Il Ruolo della Dormienza nella Sopravvivenza degli Animali
Esplorare come la dormienza aiuti la sopravvivenza e la riproduzione in diverse specie animali.
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Ogni anno, molte creature viventi entrano in uno stato di Dormienza. Questo significa che rallentano le loro funzioni corporee e diventano inattive per un po', a volte per mesi o addirittura anni. Questo può succedere a animali, piante e organismi microscopici. I motivi per cui entrano in dormienza possono variare, ma di solito riguarda il fatto di avere abbastanza energia accumulata mentre ne serva meno. Questo li aiuta a sopravvivere a periodi difficili finché le condizioni non migliorano per tornare attivi.
Perché gli Animali Vanno in Dormienza?
Dal punto di vista della Sopravvivenza, la dormienza aiuta le creature a superare i momenti difficili quando cibo o altre risorse scarseggiano. Per esempio, quando il tempo è brutto o il cibo è scarso, andare in dormienza consente agli animali di aspettare che le cose migliorino. La ricerca sulla dormienza si è concentrata su diversi gruppi di organismi viventi, il che ha reso difficile sviluppare una teoria unica per spiegare perché sia vantaggiosa.
Piante, microrganismi e alcuni tipi di invertebrati sono stati studiati molto riguardo alla dormienza. In questi casi, la dormienza non solo li aiuta a risparmiare energia, ma riduce anche le probabilità di competizione e di essere mangiati dai predatori. La dormienza è vista come una strategia efficace nel tempo-alcune teorie suggeriscono che sia un modo intelligente per le specie di assicurarsi la sopravvivenza e la Riproduzione.
Tuttavia, la ricerca sulla dormienza negli animali si è concentrata principalmente su come i loro corpi funzionano in relazione all'ambiente piuttosto che sul quadro più ampio dell'evoluzione. Per molti animali, il tempo trascorso in dormienza può essere legato all'ambiente, come la disponibilità di energia, la temperatura e i livelli di umidità. Questi fattori possono anche influenzare il loro periodo di crescita-il momento dell'anno in cui possono essere attivi e riprodursi.
In modo interessante, alcuni animali scelgono di andare in dormienza anche quando le condizioni sono ancora adatte per essere attivi. Questo indica che potrebbero esserci dei vantaggi oltre a semplicemente far fronte a una breve stagione di crescita. Alcuni studi suggeriscono che andare in dormienza può ridurre rischi come essere cacciati o competere per il cibo, portando a tassi di sopravvivenza migliori durante questi periodi inattivi.
Diversi Tipi di Dormienza
Ci sono due tipi principali di animali che vanno in dormienza: animali a sangue caldo (come alcuni mammiferi e uccelli) e animali a sangue freddo (come invertebrati, pesci, anfibi e rettili). Gli animali a sangue caldo possono controllare attivamente il loro uso dell'energia, mentre gli animali a sangue freddo dipendono di più dal clima.
Entrambi i tipi di animali perdono energia durante la dormienza, anche se il loro uso dell'energia diminuisce notevolmente. Se la dormienza riguardasse solo le necessità fisiche, ci aspetteremmo che gli animali rimanessero attivi finché possono accumulare abbastanza energia. Ma se ci sono altri vantaggi a andare in dormienza, gli animali potrebbero scegliere di essere inattivi più a lungo per scopi come migliorare le loro possibilità di sopravvivenza o riproduzione.
In molte specie, il momento della dormienza può variare tra maschi e femmine. Per esempio, i maschi potrebbero emergere dalla dormienza prima delle femmine, il che può dargli un vantaggio per accoppiarsi. Questa differenza può essere spiegata dai diversi costi energetici associati alla riproduzione per ciascun sesso.
Teorie sul Tempismo della Dormienza
I ricercatori hanno proposto diverse teorie per spiegare perché e quando gli animali entrano in dormienza. Un'idea è che il tempismo della dormienza avvenga quando le condizioni diventano sfavorevoli al punto che mantenere l'equilibrio energetico non è possibile. In questo caso, le differenze nel consumo energetico tra maschi e femmine nella riproduzione potrebbero spiegare le variazioni nel tempismo della dormienza tra i sessi.
