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Curso: Biologia AP > Unidade 6

Lição 2: Fluxo de energia através dos ecossistemas

Estratégias de história de vida

Como os organismos alocam energia para maximizar o número de descendentes que deixam para trás.

Resumo

A história de vida de uma espécie é o padrão dos eventos de sobrevivência e reprodução típicos para um membro da espécie (essencialmente é seu ciclo de vida).
Os padrões de história de vida evoluem pela seleção natural e representam uma "otimização" dos ajustes para o equilíbrio entre crescimento, sobrevivência e reprodução.
Uma compensação ocorre entre o número de descendentes produzidos e a quantidade de energia (tanto dos recursos físicos e cuidados parentais) dispendidos para cada descendente.
O momento da primeira reprodução é outra troca. A reprodução precoce reduz a chance de morrer antes de se reproduzir, mas reprodução tardia pode permitir aos organismos terem descendentes em maior número, ou mais saudáveis, ou melhor cuidados.
Membros de algumas espécies se reproduzem apenas uma vez (semelparidade), enquanto membros de outras espécies podem reproduzir-se múltiplas vezes (iteroparidade).

O que é "história de vida"?

Com o que se parece a sua história de vida? No mundo da ecologia, esta questão não se refere aos muitos desafios e sucessos que você já experimentou, ou às amizades que você fez ao longo do caminho (não que eles não tenham sido bons também!).

Em vez disso, quando falamos sobre a história da vida em ecologia, estamos pensando sobre características demográficas da população ou da espécie – o tipo de coisas que apareceriam em uma tabela de vida. Isso inclui o período da primeira reprodução dos organismos, quantos descendentes eles tiveram em cada período de reprodução e quantas vezes a reprodução ocorreu. Para seres humanos, a história da vida envolve um início tardio da reprodução, poucos descendentes e a capacidade de reproduzir-se várias vezes.

Podemos definir a história da vida das espécies como seu ciclo de vida, e em particular, as características do ciclo de vida relacionadas à sobrevivência e reprodução

^{1}

. A história da vida é moldada pela seleção natural e reflete como os membros de uma espécie distribuem seus limitados recursos entre crescimento, sobrevivência e produção de descendentes.

Estratégias de História de Vida e Seleção Natural

Todos os seres vivos precisam de energia e nutrientes para crescer, manter seu corpos e se reproduzir. Na natureza esses recursos são limitados, e é comum a competição para ter acesso a eles (p.e., luz solar e minerais para plantas ou fontes de alimento para animais). Assim, cada organismo terá recursos não infinitos para dividir entre atividades como crescimento, manutenção corporal e reprodução.

O que significa para um organismo alocar "bem" seus recursos neste contexto? De um ponto de vista evolutivo, significa que os recursos são distribuídos entre as atividades potenciais (crescimento, manutenção, reprodução) de maneira que maximizem a adaptação, ou o número de descendentes que o organismo deixa na próxima geração. Os organismos com características herdadas que os fazem distribuir seus recursos de maneira mais efetiva tenderão a deixar mais descendentes que os organismos que não tem estas características, fazendo com que estas características aumentem na população através das gerações por meio da seleção natural

^{2, 3}

Durante períodos de tempo muito longos, este processo resulta em espécies com estratégias de história da vida, ou coleções de características de história de vida (número de descendentes, época de reprodução, quantidade de cuidado parental, etc.), que são bem adaptadas para o seu papel e ambiente. A estratégia de história de vida ideal poderá ser diferente para cada espécie, dependendo de suas características, ambiente e outras restrições

^{2}

Neste artigo, examinaremos algumas compensações nas estratégias de história da vida e veremos exemplos de plantas e animais que usam diferentes tipos de estratégias.

Cuidados parentais e fecundidade

Uma grande compensação na história da vida é entre o número de descendentes e o investimento dos pais na prole individual. Basicamente, esta é uma questão de "quantidade versus qualidade": um organismo pode ter muitos descendentes e cada um representar um investimento de energia pequeno, ou poucos descendentes e que cada um representar um investimento de energia relativamente grande.

Mais formalmente, podemos dizer que a fecundidade tende a ser inversamente proporcional à quantidade de energia investida por descendente. Fecundidade é a capacidade de reprodução de um organismo (o número de descendentes que é capaz de produzir). Quanto maior a fecundidade de um organismo, menos energia é provável investir em cada prole, tanto em termos de recursos diretos - como reservas de combustível em um ovo ou semente - e em termos de cuidado parental.

