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Metabolic power budgeting and adaptive strategies in zoology: examples from scallops and fish

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Evolutionary explanations of the adaptive value of animal characteristics are often expressed in energetic terms, but unless they are accompanied by demonstrations of limited energy availability, they remain speculative. In this review, we argue that metabolic power budgeting provides easily testable mechanisms through which energetically efficient attributes could become adaptive. Given each organism’s maximal aerobic (and metabolic) capacity, available metabolic power (energy use per unit time) is limited and must be partitioned between different processes. This leads to compromises among the major fitness functions of growth, locomotor activity, and reproductive investment. As examples of such conflicts, we examine the compromise among growth, reproduction, and predator avoidance in scallops, as well as the means whereby thermal limitations on oxygen uptake reflect the geographical distribution limits and associated energetic trade-offs of temperate zone and polar fishes. These examples show several means whereby the budgeting of aerobic power is implicated in the major fitness trade-offs faced by animals.

Les explications par l’évolution de la valeur adaptative des caractéristiques animales s’expriment souvent en unités d’énergie, mais elles restent spéculatives à moins qu’on puisse démontrer en même temps une disponibilité limitée de l’énergie. Dans notre rétrospective, nous avançons que l’établissement de bilans énergétiques de la puissance métabolique fournit des mécanismes facilement testables par lesquels des caractéristiques efficaces du point de vue énergétique pourraient devenir adaptatives. Étant donné la capacité aérobie (et métabolique) maximale limitée de chaque organisme, la puissance métabolique (utilisation d’énergie par unité de temps) disponible est limitée et doit être répartie entre les divers processus. Cette situation mène à des compromis entre les fonctions majeures reliées à la fitness, soit la croissance, l’activité locomotrice et l’investissement dans la reproduction. Comme exemples de tels conflits, nous examinons le compromis entre la croissance, la reproduction et l’évitement des prédateurs chez des pétoncles; nous observons aussi les moyens par lesquels les limitations thermiques sur l’absorption d’oxygène se reflètent dans les limites de la répartition géographique et les compromis énergétiques associés chez les poissons des régions tempérées et polaires. Ces exemples illustrent plusieurs moyens par lesquels l’établissement de bilans de la puissance aérobie est impliqué dans les principaux compromis reliés à la fitness auxquels les animaux doivent faire face.

Document Type: Research Article

Publication date: 2010-08-01

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  • Published since 1929, this monthly journal reports on primary research contributed by respected international scientists in the broad field of zoology, including behaviour, biochemistry and physiology, developmental biology, ecology, genetics, morphology and ultrastructure, parasitology and pathology, and systematics and evolution. It also invites experts to submit review articles on topics of current interest.
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