Новое исследование предполагает, что размер животных со временем изменяется в зависимости от двух ключевых экологических факторов: интенсивности прямой конкуренции за ресурсы между видами и риска вымирания в окружающей среде, сообщает сайт университета Рединга.
Используя компьютерные модели, имитирующие эволюцию, исследование, опубликованное в журнале Communications Biology, определяет, почему некоторые виды постепенно становятся меньше, о чем свидетельствуют ископаемые останки.
Доктор Шовонлал Рой, специалист по моделированию экосистем из Университета Рединга, возглавивший исследование, сказал: «Подобно тому, как мы пытаемся приспособиться к жаркой или холодной погоде в зависимости от места проживания, размер животных может увеличиваться или уменьшаться в течение длительного периода времени в зависимости от среды обитания или окружающей среды».
Там, где существует большая конкуренция между различными видами за пищу и убежище, размеры животных часто становятся меньше, поскольку виды распространяются и приспосабливаются к распределению ресурсов и наличию конкурентов. Например, лошади, жившие на Аляске во время ледникового периода, быстро уменьшились в размерах из-за изменений климата и растительности. Там, где прямая конкуренция меньше, размеры, как правило, увеличиваются, хотя, будучи очень крупными и немногочисленными, животные могут быть более уязвимы к вымиранию, как это произошло с динозаврами.
Изменения в экологических факторах помогают объяснить, почему в ископаемых останках наблюдается такая запутанная картина эволюции размеров, когда одни линии со временем сокращаются, а другие растут.
Команда ученых провела свое исследование, оспаривая «правила Коупа», которое относится к тенденции определенных групп животных к увеличению размеров тела в течение тысяч и миллионов лет. Правило названо в честь Эдварда Коупа, палеонтолога XIX века, который, как считается, первым заметил эту закономерность у ископаемых. Например, ранние предки лошадей были маленькими животными размером с собаку, которые с течением эволюции увеличивались в размерах и в итоге привели к появлению современной лошади.
Однако окаменелости демонстрируют удивительно противоречивые тенденции: увеличение размеров в одних группах и уменьшение в других.
Используя компьютерные модели, имитирующие эволюцию, авторы исследования выявили три различных паттерна изменения размеров тела, возникающих в разных условиях.
- Постепенное увеличение размеров с течением времени. Происходит, когда конкуренция между видами определяется в основном их размерами тела, а не различиями в нишах. Например, несколько видов морских животных (например, беспозвоночных) постепенно увеличивались в размерах на протяжении миллионов лет.
- За увеличением размеров следуют вымирание. В этом случае самые крупные животные периодически вымирают, открывая возможность другим видам занять их место и эволюционировать в еще более крупные тела, продолжая цикл. Массовые вымирания сильнее всего ударяют по крупнотелым хищникам. Особенно уязвимы к вымиранию очень крупные млекопитающие и птицы — например, динозавры и гигантские летающие рептилии.
- Постепенное уменьшение размеров с течением времени. Моделирование также предсказало обратное правилу Коупа: сокращение численности видов с течением времени. Это происходит, когда конкуренция высока и существует определенное дублирование в использовании среды обитания и ресурсов. По мере эволюции видов, занимающих отдельные ниши, они сталкиваются с эволюционным давлением, вынуждающим их уменьшаться в размерах. Уменьшение ранее было зафиксировано у позвоночных, костных рыб, криптодиранских черепах, плейстоценовых лошадей Аляски и островных ящериц.
[Иллюстрация: Andrew McAfee, Carnegie Museum of Natural History]