В мезозойскую эру динозавры были бесспорными властителями суши. Аргентинозавр, возможно, самый крупный динозавр в истории, достигал 100 футов 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».

Устаревшее правило эволюционной биологии

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 названием было бы Правило Коупа (большого пальца).

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.

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:

1. 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.
2. Увеличение размера с последующим вымиранием : В этом сценарии самые крупные животные периодически вымирают, позволяя другим видам эволюционировать в более крупные тела.
3. 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 размеров.

Поскольку доступность ресурсов и условия окружающей среды постоянно меняются в геологическом масштабе, мы видим тенденции гигантизма и сокращения популяций. И в настоящее время, по словам мудрого Джорджа Констанцы, нас ждет массовое 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.

Новые результаты появились в журнале Коммуникационная биология .