Ученые объяснили, почему больше не существует гигантских животных

Фото из открытых источников
В мезозойскую эру динозавры были бесспорными властителями суши. Аргентинозавр, возможно, самый крупный динозавр в истории, достигал 30 метров в длину и весил около 100 тонн. Эти существа развились до таких огромных размеров по разным причинам, включая защиту от хищников, эффективные стратегии питания и терморегуляцию.
 
После вымирания динозавров млекопитающие заняли центральное место. Когда внезапно освободилось так много экологических ниш, наши предки-млекопитающие быстро разрослись в размерах от размеров мыши до легендарных размеров мегафауны, примером которых являются шерстистый мамонт и высокий мегатерий, гигантский наземный ленивец.
 
В 19 веке американский палеонтолог Эдвард Дринкер Коуп заметил эти закономерности и собрал данные, которые в конечном итоге привели его к выводу, что линии популяций, вероятно, крупнее, чем их предки. Эта идея осталась в эволюционной биологии под названием «Правило Коупа».
 
Правило Коупа основано на наблюдении, что более крупные животные часто обладают определенными эволюционными преимуществами, такими как повышенная выживаемость, улучшенные хищнические или защитные способности и более высокая эффективность использования энергии. Однако это ни в коем случае не идеально. Рептилии, например, резко уменьшились в размерах с эпохи динозавров до современных гекконов и воробьев. Точно так же лошади Аляски уменьшились в размерах на 12% перед их вымиранием 14 500 лет назад. Исключения были обнаружены на протяжении геологического времени, поэтому лучшим объяснением и было Правило Коупа.
 
Фактически, в нашу эпоху мы, похоже, наблюдаем тенденцию, обратную той, которую наблюдал Коуп. Больше нет огромных животных, таких как зауроподы или гигантские ленивцы, и так было на протяжении тысячелетий. Этот резкий контраст в размерах поднимает интересный вопрос: что движет такими резкими изменениями в размерах животных на протяжении миллионов лет? Недавние открытия могут, наконец, пролить свет на эту тайну. Новое исследование было опубликовано в журнале Communications Biology.
 
Ведущий исследователь Шовонлал Рой, специалист по моделированию экосистем из Университета Рединга, объясняет, что размеры животных могут значительно колебаться в течение длительных периодов времени, в зависимости от их среды обитания или окружающей среды. В исследовании использовались компьютерные модели для моделирования эволюционных сценариев. Исследователи обнаружили, что два основных экологических фактора играют решающую роль в формировании размера животных: интенсивность конкуренции и риск вымирания.
 
Крупные животные, которые продолжают увеличиваться в размерах, чтобы снизить риск вымирания, действуют как механизм, четко объясняющий правило Коупа. Но большой размер работает на пользу вида только до определенного момента — когда ресурсы внезапно истощаются, большой размер становится угрозой вымирания, как это было в случае с динозаврами. Когда запас ресурсов в среде обитания сокращается, уменьшается и размер животных из-за обострения конкуренции.
 
В исследовании выделены три различные модели изменения размеров тела, возникающие в разных условиях:
 

• Постепенное увеличение размера с течением времени. Эта закономерность возникает, когда конкуренция между видами в первую очередь основана на размере тела, а не на различиях в нишах, как это наблюдается у некоторых видов морских животных.


• Увеличение размера с последующим вымиранием. В этом сценарии самые крупные животные периодически вымирают, позволяя другим видам эволюционировать в более крупные тела.


• Постепенное уменьшение размера с течением времени. Вопреки правилу Коупа, эта закономерность возникает, когда существует высокая конкуренция и перекрытие среды обитания и использования ресурсов, что приводит к эволюционному давлению, направленному на уменьшение размера.

 
Поскольку доступность ресурсов и условия окружающей среды постоянно меняются в геологическом масштабе, мы видим тенденции гигантизма и сокращения популяций. И в настоящее время нас ждет масштабное сокращение.
 
Исследование 2019 года проанализировало данные со всего мира за более чем шесть десятилетий и показало, что большинство видов — от рыб до растений и млекопитающих — со временем сокращаются. Размер белых медведей составляет лишь две трети того размера, который был всего 30 лет назад. Эту тенденцию можно объяснить все более неблагоприятными условиями, такими как изменение климата и другие факторы, связанные с деятельностью человека, которые приводят к повышению температуры и снижению доступности продуктов питания. Чтобы адаптироваться, животным пришлось уменьшиться в размерах, чтобы делать больше с меньшими затратами.
 
Эта тенденция вызывает особую тревогу, поскольку экосистемы структурированы с точки зрения размера видов: крупные животные, как правило, поедают более мелких животных, которые, в свою очередь, охотятся на более мелких животных. Но теперь пищевая цепочка находится под угрозой серьезного нарушения. На следующем повороте эволюционных часов в экологии Земли произойдут огромные изменения, далекие от правила Коупа.