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Costs of reproduction. A demographical approach to examine life-history trade-offs.

  • Costs of reproduction. A demographical approach to examine life-history trade-offs ─ Abstract. Resource-allocation trade-offs are fundamental constraints of life-history evolution. In particular the trade-offs between reproduction and longevity and between present and future reproduction are expected to form reproductive patterns. Unfortunately, exploring such trade-offs in natural populations is complicated and may not be possible. In face of several limitations, zoo data appear to be useful to better understand the reproductive biology of endangered, rare or cryptic species. In the first step, it was sought after with a data-mining, comparative multi-species approach for broad patterns of correlations between lifespan and variables in bird-eating spiders (Theraphosidae). The subfamily Eumenophoriinae on average lived longest, followed by the Theraphosinae, Ornithoctinae, Grammostolinae, Selenocosmiinae, Ischnocolinae and finally the Avicularinae. Species inhabiting tropical, more humid and/or low-altitude environments lived longer, suggesting that more predictable environments favour the evolution of longer lifespans. Furthermore, large range size, low abundance, sub-terrestrial life-style, and aggressive behaviour were all linked with longer lifespans. An argument for resource allocation trade-offs was found as larger spiderling and prosoma size were negatively related to longevity. In the second step, a demographical approach has been applied for two old-world deer species (Vietnamese sika deer Cervus nippon pseudaxis, Mesopotamian fallow deer Dama dama mesopotamica). In both species, births peaked right before the onset of the rainy season in natural environments. Females reached high reproductive output earlier in life and had (in one species only) higher survival rates than males. Offspring number covaried positively rather than negatively with longevity. In females, the length of the reproductive phase correlated positively with longevity, birth rate within the entire lifespan, and offspring number, while it was negatively correlated to the birth rate during the reproductive phase (in one species). The length of the post-reproductive phase was positively related to longevity and negatively to birth rate during the entire lifespan. In the third section, life-histories of Asiatic (Equus hemionus ssp.) and African wild asses (Equus africanus ssp.) have been anlaysed in a comparative way with another demographical long-term approach. All taxa showed even in captivity peak birth rates during the periods of highest food availability in their natural environments. Sex-specific survival rates with females living longer than males were evident in Kulan and Onager but not in Kiang and Somali wild ass, pointing towards different life-history strategies even among closely related taxa. Females achieved their highest reproductive output earlier than males, which is typical for polygynous mating systems. Offspring number and longevity were rather positively correlated than negatively. Taken together evidence for reproductive trade-offs was weak, though the length of the reproductive period was negatively related to birth rates within the reproductive period. Birth intervals increased with female age, probably reflecting detrimental effects of senescence.
  • Kosten der Fortpflanzung. Ein demographischer Ansatz einander bedingender Wechselwirkungen im Lebensablauf ─ Zusammenfassung. Der Einsatz der internen Energiereserven erfordert grundsätzliche Zugeständnisse; diese bilden die Basis der Evolution der Lebensabläufe. Leider ist es kompliziert bis unmöglich, Wildpopulationen darauf zu untersuchen. Daher mussten Zoodaten verwendet werden. Im ersten Schritt wurden bei Vogelspinnen (Theraphosidae) konsistente Muster der Lebensgeschichte in einem umfangreichen, vergleichenden Verfahren mit Korrelationen zwischen Lebensdauer und Variablen aus der Literatur analysiert. Die Subfamilie Eumenophoriinae wies die höchste mittlere Lebensdauer auf, folgend Theraphosinae, Ornithoctinae, Grammostolinae, Selenocosmiinae, Ischnocolinae sowie Aviculariinae. Arten aus den tropischen Regenwäldern, aus humiden und/oder Regionen mit niedriger Höhe über dem Meeresspiegel lebten länger als solche aus anderen Regionen; das legt nahe, dass vorhersagbarere Bedingungen mit längerer Lebensdauer einhergehen. Darüber hinaus bestand ein signifikanter Zusammenhang zwischen großer Verbreitung, geringer Dichte, unterirdischer Lebensweise, aggressivem Verhalten und längerer Lebensspanne. Befunde für Energiereservenverwendung lagen in der negativen Relation zwischen der Größe der Jungspinnen, der Länge des Prosomas sowie der Lebensdauer. Im zweiten Schritt wurde ein demographischer Ansatz anhand zweier Altwelthirsche (Vietnam-Sikahirsch, Cervus nippon pseudaxis, und Mesopotamischer Damhirsch, Dama dama mesopotamica) entwickelt. Bei beiden Arten erreichten die Geburten den Höchststand direkt vor dem Beginn der Regenzeit im natürlichen Habitat. Weibchen erreichten die höchste Fortpflanzungsleistung früher und hatten (in einem Fall) eine höhere Überlebensrate als die artgleichen Männchen. Die Anzahl der Jungtiere kovariierte positiv mit der Lebensdauer. Bei Weibchen korrelierte die Länge des reproduktiven Lebensabschnitts positiv mit der Lebensdauer, der Geburtenrate innerhalb der Lebensdauer sowie der Zahl der Nachkommen, während sie in negativem Verhältnis zur Geburtenrate während der reproduktiven Phase stand (nur bei einer Art). Die Länge der postreproduktiven Phase ging positiv einher mit der Lebensdauer und negativ mit der Geburtenrate innerhalb der Gesamtlebensdauer. Im dritten Schritt wurde die Lebensgeschichte der Asiatischen Halb- (Equus hemionus ssp.) und Afrikanischen Wildesel (Equus africanus ssp.) vergleichend untersucht. Alle Taxa zeigten auch in Menschenobhut die höchsten Geburtenraten zu Zeiten größter Nahrungsverfügbarkeit im natürlichen Lebensraum. Kulan- und Onagerweibchen besaßen höhere Überlebensraten als die Männchen, Kiang und Somali-Wildesel zeigten das Muster dagegen nicht. Das deutet auf eine unterschiedliche Lebensstrategie sogar unter diesen sehr nah Verwandten hin. Weibchen erreichten ihre größte Fortpflanzungsleistung früher als Männchen, typisch für polygyne Systeme. Die Zahl der Nachkommen und die Lebensdauer standen eher in positiver als in negativen Zusammenhang. Alles in allem waren die Hinweise auf reproduktive Kompromisse aber nur schwach ausgeprägt, immerhin war die Länge der reproduktiven Phase mit der Geburtenrate innerhalb der reproduktiven Phase negativ korreliert. Die Geburtenintervalle verlängerten sich mit höherem Lebensalter der Mütter, wahrscheinlich ein Effekt des Alters.

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Metadaten
Author: Benjamin Ibler
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002885-3
Title Additional (German):Kosten der Fortpflanzung. Ein demographischer Ansatz einander bedingender Wechselwirkungen im Lebensablauf
Advisor:Prof. Dr. Klaus Fischer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2017/10/18
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2017/10/04
Release Date:2017/10/18
Tag:Geburtenintervall, postreproduktive Phase, reproduktive Phase, reproduktives Investment, Überleben
birth interval, post-reproductive phase, reproductive investment, reproductive phase, survival
GND Keyword:Demographie, Fortpflanzung, Lebensdauer, Tiere
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Zoologisches Institut und Museum
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 590 Tiere (Zoologie)