeset
1 Departamentul de ecologie, evoluție și comportament, Universitatea din Minnesota - Orașe gemene, St Paul, MN 55108, SUA
2 Departamentul de Biologie, Universitatea din Nevada - Reno, Reno, NV 89509, SUA
Ihab Mikati
1 Departamentul de ecologie, evoluție și comportament, Universitatea din Minnesota - Orașe gemene, St Paul, MN 55108, SUA
Isaac Bolduc
1 Departamentul de ecologie, evoluție și comportament, Universitatea din Minnesota - Orașe gemene, St Paul, MN 55108, SUA
Robert Kulhanek
1 Departamentul de ecologie, evoluție și comportament, Universitatea din Minnesota - Orașe gemene, St Paul, MN 55108, SUA
William A. White
1 Departamentul de ecologie, evoluție și comportament, Universitatea din Minnesota - Orașe gemene, St Paul, MN 55108, SUA
Susan Kenzie
1 Departamentul de ecologie, evoluție și comportament, Universitatea din Minnesota - Orașe gemene, St Paul, MN 55108, SUA
Emilie C. Snell-Rood
1 Departamentul de ecologie, evoluție și comportament, Universitatea din Minnesota - Orașe gemene, St Paul, MN 55108, SUA
Date asociate
Toate datele sunt disponibile în Dryad (doi: 10.5061/dryad.447sq).
Abstract
Nutriția este o componentă cheie a teoriei istoriei vieții, totuși știm puțin despre modul în care calitatea dietei modelează evoluția istoriei vieții între specii. Aici, testăm dacă măsurile cantitative ale nutriției sunt legate de evoluția istoriei vieții în 96 de specii de fluturi reprezentând peste 50 de schimbări de dietă independente. Constatăm că fluturii care se hrănesc cu plante gazdă cu conținut ridicat de azot, pe măsură ce larvele sunt mai fecunde, dar ouăle lor sunt mai mici în raport cu mărimea corpului lor. Conținutul de azot și sodiu al plantelor gazdă sunt, de asemenea, ambele legate pozitiv de mărimea ochilor. Unele dintre aceste relații arată efecte pronunțate specifice liniei. Mărimea testiculului nu este legată de nutriție. În plus, calendarul evolutiv al schimbărilor de dietă nu este important, sugerând că nutriția afectează istoricul vieții, indiferent de perioada de timp în care o specie s-a adaptat la dieta sa. Rezultatele noastre sugerează că, cel puțin pentru unele descendențe, speciile cu diete nutritive mai ridicate pot investi într-o serie de trăsături legate de fitness, cum ar fi fecunditatea și dimensiunea ochilor, în timp ce alocă mai puțin fiecărui ou, deoarece descendenții au acces la o dietă mai bogată. Aceste rezultate au implicații importante pentru evoluția istoricelor de viață în fața schimbărilor antropice în disponibilitatea nutrienților.
1. Declarație de semnificație
De ce organismele variază drastic în trăsăturile istoriei vieții? Unii au mulți descendenți, în timp ce alții au relativ puțini; unele au creiere mare și o viață lungă, în timp ce altele nu. În această cercetare, arătăm că variația între specii în astfel de trăsături legate de fitness poate fi uneori datorată diferențelor de nutriție. Specii de fluturi care se hrănesc cu familii de plante mai dense cu nutrienți, pe măsură ce omizi produc mai multe ouă (care sunt relativ mai mici) și au ochi mai mari. Durata de timp în care o specie s-a adaptat la dieta actuală nu contează, sugerând că nutriția poate fi o constrângere fundamentală asupra evoluției istoriei vieții în unele descendențe. Acest lucru este deosebit de relevant astăzi, deoarece oamenii au crescut drastic disponibilitatea multor substanțe nutritive.
2. Introducere
Investigarea importanței evolutive a nutriției este împiedicată de dificultatea cuantificării disponibilității nutrienților între specii în istoricul lor evolutiv. O serie de studii au abordat această întrebare folosind diverse substanțe proxy pentru nutriție [22] sau comparând clase largi de moduri de hrănire [23,24]. Ierbivorele de specialitate, cum ar fi insectele fitofage, sunt un sistem util, deoarece s-a demonstrat că conținutul de nutrienți variază sistematic între familiile de plante [25,26]. Fluturii în special sunt un sistem puternic, deoarece majoritatea nutrienților esențiali ai unei persoane (de exemplu, azot, fosfor) provin din hrănirea larvelor, iar plantele gazdă larvare sunt cunoscute pentru majoritatea speciilor. Mai mult, prin cartografierea acestor înregistrări ale gazdei pe filogenii lepidopterice, putem estima momentul relativ al schimbărilor de dietă [27].
Filogenia tuturor speciilor incluse în analiză. Este reprezentat un reprezentant al fiecărei familii (fotografii, datorită lui Andrew Warren). Conținutul de substanțe nutritive din familiile de plante consumate ca plante gazdă este indicat în culorile hărții de căldură (albul reprezentând valori scăzute și roșu reprezentând valori ridicate) pentru azot, fosfor și sodiu (procent de greutate uscată). Consultați materialul suplimentar electronic, fișierul 1, pentru o listă completă a tuturor exemplarelor de fluturi utilizate în analiză. Vezi materialul suplimentar electronic, figurile S1 - S3 pentru rezumate ale conținutului de azot, fosfor și sodiu din familiile de plante consumate de acești fluturi. (Versiune online color.)