Os organismos que produzem um grande número de descendentes tendem a investir relativamente pouca energia em cada um deles, e usualmente não fornecem muito cuidado parental. Os descendentes estão "por conta própria", e a ideia é que sejam produzidos o suficiente para que alguns sobrevivam (mesmo que as probabilidades para qualquer um sejam baixas).
Os organismos que produzem poucos descendentes normalmente fazem um grande investimento de energia em cada prole e muitas vezes dedicam muito cuidado parental. Estes organismos estão efetivamente "colocando seus ovos em uma cesta só" (literalmente, em alguns casos!) e investem bastante na sobrevivência de cada descendente.

Assim como muitos casos na biologia, essas são tendências gerais e não regras universais. O ponto principal é que somente quando os organismos têm muitos descendentes eles não podem investir tanta energia em cada uma das proles. Quando eles têm menos, eles podem (e devem) investir mais energia para assegurar a sobrevivência daqueles descendentes.

Exemplo: muitos descendentes, baixo investimento/cuidado parental

Um caracol marinho típico (búzio) produz centenas de ovos em uma ninhada, e estes ovos eclodem para produzir caracóis bebês que são o bastante autossuficientes desde o início. Na verdade, os caracóis bebês dos primeiros

10 %

de ovos eclodidos comerão entusiasticamente de café da manhã seus irmãos lentos-para-eclodir

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Canibalismo à parte, este exemplo é uma boa ilustração de um tipo comum de estratégia de investimento parental. Caracóis e muitos outros invertebrados marinhos fornecem pouco (se algum) cuidado à sua prole. Ao invés disto, eles usam muito de sua energia armazenada para fazer muitos descendentes, cada um dos quais relativamente pequeno. O caracol marinho nem é tão impressionante quando falamos em números —um ouriço-do-mar fêmea pode liberar

100,

000,

000

ovos em uma única desova

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Em espécies com este tipo de estratégia, os descendentes são na maioria das vezes autossuficientes em idade precoce. Ainda, uma vez que não há muita energia investida em cada prole, elas tendem a ser menores e vêm ao mundo com baixas reservas de energia. Isto faz os descendentes vulneráveis à predação, assim, muitos ou a maioria não sobreviverá - em vez disto é a quantidade deles que assegura a sobrevivência da população.

Exemplo: poucos descendentes, alto investimento/cuidado parental

Para conhecer uma estratégia extremamente oposta, vamos considerar o panda gigante. Normalmente, as pandas fêmeas têm apenas um filhote cada vez que reproduzem, e o jovem filhote está longe de ser autossuficiente

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. Aquela coisa cor-de-rosa na figura abaixo não é um rato ou gatinho...na verdade, é um panda recém-nascido!

Espécies animais como o panda, que tem poucos descendentes em cada reprodução, muitas vezes dispensam um vasto cuidado parental. Elas também podem produzir descendentes maiores e mais energeticamente "dispendiosos". O panda recém-nascido acima pode parecer pequeno, mas comparado a um caracol marinho, é enorme! Espécies com este tipo de estratégia de alto investimento usam muito da sua energia armazenada para cuidar de sua prole, alguma vezes em detrimento de sua própria saúde.

Este tipo de estratégia é comum nos mamíferos, incluindo humanos e cangurus assim como os pandas. Os bebês destas espécies são relativamente indefesos ao nascer e precisam se desenvolver um pouco antes de se tornarem autossuficientes.

Fecundidade e compensações de investimento em plantas

Os mesmos padrões amplos vistos nos animais também se aplicam às plantas. É claro que as plantas não vão fornecer cuidado parental da mesma forma que os animais fornecem. Entretanto, elas também podem produzir um grande número de sementes energeticamente "baratas" ou um pequeno número de sementes energeticamente "caras".

Por exemplo, plantas com baixa fecundidade, como cocos e castanhas, produzem um pequeno número de sementes ricas em energia, cada uma das quais com grande chance de germinar em um novo organismo. Plantas com alta fecundidade, como orquídeas, tomam uma abordagem oposta: normalmente fazem muitas sementes pequenas e pobres em energia, cada uma com uma chance relativamente pequena de sobrevivência.

Época da primeira reprodução (cedo vs. tarde)

Quando uma espécie começa a se reproduzir é outra parte importante da sua história de vida —e outra parte onde vemos compensações e muitas variações entre as espécies. Alguns tipos de plantas e animais começam a se reproduzir cedo, enquanto outros demoram muito mais. Quais são os prós e contras destas estratégias?