Un'altra idea è che la dormienza possa fornire benefici di sopravvivenza durante i periodi difficili. Per esempio, se i maschi possono rimanere attivi abbastanza a lungo da accumulare energia prima della riproduzione, potrebbero avere migliori possibilità di successo. Al contrario, le femmine potrebbero dover sincronizzare la loro dormienza per assicurarsi di poter prendersi cura dei loro piccoli in modo efficace.
Potrebbero esserci anche fattori ambientali che influenzano queste decisioni. Per esempio, le specie che vivono in climi più freddi o con meno cibo disponibile potrebbero avere meno differenze nette tra i sessi riguardo al tempismo della dormienza, poiché i costi energetici diventano più elevati.
Studiare la Dormienza in Diverse Specie
Per capire meglio la dormienza e le sue implicazioni evolutive, i ricercatori hanno esaminato come varie specie mostrano questo comportamento. Hanno analizzato un'ampia gamma di mammiferi che ibernano, considerando fattori come habitat, riproduzione e dimensioni corporee.
In un approccio, gli scienziati hanno confrontato caratteristiche come clima, riproduzione stagionale e massa corporea tra diverse specie di ibernatori. Volevano vedere se i maschi con costi energetici più elevati durante l'Accoppiamento fossero più inclini a emergere prima dalla dormienza. Le loro previsioni suggerivano che le specie con significative differenze nei costi energetici tra maschi e femmine mostrassero maggiore variazione nel tempismo della dormienza.
Hanno anche rivisto la letteratura esistente per analizzare i modelli di dormienza negli animali a sangue freddo. L'obiettivo era raccogliere informazioni su come il tempismo della dormienza si relazionasse all'investimento riproduttivo, alla situazione energetica e alle condizioni ambientali in una varietà di specie.
Risultati dello Studio
Analizzando i dati, i ricercatori hanno scoperto che vari fattori influenzano il tempismo della dormienza. Tra le specie esaminate, era chiaro che i maschi tendevano a emergere dalla dormienza prima delle femmine, il che corrisponde alle aspettative basate sulle teorie di sopravvivenza e riproduzione. I maschi mostravano spesso una perdita energetica maggiore durante l'accoppiamento, il che portava loro a dover raccogliere energia rapidamente.
D'altra parte, per quanto riguarda le femmine, fattori come l'investimento materno hanno giocato un ruolo nel ritardare la loro emergenza dalla dormienza. Se una femmina investiva molto nella cura dei suoi piccoli, potrebbe impiegare più tempo per tornare attiva. Inoltre, le specie in ambienti con alta piovosità tendevano a vedere i maschi emergere prima delle femmine.
Questi schemi indicano che sia le esigenze fisiologiche degli animali che le loro strategie riproduttive influenzano come e quando vanno in dormienza. La ricerca mette in evidenza l'interazione complessa tra sopravvivenza e riproduzione, indicando che la dormienza è influenzata da vari fattori.
Comprendere la Dormienza tra le Specie
Sebbene i ricercatori abbiano trovato supporto sia per le teorie di sopravvivenza che per quelle riproduttive della dormienza, era chiaro che molti animali mostrano un mix di strategie. Per esempio, alcune specie maschili hanno mostrato alta competizione durante l'accoppiamento, il che li ha portati a dover emergere e raccogliere energia rapidamente. Al contrario, le femmine in alcune specie sembravano meno vincolate dalla competizione, permettendo loro di gestire meglio le loro riserve energetiche prima della riproduzione.
I risultati dello studio suggeriscono che, mentre i vincoli fisiologici (come i livelli energetici) certamente giocano un ruolo nel tempismo della dormienza, ci sono anche importanti considerazioni legate alla storia della vita in gioco. Il tempismo della dormienza sembra riflettere un equilibrio tra rimanere attivi per riprodursi e andare in dormienza per sopravvivere.
