¿Existe una teoría que conecte la longevidad, la escala de tiempo de la perturbación ambiental y la adaptación?

Si la perturbación es corta en comparación con la vida útil de una especie, entonces sería difícil que las adaptaciones a esa perturbación se arreglaran. Supongamos que un individuo con una nueva mutación nace durante la perturbación que impartiría algún beneficio en tales condiciones; dado que la vida útil de la especie es mucho más larga que esa perturbación, para cuando el individuo se reproduzca, la perturbación ya no tendrá efecto y, por lo tanto, ese alelo ya no será beneficioso. De hecho, esto se ve en el fenotipo ahorrativo en humanos. Cuando la madre experimenta un período de coacción durante su embarazo (por ejemplo, el invierno neerlandés del hambre).de 1944), el feto sufrirá cambios epigenéticos que indican, en efecto, que la comida es escasa y los recursos deben usarse con moderación. Cuando esos niños crecen, ya no se encuentran en condiciones duras y este fenotipo ahorrativo se convierte en una desventaja , causando diabetes, obesidad, etc.

Si la perturbación es del orden de la duración de la vida de la especie o un poco mayor y especialmente si es cíclica, el polifenismo sería ventajoso. Esto también podría impartir cierta resistencia contra el cambio a largo plazo, al menos hasta cierto punto. Por ejemplo, la mariposa Bycyclus anynana muestra marcadas diferencias cuando nace en la estación fría y seca en comparación con la estación cálida y húmeda: diferente masa corporal, diferente tasa metabólica en reposo, diferentes patrones de alas, etc. Esto está controlado por cambios hormonales en respuesta principalmente a la temperatura .

Parece que la mejor estrategia frente al cambio a largo plazo sería la evolución gradual debido a la selección progresiva sobre rasgos que imparten resistencia a la disrupción, a costa de ser vulnerables a futuras reversiones en las condiciones.

Pero, por supuesto, nada de esto puede ser "planeado" por la especie. Ante un nuevo cambio en las condiciones ambientales, ya sea paulatino o repentino, la especie sólo puede funcionar a partir de su bagaje genético actual. Entonces, no está claro si existe una teoría específica que se ocupe de esto (aparte de los ejemplos dados anteriormente). Yo pensaría que lo que veremos con un cambio climático fuerte pero gradual es una pérdida progresiva de biodiversidad (debido a la incapacidad de adaptarse a tiempo) seguida de una rápida expansión para llenar nichos recién abiertos. Con ese fin, creo que la "Vida maravillosa" de Gould sería apropiada para leer. Cualquier libro sobre Evo Devo ayudaría a comprender cómo las especies podrían adaptarse rápidamente a un entorno que cambia lentamente, aunque de manera indirecta/abstracta (es decir, "alimento para el pensamiento"); Me gusta Sean B.

No coincide exactamente con su pregunta, pero creo que la idea (de la demografía estocástica) de que las historias de vida deben amortiguarse contra la variabilidad ambiental en las tasas vitales influyentes ( Pfister, 1998 , Morris & Doak, 2004 ) puede estar relacionada con este problema, incluso si trata principalmente (originalmente) de fluctuaciones ambientales estacionarias.

En general, las fluctuaciones en las tasas vitales hacen que la tasa de crecimiento estocástico de la población disminuya. Esto se puede describir mediante la aproximación de Tuljapurkar ( Tuljapurkar, 1982 ):

dónde$\lambda_s$es la tasa de crecimiento estocástico,$\lambda_d$es la tasa de crecimiento determinista basada en condiciones promedio,$V(a_{ij})$es la variación en las tasas vitales (aquí la matriz entera) y$S^2_{ij}$es la sensibilidad en las tasas vitales.$\phi$representa las covarianzas entre las tasas, que pueden ser importantes, pero a veces se pueden ignorar por simplicidad. Esta ecuación muestra que el efecto de la variabilidad en las tasas vitales sobre la tasa de crecimiento estocástico (que puede interpretarse como una medida de aptitud) es producto de la sensibilidad al cambio y la cantidad de variabilidad.

Debido a las consecuencias negativas sobre el crecimiento estocástico de la población, se espera que la selección minimice la variación en la tasa de crecimiento de la población. Pfister (1998) predijo (sobre la base de un argumento evolutivo y la ecuación anterior) que una especie debería tener variaciones temporales más pequeñas en los rasgos de la historia de vida a los que es más sensible. Por lo tanto, entre especies, debería haber una correlación negativa entre la sensibilidad y la variación temporal de las tasas vitales. Esto también significa que la evolución de las historias de vida y la tolerancia de las especies a la variabilidad en las condiciones ambientales están determinadas por sus patrones de historia de vida.

Una consecuencia de esto es que en una especie longeva (por ejemplo), deberías encontrar mayor variabilidad en la supervivencia de juveniles que en la de adultos, ya que la tasa de crecimiento poblacional es más sensible a la variabilidad en estos últimos. La menor variabilidad en la supervivencia de los adultos puede verse como una expresión de "resistencia" a la variabilidad en las condiciones ambientales y, por lo tanto, esta teoría puede usarse para comprender las probables trayectorias evolutivas de diferentes especies, también bajo un escenario de cambio climático. La forma de minimizar los efectos negativos de la variabilidad en el crecimiento de la población en esta teoría es ser resistente en rasgos importantes (el cambio en las condiciones ambientales no traducir mucho en variabilidad en la tasa vital) o disminuir la sensibilidad en tasas vitales que varían mucho (lo que equivale a modificar el patrón de la historia de vida de la especie). Su pregunta trata principalmente sobre la longevidad, y esto está influenciado tanto por la edad de maduración como por la supervivencia adulta. Por lo tanto, esta teoría puede ser útil para pensar qué especies deberían desarrollar una estrategia "resistente".

Sin embargo, esta respuesta ignora por completo los puntos de inflexión en las tolerancias ambientales, las respuestas no lineales y la variación genética sobre la que puede actuar la selección.

Los artículos relacionados que quizás desee consultar son Van de Pool et al (2010) , Morris et al. (2008) y Doak et al 2005 .