Organismos que se reproduzem cedo têm menos risco de não deixar nenhum descendente, mas isso pode ser às custas de seu crescimento ou saúde. Por exemplo, pequenos peixes como guppies usam sua energia para se reproduzir cedo na vida, mas como usam toda sua energia para reproduzir, eles não atingem o tamanho que os ajudaria a se defender de predadores. (É muito difícil imaginar um guppy intimidante!)

Organismos que se reproduzem em uma idade tardia geralmente têm uma maior fecundidade ou estão mais aptos a fornecer cuidado parental. Por outro lado, eles correm grande risco de não sobreviverem até a idade reprodutiva. Por exemplo, grandes peixes, como o perca sol de guelras azuis ou o tubarão, usam sua energia para crescer até um tamanho que lhes dê mais proteção. Como consequência, eles retardam a reprodução, de forma que há maiores chances que morram antes de se reproduzir (ou antes que reproduzam ao máximo).

De forma geral, a idade da primeira reprodução está conectada com a expectativa de vida de uma espécie

^{7}

. Espécies de curta duração normalmente começam a se reproduzir cedo, enquanto espécies que vivem mais são mais propensas a retardar a reprodução. Este é um bom lembrete que uma estratégia de história de vida é uma "solução" integrada à questão de deixar o máximo de descendentes possível, e que qualquer parte (por exemplo, idade da primeira reprodução) só faz sentido à luz de outras (por exemplo, expectativa de vida).

Eventos reprodutivos únicos vs múltiplos

Outra característica importante da história da vida está relacionada com quantas vezes um organismo se reproduz ao longo de sua vida. Para algumas espécies, a reprodução é um evento único, total, e o organismo não sobrevive muito após aquele evento. Em outras espécies, as oportunidade para reprodução aparecem múltiplas vezes, ou mesmo muitas vezes ao longo da vida do organismo.

Para aplicar um pequeno vocabulário de ecologia, podemos dividir as espécies em dois grupos:

Aquelas que podem reproduzir uma única vez (semélparas)
Aquelas que podem reproduzir múltiplas vezes ao longo de sua vida (iteróparas)

Semelparidade

Na semelparidade, um membro de uma espécie se reproduz somente uma vez durante sua vida, e depois morre. Espécies com esse padrão usam a maior parte de seus recursos num único evento reprodutivo, sacrificando sua saúde até o ponto em que eles não sobrevivem.

Exemplos de espécies que apresentam semelparidade são o bambu, que floresce uma vez e depois morre, e o salmão Chinook, que usa a maioria de suas reservas energéticas para migrar do oceano até áreas de nidificação em água doce, onde ele se reproduz e então morre.

Cientistas têm sugerido diferentes possíveis explicações para a morte pós-reprodução dos Chinook. Uma é o "suicídio programado" causado por uma maciça liberação de hormônios corticosteroides, que poderia ser evolutivamente benéfico se isso permitisse que os pais se tornassem alimento para a prole. Alternativamente, o salmão talvez simplesmente morra pela exaustão causada pela demanda energética da reprodução. Essas e outras hipóteses ainda estão em debate.

Iteroparidade

Na iteroparidade, indivíduos de uma espécie se reproduzem repetidamente durante suas vidas. A iteroparidade pode assumir diferentes formas, dependendo dos ciclos reprodutivos dos organismos envolvidos. Espécies que apresentam iteroparidade não utilizam todos os seus recursos em um único evento reprodutivo, já que existe um benefício físico (uma oportunidade de possuir mais proles) em sobreviver para reproduzir mais vezes.

Alguns animais são capazes de acasalar somente uma vez por ano, mas podem sobreviver a múltiplas temporadas de acasalamento. O antilocapra é um exemplo de um animal que possui um ciclo estral sazonal ("cio"). O ciclo estral é uma condição fisiológica induzida que prepara o corpo para um acasalamento bem-sucedido. As fêmeas das espécies com ciclo estral acasalam somente durante a fase estral do ciclo.

Um diferente padrão é observado nos primatas, incluindo humanos e chimpanzés, que podem tentar a reprodução em qualquer momento durante seus anos reprodutivos. Entretanto, os ciclos menstruais das fêmeas tornam a gestação mais provável em alguns dias por mês, durante a ovulação.

Créditos:

Esse artigo é um derivado modificado de "Life histories and natural selection," por OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Baixe o artigo original de forma gratuita em http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@10.12.

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