Is it better to protect paternity than to provide care?

Abstract

Vanhempien tarjoaman huolenpidon tyyppi vaihtelee lajien välillä, mutta myös yhden populaation sisällä tai lisääntymiskauden aikana. Kattavasta tutkimuksesta huolimatta yleispäteviä selityksiä huolenpidon evoluutiolle ei ole löytynyt, minkä vuoksi se pysyykin kiehtovana tutkimusaiheena. Vanhemman tarjoama huolenpito on esimerkki tilanteesta, jossa populaation muiden yksilöiden käyttäytyminen vaikuttaa yhden yksilön fitness-hyötyyn. Tällaisissa tilanteissa on peliteoreettisia menetelmiä hyödyntäen mahdollista selvittää parhaan lopputuloksen tuottava toimintatapa eli evolutiivisesti tasapainoinen strategia. Yleinen huolenpitoon liittyvä tutkimuskysymys koskee sitä, kumman vanhemman kannattaisi huolehtia jälkeläisistä. Tutkimustulokset eivät ole aivan yksimielisiä, minkä vuoksi tämä on edelleen mielenkiintoinen tutkimuskysymys ja inspiroi siten myös tätä työtä. Yleinen oletus huolenpitoa kuvaavissa malleissa on ollut huolehtivien koiraiden jääminen paitsi ylimääräisistä lisääntymismahdollisuuksista. Tätä sekä isyyden epävarmuutta on käytetty selityksenä naarasvoittoiselle huolenpidolle. Kuitenkin esimerkiksi linnuilla esiintyy paljon myös koiraan tarjoamaa huolenpitoa isyyden epävarmuudesta huolimatta. Tässä työssä muodostin kaksi mallia, joissa otin huomioon isyyden epävarmuuden ja oletin, että sekä huolehtivat että hylkäävät koiraat kohtaavat yhtä todennäköisesti ylimääräisiä lisääntymistilaisuuksia. Ensimmäisessä mallissa oletin, että kaikki naaraat käyttävät samaa strategiaa (huolehtivat) ja etsin evolutiivisesti tasapainoista strategiaa vain koiraille. Ensimmäisessä mallissa sekä huolehtiminen että hylkääminen voivat molemmat olla evolutiivisesti tasapainoisia strategioita koiraille, jolloin lopputulos riippuu muiden parametrien arvoista. Toisessa mallissa annoin myös naaraan strategian muuttua ja etsin evolutiivisesti tasapainoista strategiaparia. Tässä mallissa kaikki puhtaat strategiaparit saattoivat olla evolutiivisesti tasapainoisia, riippuen muista parametrien arvoista ja vastakkaisen sukupuolen populaatiostrategiasta. Tulosteni mukaan hylkääminen voi olla koiraille parempi strategia, mikäli hylkäävät koiraat ovat parempia puolustamaan isyyttään.

The variation in parental care in the animal kingdom and even within one population or breeding season is great. Despite extensive research, this variation and the evolution of parental care remain intriguing, incompletely understood, and widely debated topics. In theoretical biology, game theoretic methods help to identify the evolutionarily stable strategies in situations where other individuals’ actions affect the outcome for one individual. Parental care is an example of such a scenario: the fitness of one parent depends not only on their own caring decision but also on the other parent’s decision. One of the most researched questions about parental care is when we should expect care to be female-only, male-only, or biparental. Results from studies addressing this question are not unanimous, which keeps this an interesting research topic. One common assumption in parental care models is a trade-off between mating and caring, which means that caring males miss out on additional mating opportunities. This and partial paternity are two of the most common explanations for female-biased care. However, male care is widespread in birds, for example, even in the presence of partial paternity. In this work, I built two models explaining parental care when there is partial paternity but no matingcaring trade-off. In the first model, I assumed that all the females share the same strategy and used a traditional game theoretical method to find the evolutionarily stable strategies for males. I found out that both pure strategies (only caring or only deserting) could be evolutionarily stable, depending only on other parameter values. In the second model, I allowed the female strategy to evolve and searched for evolutionarily stable strategy pairs with the help of adaptive dynamics. In this model, all the evolutionarily stable strategy pairs were also pure strategy pairs, and it depended only on the parameter values and the population strategy of the opposite sex. According to my results, a better ability to protect one’s paternity may be enough to select for male desertion even if there is no mating-caring trade-off.