Ekologia ewolucyjna

• Dlaczego ludzie starzeją się i umierają? • Dlaczego niektóre zwierzęta żyją krótko jak motyle, a inne długo jak żółwie? • Dlaczego w przyrodzie utrzymuje się tendencja do współpracy z osobnikami spokrewnionymi, a nie z obcymi? • Dlaczego współpraca z osobnikami obcymi, nawet z innych gatunków jest niekiedy możliwa, a czasami zupełnie nieznana? • Dlaczego u wielu gatunków ptaków samce są kolorowe i głośne, a samice szare i ciche? • Dlaczego pewne chorobotwórcze drobnoustroje stają się dla nas bardzo niebezpieczne? • Czy ewolucja wybiera zawsze rozwiązania optymalne? Na przedstawione powyżej i podobne pytania znajdzie Czytelnik odpowiedź w tej książce, która stanowi próbę związłego przedstawienia obecnego stanu biologii ewolucyjnej w relacji do ekologii. Obecnie przyjmuje się, że teoria doboru naturalnego jest teorią tłumaczącą, w jaki sposób powstały i utrzymują się wszelkie właściwości roślin, zwierząt i mikroorganizmów. Ekologia ewolucyjna prezentuje te tłumaczenia, tak jak one są akceptowane przez współczesną naukę. Z tej książki mogą korzystać nie tylko studenci, ale także inni Czytelnicy szukający odpowiedzi na intrygujące pytania o funkcjonowanie organizmów w ich środowisku. W drugim wydaniu uzupełniono tekst książki o opis zjawisk prowadzących do cykli populacyjnych pardwy szkockiej, zjawisk będących efektem doboru krewniaczego.

Przedmowa 5 1. Wprowadzenie 11 1.1. Biologia ewolucyjna, ekologia i etologia do połowy XX wieku 11 1.2. Przełom lat sześćdziesiątych XX wieku 13 1.3. Ekologia i biologia ewolucyjna jako nauki empiryczne 15 1.4. Nauka jako działalność społeczna 19 1.5. Kilka uwag o ochronie przyrody 20 2. Podstawowe pojęcia 23 2.1. Dostosowanie, czyli fitness 23 2.2. Dobór naturalny 25 2.3. Przystosowanie, czyli adaptacja 30 2.4. Mechanizm i funkcja. Czynniki bezpośrednie i ultymatywne 32 2.5. Plastyczność fenotypowa i norma reakcji 34 2.6. Medycyna darwinowska 37 3. Optymalizacja ewolucyjna 41 3.1. Wrony i ślimaki 42 3.2. Optymalizacja czasu trwania kopulacji muchy gnojnej Scatophaga stercoraria 44 3.3. Zastosowanie reguły o wartości skrajnej przy badaniu żerowania zwierząt 46 3.4. Zmienność jako sposób optymalizacji 48 4. Dobór krewniaczy 53 4.1. Wstęp 53 4.2. Wyprowadzenie nierówności Hamiltona dla pełnego rodzeństwa 56 4.3. Altruizm a egoizm 57 4.4. Współczynnik pokrewieństwa 59 4.5. Rozpoznawanie pokrewieństwa 62 4.6. Dane empiryczne o efektach doboru krewniaczego 63 4.7. Ekologiczne konsekwencje doboru krewniaczego 67 4.8. Koncepcja samolubnego genu a sprawa poziomu doboru 73 5. Strategia ewolucyjnie stabilna 76 5.1. Prosty model: agresor i ustępujący 77 5.2. Strategia legalisty 81 5.3. Model asymetrycznego konfliktu między dwoma osobnikami 83 5.4. Osobnik naprzeciw populacji: ewolucyjnie stabilny stosunek liczbowy płci 86 5.5. Ewolucyjna stabilność a optymalizacja: rywalizacja roślin o wodę 88 5.6. Dygresja socjologiczno-polityczna 91 6. Altruizm i współpraca bez spokrewnienia 93 6.1. Dylemat więźnia i odwzajemnienie 93 6.2. Strategia wet za wet 95 6.3. Dane empiryczne 97 6.4. Trudności teoretyczne altruizmu odwzajemnionego 98 6.5. Współpraca tworzących się losowo małych grup 99 6.6. Uwaga ogólna o altruizmie i współpracy 103 6.7. Tragedia wspólnot (tragedy of the commons) 104 7. Płciowość i dobór płciowy 107 7.1. Przystosowawcze znaczenie płciowości 107 7.2. Hipoteza Czerwonej Królowej i znaczenie pasożytnictwa 111 7.3. Definicja i klasyfikacja doboru płciowego 116 7.4. Przyczyny i konsekwencje wybiórczości samic 117 8. Ewolucja strategii życiowych 123 8.1. Dobór typu r i dobór typu K 124 8.2. Czas dojrzewania i wielkość ciała organizmów 127 8.3. Wartość reprodukcyjna i ewolucja menopauzy 131 8.4. Ultymatywne przyczyny starzenia się i umierania 134 8.5. Wielkość lęgu i poliowulacja 140 9. Indywidualna zmienność a dynamika liczebności populacji 144 9.1. Holizm i redukcjonizm w ekologii 144 9.2. Model dynamiki liczebności oparty na fenotypowej zmienności osobników 146 9.3. Dane empiryczne odpowiadające modelom teoretycznym 152 9.4. Zmienność między osobnikami, jej przyczyny i charakterystyka 153 9.5. Zmienność fenotypowa, heterogeniczność przestrzenna i samoregulacja zagęszczenia populacji 155 10. Populacja w przestrzeni 160 10.1. Idealnie swobodne rozmieszczenie a rozmieszczenie despotyczne 160 10.2. Izodary 164 10.3. Koncepcja źródła i ujścia (source and sink) w ekologii populacyjnej 165 11. Metapopulacje, biogeografia wysp i teoria doboru grupowego 168 11.1. Wprowadzenie: model podstawowy 168 11.2. Modyfikacje modelu metapopulacji: wyspy z lądem stałym 174 11.3. Dobór grupowy 176 12. Metapopulacje: dalsze zastosowania 182 12.1. Ewolucja zjadliwooeci (wirulencji) pasożytów 182 12.2. Dygresja socjologiczna 184 12.3. Modele symulacyjne i przewidywania dynamiki metapopulacji 186 12.4. Metapopulacje w ochronie przyrody 187 Dodatek 1. Frekwencje genotypów i genów, reguła Hardy’ego i Weinberga 190 Dodatek 2. Dobór jako zmiana częstości genów i zmiana rozkładów cech ilościowych 195 Dodatek 3. Dryf genetyczny 200 D3.1. Jedna bardzo mała populacja 200 D3.2. Duża populacja rozbita na bardzo wiele małych populacji 203 D3.3. Efektywna wielkość populacji 206 D3.4. Konsekwencje dryfu genetycznego 207 D3.5. Działanie dryfu na mutacje neutralne 208 D3.6. Współdziałanie dryfu z innymi procesami określającymi częstość genów 211 Dodatek 4. Stabilność populacji z niezachodzącymi na siebie pokoleniami 213 Piśmiennictwo 217 Słownik terminów nie wyjaśnionych w tekście i nie umieszczonych w skorowidzu 223 Skorowidz 226