Po co kontynuować wzrost po osiągnięciu dojrzałości płciowej - czyli czego możemy się nauczyć od małży z rodziny unionidae

• Authors: Tomasz Müller , Marcin Czarnołęski , Anna Maria Łabęcka

Title variants

EN

Why to continue growth after maturation? Lessons from unionidae mussels

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Znaczne zróżnicowanie organizmów skłania badaczy do poszukiwania mechanizmów powstawania oraz ewolucji tej zmienności. Życie każdego osobnika można przedstawić jako ciąg zdarzeń rozgrywających się między jego narodzinami a śmiercią, które układają się w swoistą historię życia. Historie te odznaczają się znaczną różnorodnością zarówno w obrębie gatunku jak i pomiędzy gatunkami. Z perspektywy współczesnych nauk ewolucyjnych zmienność tę można wytłumaczyć dążnością organizmów do maksymalizacji swojego dostosowania. I tak modele optymalnej alokacji zasobów pozwalają w sposób ogólny wytłumaczyć ewolucję odmiennych typów wzrostu, w tym tzw. wzrostu niezdeterminowanego, który charakteryzuje organizmy kontynuujące powiększanie rozmiaru ciała także po osiągnięciu dojrzałości. Przyczyn obecności tego typu wzrostu upatruje się w sezonowości warunków środowiskowych i/lub istnieniu dodatniej zależności między tempem produkcji i śmiertelności a rozmiarami ciała. Niektóre grupy organizmów odznaczające się wzrostem niezdeterminowanym przejawiają różne formy opieki rodzicielskiej. Konsekwencje podejmowania opieki nad potomstwem dla kształtowania się historii życiowych nie stały się, jak dotąd, przedmiotem bardziej wnikliwych dociekań teoretycznych. U słodkowodnych małży z rodziny skójkowatych (Unionidae) koszty opieki rodzicielskiej obciążają wyłącznie samice, które inkubują potomstwo (glochidia) w komorach lęgowych skrzeli. Samice przeznaczają zasoby na odżywianie glochidiów, ponadto są narażone na zwiększenie śmiertelności zimą i zmniejszenie efektywności filtracji w skrzelach. Co prawda przewidywania teoretyczne wskazują, że zmniejszenie się efektywności procesów odżywiania (niezależnie od obecności zwiększonej śmiertelności zimą) może prowadzić do ewolucji wzrostu niezdeterminowanego, jednak wiele zagadnień dotyczących schematu rozdziału zasobów w tej grupie małży, ciągle czeka na swoje wyjaśnienie. Nie wiadomo, na przykład, dlaczego wzrost niezdeterminowany obecny jest także u samców skójkowatych, które nie ponoszą żadnych kosztów opieki rodzicielskiej. Bliższe poznanie historii życiowych tej grupy słodkowodnych małży, zarówno od strony teoretycznej jak i empirycznej, przyczyni się do lepszego zrozumienia roli opieki rodzicielskiej w ewolucji historii życiowych.

EN

The overwhelming diversity of life leads researchers to explore mechanisms of formation and evolution of this variability. The life of each individual - between its origin and its end - consists a series of events which can be referred to a story of life. These stories are characterized by considerable variation both within species and between species Evolutionary paradigm perceives this variation as a result of fitness maximization processes. In particular, optimal energy allocation models allow general explanations of the evolution of different types of growth, including indeterminate growth, representated by organisms that increase their body size after maturation. This process may be a consequence of environmental seasonality and/or the existence of a positive relation of production and mortality rates with body size. Some indeterminate growers may display different kinds of parental care, but life consequences of this biological phenomenon have not been studied extensively on theoretical grounds so far. In freshwater mussels of the Unionidae family, the cost of parental care is paid exclusively by females that incubate their offspring (glochidia) in brooding chambers within their gills. Females have to allocate resources to nourish glochidia and may suffer from increased winter mortality and decreased filtration efficiency of their gills. According to theoretical predictions, the negative impact of incubated glochidia on feeding efficiency (with or without increased mortality) may favor the evolution of indeterminate growth, however, many questions concerning energy allocation patterns in this group of organisms remain unanswered. For example, it is unknown why mature males of Unionidae continue growth after maturity, though they do not pay costs of offspring care. A comprehensive study of life histories of these freshwater bivalves performed on both theoretical and empirical grounds is needed to help us to understand the role of parental care in the evolution of energy allocation.

