שני הורים, בעל חיים חדש אחד
כמעט כל בעלי החיים יוצרים את צאצאיהם ברבייה זוויגית. כל הורה מייצר תאים מיוחדים במיוזה, חלוקת תא שמחצה את הDNA: האם מייצרת ביציות, תאים גדולים עמוסי מזון, והאב מייצר זרעונים, תאים זעירים שיכולים לשחות. כשזרעון מתאחד עם ביצית, הביצית מופרית. התא החדש, הזיגוטה, מחזיק עותק אחד של DNA מכל הורה, ולכן כל צאצא הוא ערבוב חדש, שונה מעט מאחיו ומאחיותיו. איך התא האחד הזה הופך לגוף הוא הנושא של התפתחות העובר; המאמר הזה עוסק במה שקורה סביבו, מצד ההורים.
יש בעלי חיים שיכולים להתרבות גם בלי בן זוג. כנימות עלה, כמה מיני לטאות ופרעושי מים יכולים לגדל צאצאים מביציות לא מופרות, וספוגים, אלמוגים והידרה של מים מתוקים יכולים להנץ עותקים של עצמם. הצאצאים האלה הם שיבוטים של ההורה. צמחים עושים את אותו הדבר עם שלוחות וייחורים, לצד הרבייה הזוויגית שלהם בפרחים ובזרעים.
בחוץ או בתוך האם
ארבעת בעלי החיים שבסצנה מפגישים זרעון וביצית בשתי דרכים שונות.
הבקלה והצפרדע משתמשות בהפריה חיצונית. הן מתרבות במים, והנקבה משחררת את הביצים שלה בזמן שהזכר משחרר זרע ממש לידן. הזרעונים שוחים את המרחק הקצר במים אל הביצים. הפריה כזאת צריכה מים, כדי שהביצים לא יתייבשו, והיא צריכה הרבה ביצים, כי רבות אובדות לפני שזרעון מוצא אותן או אחרי. רוב הדגים, הצפרדעים והקרפדות, ובעלי חיים ימיים רבים כמו קיפודי ים ואלמוגים, מתרבים כך.
ציפורים ויונקים משתמשים בהפריה פנימית: הזכר מעביר זרע אל תוך גוף הנקבה, והביציות מופרות שם. זה עובד ביבשה, וכמעט כל ביצית יכולה להיות מופרית, ולכן האם יכולה להרשות לעצמה לייצר פחות ביצים וגדולות יותר. חרקים, עכבישים, זוחלים, כרישים וכמה דגים אחרים עושים את זה גם הם.
גם מה שבא אחר כך שונה. השחרור מטילה ביצים שמתפתחות מחוץ לגוף שלה, בכל אחת חלמון גדול שמזין את האפרוח וקליפה קשה ששומרת עליו מהתייבשות בזמן שהיא דוגרת עליו כדי לחמם אותו. האיילה, כמו כמעט כל היונקים, ממליטה צאצא חי: העופר גדל בתוך אמו כשמונה חודשים, ניזון דרך השליה, ונולד כשהוא מסוגל לעמוד תוך שעה. יש בעלי חיים שמשלבים בין השניים: כרישים רבים, נחשים ולטאות שומרים את הביצים בתוך הגוף עד שהן בוקעות, וממליטים צאצאים חיים.
נסו: כשזמן על הטלה או המלטה, הסתכלו מה כל אם משאירה. מיליון הביצים של הבקלה נסחפות במים פתוחים, אלפיים הביצים של הצפרדע יושבות בגוש של ג’לי, ארבע הביצים של השחרור מונחות בקן, והעופר היחיד של האיילה שוכב בעשב לידה.
תקציב אחד, מחולק
אם יכולה להשקיע ברבייה רק כמות מסוימת של מזון בכל שנה. היא יכולה לחלק אותה להרבה מנות זעירות או למעט מנות גדולות, והבחירה הזאת מעצבת את כל השאר.
ביצת בקלה היא בקוטר של כ־1.5 mm, עם חלמון שמספיק בדיוק לזחל באורך מילימטרים ספורים, שחייב להתחיל לצוד פלנקטון בתוך ימים. ביצת צפרדע גדולה מעט יותר, בתוך כדור ג’לי שמתנפח במים, והראשן מזין את עצמו מהרגע שהוא יוצא. ביצת שחרור שוקלת כ־7 g, קרוב לעשירית ממשקל האם, ואחרי שהיא בוקעת שני ההורים מביאים מזון לקן מהשחר ועד החשכה במשך שבועות. עופר של אייל אדום שוקל כ־7 kg בלידה, ואחר כך יונק חלב מאמו במשך רוב השנה. אם אחת מייצרת מיליון צאצאים זולים; אחרת מייצרת צאצא יקר אחד.