Implicazioni dei Risultati
Questi risultati hanno implicazioni critiche per la nostra comprensione della dormienza nel regno animale. Lo studio suggerisce che, piuttosto che vedere la dormienza come una reazione semplice allo stress ambientale, è cruciale considerare le strategie evolutive più ampie impiegate da diverse specie. Questo evidenzia l'importanza di capire sia i fattori fisiologici che quelli riproduttivi quando si guarda al comportamento di dormienza.
I risultati potrebbero anche influenzare gli sforzi di conservazione informando su come diverse specie potrebbero rispondere alle condizioni ambientali in cambiamento. Se alcune specie possono adattare i loro modelli di dormienza in risposta alla disponibilità di cibo o ai rischi di predazione, potrebbe aiutarle a sopravvivere di fronte ai cambiamenti degli habitat.
Conclusione
La dormienza è un fenomeno affascinante e complesso che svolge un ruolo vitale nelle strategie di sopravvivenza di molte specie. Comprendere i fattori che guidano il tempismo della dormienza fa luce sull'intricato equilibrio tra sopravvivenza e riproduzione. Sebbene i vincoli fisiologici contribuiscano certamente al comportamento di dormienza, l'influenza delle strategie riproduttive e dei fattori ambientali non può essere trascurata.
Con la continuazione della ricerca in questo settore, è essenziale espandere la nostra comprensione tra diverse specie e ambienti. Facendo così, otteniamo intuizioni sulle strategie adattative che le specie impiegano per prosperare in condizioni diverse e spesso impegnative.
Titolo: Evolutionary trade-offs in dormancy phenology
Estratto: Seasonal animal dormancy, hibernation or diapause, is widely interpreted as a physiological response for surviving energetic challenges during the harshest times of the year (the physiological constraint hypothesis). However, there are other mutually non-exclusive hypotheses to explain the timing of animal dormancy, that is, entry into and emergence from hibernation (i.e. dormancy phenology). Other survival advantages of dormancy that have been proposed are reduced risks of predation and competition (the "life-history" hypothesis), but comparative tests across animal species are not yet available. Under this hypothesis, dormancy phenology is influenced by a trade-off between reproductive advantages of being active and survival benefits of dormancy. Within a species, males and females differ in the amount of time and energy they invest in reproduction. Thus, the trade-off between reproduction and survival may be reflected by within-species sex differences in the phenology of dormancy. To examine this hypothesis, we used two complementary approaches: (i) a set of phylogenetic comparative analyses on mammals (mainly holarctic rodents), and (ii) a comparison between endotherm and ectotherm dormancy, via analyses of endotherms (including mainly holoarctic rodents) and the existing literature on ectotherms. Using the phylogenetic comparative method applied to more than 20 hibernating mammalian species, we found support for both hypotheses as explanations for the phenology of dormancy. In accordance with the life history hypotheses, sex differences in emergence and immergence were favored by the sex difference in reproductive effort. In addition, physiological constraint may influence the trade-off between survival and reproduction such that, low temperature and precipitation as well as smaller body mass influence sex differences in phenology. We also compiled initial evidence that ectotherm dormancy (invertebrates and reptiles) may be 1) less temperature dependent than previously thought and 2) associated with trade-offs consistent with the life history hypothesis. Dormancy in some endotherms and ectotherms show staggered phenology with respect to the growing season (earlier emergence and immergence than expected) which illustrates the selection pressure exerted by the trade-off between reproduction (earlier emergence than expected) and adult survival (earlier immergence than expected). Thus, dormancy during non-life-threatening periods that are unfavorable for reproduction may be more widespread than previously appreciated.
Autori: Sylvain Giroud, C. Theo, F. S. Dobson, C. Habold
Ultimo aggiornamento: 2024-01-23 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.07.20.549898
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.07.20.549898.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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