環境変動に対する生物学的適応の連続体

BET-HEDGING-FITNESSの分散を減少させる戦略は、さまざまな世代の間で平均フィットネスが低いことを犠牲にして減少します。これは、環境の予測不可能性への生物学的適応として進化すると考えられています。賭けヘッジの概念の広範な使用にもかかわらず、ほとんどの理論的治療は、重複しない世代や固定または無限の人口規模など、非現実的な人口統計上の仮定を大部分にしてきました。ここでは、さまざまな環境での分散が低く、一人当たりの平均成長率を持つ戦略としてBETヘッジを定義することにより、概念を拡張するために世代を重視することを検討します。また、対立する戦略を定義します。これは、一人当たりの成長の平均が高いが、より高い分散を持っていることです。これらの代替戦略は、環境変動への生物学的適応の連続体に沿ってあります。確率的Lotka-volterraモデルを使用して、ライジングタイドとベットヘッジ戦略の進化を調査すると、平均環境条件とそれらの変動の時間的スケールの両方、および人口のダイナミクスが離散的または連続的であるかどうかが重要であることを示します変動する環境で進化する戦略の種類を形作る。私たちのモデルは、世代が重複する生物が古典的な賭けヘッジ概念を超えて環境の予測不可能性に反応する幅広い方法がある可能性が高いことを示しています。

Bet-hedging-a strategy that reduces fitness variance at the expense of lower mean fitness among different generations-is thought to evolve as a biological adaptation to environmental unpredictability. Despite widespread use of the bet-hedging concept, most theoretical treatments have largely made unrealistic demographic assumptions, such as non-overlapping generations and fixed or infinite population sizes. Here, we extend the concept to consider overlapping generations by defining bet-hedging as a strategy with lower variance and mean per capita growth rate across different environments. We also define an opposing strategy-the rising-tide-that has higher mean but also higher variance in per capita growth. These alternative strategies lie along a continuum of biological adaptions to environmental fluctuation. Using stochastic Lotka-Volterra models to explore the evolution of the rising-tide versus bet-hedging strategies, we show that both the mean environmental conditions and the temporal scales of their fluctuations, as well as whether population dynamics are discrete or continuous, are crucial in shaping the type of strategy that evolves in fluctuating environments. Our model demonstrates that there are likely to be a wide range of ways that organisms with overlapping generations respond to environmental unpredictability beyond the classic bet-hedging concept.