הסצנה פועלת לפי הכלל הזה. מספר הצאצאים משנה כל בטן ביחס למה שיש לבעל החיים באמת; התקציב של האם נשאר זהה, ולכן כל צאצא מקבל פחות. ביצי הבקלה קטנות יותר והזחלים חלשים יותר, יותר גוזלי שחרור מתחלקים באותו מספר של זחלי פרפרים, ועופרים תאומים מתחלקים בחלב של אם אחת.
נסו: העלו את מספר הצאצאים עד 2× והזיזו את זמן אל שלוש שנים אחר כך. הבקלה והצפרדע מתחילות עם פי שניים ביצים ומסיימות עם בערך אותו מספר צאצאים בוגרים כמו קודם. שמונת הגוזלים של השחרור מקבלים כל אחד חצי מזון, ואף אחד מהם לא מגיע לבגרות. עכשיו נסו 0.5×.
כמעט כולם מתים
הזיזו את זמן וצפו במספרים יורדים. כמעט מיליון מהביצים והזחלים של הבקלה נאכלים בידי דגים, מדוזות ומסרקניות, מתים מרעב כשאין מספיק פלנקטון ברגע הנכון, או נסחפים למקום קר מדי. ראשנים נאכלים בידי זחלי שפיריות, טריטונים, דגים וציפורים, והצפרדעונים שעוזבים את הבריכה נאכלים ביבשה. קנים של שחרורים נשדדים בידי עקעקים, עורבים, סנאים וחתולים, ועופרים צעירים נטרפים בידי שועלים, עיטים, ובמקומות שבהם הם חיים גם זאבים ולינקסים, או מתים בחורף קשה.
האבדות חדות ביותר בהתחלה, כשהצאצאים הכי קטנים. אצל הבקלה והצפרדע זה גם הזמן שבו אף אחד לא שומר עליהם, ולכן המספרים שלהן צונחים בשבועות הראשונים. צאצאים שמטפלים בהם מאבדים הרבה פחות בהתחלה, ואחר כך פוגשים את אותן סכנות כשהם לבד. הגרף שליד הסצנה מראה את זה כעקומות בסולם לוגריתמי, שבו כל קו גבוה פי עשרה מהקו שמתחתיו, כך שמיליון ואחד נכנסים לאותו עמוד.
בסוף, מכל בטן נשארים בערך צאצא בוגר אחד או שניים. זה לא צירוף מקרים. אם ואב, במשך כל חייהם, צריכים להשאיר בממוצע שני צאצאים שגדלים ומתרבים כדי להחליף אותם. אם הם משאירים יותר, האוכלוסייה גדלה; אם פחות, היא מצטמקת. אוכלוסייה שמחזיקה מעמד זמן רב היא אוכלוסייה שבה, בממוצע, שורדים כמעט בדיוק כמה צאצאים כאלה, בין שהתחילו כמיליון ביצים ובין שכעופר יחיד.
נסו: הזיזו את זמן לאט מהטלה או המלטה וצפו בגרף. אחרי חודשיים לבקלה נשארו רק כמה מאות ממיליון הביצים שלה; לשחרור עדיין יש שניים מתוך ארבעה, והעופר עדיין חי.
הטיפול מאפשר צאצאים מעטים
שחרור לא הייתה יכולה לגדל משפחה אם הייתה מטילה ארבע ביצים ועפה משם. הביצים היו מתקררות ולא בוקעות, וגוזלים שכן בקעו לא היו יכולים להאכיל את עצמם. צאצאים מעטים יכולים להצליח רק כשההורים משקיעים את המאמץ שנחסך בטיפול בהם: חימום הביצים, שמירה על הקן, הבאת מזון, הנקה. אצל יונקים הטיפול מתחיל עוד לפני הלידה, כשהצאצא גדל בבטחה בתוך האם.
נסו: תחת טיפול הורי לחצו על ללא, ואז הזיזו את זמן. הביצים של השחרור מתקררות ולעופר אין חלב, ולכן אף אחד מהם לא שורד. הבקלה והצפרדע לא מושפעות בכלל: הן אף פעם לא טיפלו בביצים שלהן.