• Journal: Kosmos
• Year: 2012
• Volume: 61
• Issue: 2
• Pages: 271-280

Dates

published

2012

Contributors

author

Tomasz Müller

• Instytut Ochrony Przyrody PAN, al. A. Mickiewicza 33, 31-120 Kraków, Polska

author

Marcin Czarnołęski

• Uniwersytet Jagielloński, Instytut Nauk o ŚrodowiskuGronostajowa 7, 30-387 Kraków, Polska

author

Anna Maria Łabęcka

• Uniwersytet Jagielloński, Instytut Nauk o ŚrodowiskuGronostajowa 7, 30-387 Kraków, Polska

References

• Bauer G., 1994. The adaptative value of offspring size among freshwater mussels (Bivalvia; Unionidea). J. Anim. Ecol. 63, 933-944.
• Bauer G., Wächtler K., 2001. Ecology and Evolution of the Freshwater Mussels Unionoida. Series Ecological Studies. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg.
• Czarnołęski M., Kozłowski J., Lewandowski K., Mikołajczyk M., Müller T., Stańczykowska A., 2005. Optimal resource allocation explains changes in the zebra mussel growth pattern through time. Evol. Ecol. Res. 7, 821-835.
• Dillon R. T. Jr., 2000. The ecology of freshwater molluscs. Cambridge University Press, Cambridge.
• Ejsmond M. J., Czarnołęski M., Kapustka, F., Kozłowski J., 2010. How to time growth and reproduction during the vegetative season: an evolutionary choice for indeterminate growers in seasonal environments. Am. Nat. 175, 551-563.
• Heino M., Kaitala V., 1996. Optimal resource allocation between growth and reproduction: why does indeterminate growth exist? Funct. Ecol. 10, 245-251.
• Kozłowski J., 1992. Optimal allocation of resources to growth and reproduction: Implications for age and size at maturity. Trends Ecol. Evol. 6, 15-19.
• Kozłowski J., 1996. Optimal allocation of resources explains interspecific patterns in animals with indeterminate growth. Proc. R. Soc. Lond. B 263, 559-566.
• Kozłowski J., Teriokhin A. T., 1999. Allocation of energy between growth and reproduction: The Pontryagin Maximum Principle solution for the case of age-and season dependent mortality. Evol. Ecol. Res. 1, 423-441.
• Łabęcka A. M., 2009. Cykl płciowy zawleczonych gatunków małży: Sinanodonta woodiana (Lea, 1834), Corbicula fluminea (O. F. Müller, 1774) oraz Corbicula fluminalis (O. F. Müller, 1774) (Mollusca: Bivalvia) z kanału zrzutowego wód pochłodniczych Elektrowni Dolna Odra. Rozprawa doktorska. Uniwersytet Szczeciński.
• Mills S. C., Reynolds J. D., 2003. The bitterling - mussel interaction as a test case for co-evolution. J. Fish Biol. 63 (Suppl. A), 84-104.
• McIvor A., Aldridge D. C., 2007. The reproductive biology of the depressed river mussel, Pseudanodonta complanata (Bivalvia: Unionidae), with implications for its conservation. J. Moll. Stud. 73, 259-266.
• Pekarrinen M., Englund V. P. M., 1995. Description of unionacean glochidia in Finland, with a table aiding in their identification. Arch. Hydrobiol. 134, 515-531.
• Perrin N., Sibly R. M., 1993. Dynamic models of energy allocation and investment. Annu. Rev. Ecol. Syst. 24, 379-410.
• Piechocki A., 1969. Obserwacje biologiczne nad małżami z rodziny Unionidae w rzece Grabi. Acta Hydrobiol. 11, 57-67.
• Piechocki A., 1999. Reproductive biology of Unio pictorum (Linnaeus) and U. tumidus Phillipsson in the Pilica River (Central Poland). Heldia 4, 53-60.
• Reznick D. N., Shaw F. H., Rodd F. H., Shaw R. G., 1997. Evaluation of the rate of evolution in natural populations of guppies (Poecilla reticulata). Science 275, 1934-1937.
• Roff D. A., 1992. The evolution of life histories. Chapman & Hall, New York, London.
• Schloesser D. W., 1998. Impact of zebra and quagga mussels (Dreissena spp.) on freshwater unionids (Bivalvia: Unionidae) in the Detroit River of the Great Lakes. Am. Midl. Nat. 140, 299-313.
• Stearns S. C., 1992. The evolution of life histories. Oxford University Press, Oxford.
• Tankersley R. A., 1996. Multipurpose gills: effect of larval brooding on the feeding physiology of freshwater unionid mussels. Invertebr. Biol. 115, 243-255.
• Tankersley A., Dimock R. V., Jr., 1992. Quantitative analysis of the structure and function of the marsupial gills of the freshwater mussel Anodonta cataracta. Biol. Bull. 182, 145-154.
• Taskinen J., Mäkelä T., Valtoten E. T., 1997. Exploitation of Anodonta piscinalis (Bivalvia) by trematodes: parasite tactics and host longevity. Ann. Zool. Fennici. 34, 37-47.
• Van der Schalie H., 1970. Hermaphroditism among North American freshwater mussels. Malacologia 10, 93-112.
• Woyciechowski M., 2009. Dobór krewniaczy a ewolucja owadów eusocjalnych. Kosmos 58, 347-355.
• Zdanowski B., 1996. Nieznana szczeżuja (Anodonta sp.) w podgrzanych jeziorach Konińskich. Materiały konferencyjne, XII Krajowe Seminarium Malakologiczne, Łódź, 43-43.