הטיפול הנוסף עולה ביוקר, והוא מגביל את מספר הצאצאים שהורה יכול לגדל. זוג שחרורים יכול להאכיל בערך ארבעה גוזלים בכל פעם; עם שמונה, כל אחד מקבל מעט מדי ויותר מהם מתים מרעב, ולכן הטלת ביצים נוספות לא הייתה משאירה יותר צאצאים. זאת הסיבה שציפורים רבות מטילות בערך את מספר הביצים שהן מסוגלות לגדל, ומטילות פחות בשנים שבהן יש מעט מזון.
שתי אסטרטגיות, והרבה גוונים ביניהן
פעם חילקו אקולוגים את בעלי החיים לשני סוגים. אסטרטגים של r, על שם הקצב שבו אוכלוסייה יכולה לגדול, מייצרים מספרים עצומים של צאצאים קטנים ומשאירים אותם לגורלם: בקלה, צפרדעים, צדפות, רוב החרקים. אסטרטגים של K, על שם כושר הנשיאה של הסביבה שלהם, מייצרים מעט צאצאים גדולים ומטפלים בהם: פילים, לווייתנים, קופי אדם, אלבטרוסים, איילים. רוב בעלי החיים נמצאים איפשהו באמצע, וכיום ביולוגים רואים בזה טווח של פשרות ולא שתי קופסאות.
כל קצה מתאים לסוג אחר של חיים. הרבה צאצאים זולים מתאימים למקומות שבהם המזון והסכנות משתנים הרבה ובאופן לא צפוי. ברוב השנים כמעט כולם מתים, אבל בשנה טובה שורדים הרבה יותר מהרגיל, ולכן אוכלוסיית בקלה יכולה להשתנות מאוד משנה לשנה, וצפרדעים יכולות למלא בריכה חדשה מהר. מעט צאצאים מטופלים מתאימים למקומות צפופים ויציבים, שבהם כל פרט מתחרה באחרים מאותו מין, ולצאצא גדול ומוזן היטב יש הסיכוי הטוב ביותר. אוכלוסיות כאלה משתנות לאט, וזו גם הסיבה שבעלי חיים גדולים שמתרבים לאט, כמו לווייתנים ופילים, צריכים עשרות שנים כדי להתאושש כשבני אדם צדים אותם.
הברירה הטבעית קובעת איפה כל מין נמצא. הורים שהדרך שלהם לחלק את התקציב משאירה יותר צאצאים בוגרים מעבירים יותר מהגנים שלהם, ולכן לאורך דורות רבים כל מין מגיע לייצר בערך את מספר הצאצאים שמביא הכי הרבה מהם לבגרות במקום שבו הוא חי. איך הצאצאים האלה עולים ויורדים יחד עם הטורפים שלהם והמזון שלהם הוא הנושא של מערכות אקולוגיות ודינמיקה של אוכלוסיות.
מה הדגם הזה משאיר בחוץ
הסצנה עוקבת אחרי בטן אחת מכל אם, אבל בקלה אמיתית מטילה במשך עונות רבות, שחרורים יכולים לגדל שתיים או שלוש בטנים בשנה, ואיילה יכולה להמליט עופר בכל שנה במשך יותר מעשר שנים. לאורך החיים לכל אם יש הרבה יותר צאצאים מבטן אחת, ואוכלוסייה יציבה צריכה שרק כשניים מכולם יגדלו ויתרבו.
מספרי ההישרדות הם ערכים עגולים שנבחרו כדי להראות את הדפוס, לא מדידות. ההישרדות האמיתית משתנה מאוד משנה לשנה וממקום למקום, וזה חשוב במיוחד אצל הבקלה והצפרדע. הדגם נותן לכל בטן לאבד את אותו חלק מהצאצאים שלה בכל יום בתוך שלב, בזמן שאבדות אמיתיות באות בבת אחת, כמו כפור, סערה או טורף שמוצא את הקן. הוא מתייחס לתקציב של האם כקבוע ולבטן גדולה יותר כאילו היא מתחלקת בו שווה בשווה; אימהות אמיתיות יכולות לייצר יותר ביצים כשהן גדולות או מוזנות יותר, ובטנים גדולות מוציאות לפעמים כמה צאצאים חזקים ולא הרבה חלשים.
כל תיבה מצוירת בקנה מידה משלה, והביצים והזחלים של הבקלה, שקשה היה לראות בגודלם האמיתי, מצוירים גדולים פי עשרה בערך. מספרים גדולים מצוירים בסולם לוגריתמי, ולכן האקווריום לא מראה מיליון ביצים. השעון של האיילה מתחיל בלידה, כך ששמונת החודשים ברחם לא מוצגים, והדגם משאיר בחוץ את האבות, שאצל השחרורים עוזרים להאכיל את הגוזלים.