Наперекор эволюционным законам: почему уменьшаются размеры лошадей, ящериц и черепах?

Исследователи из Редингского университета (Великобритания) совместно с австрийскими коллегами выяснили, почему некоторые виды животных уменьшаются в размерах, вопреки закону Копа. Они назвали это явление перевернутым правилом Копа. Результаты исследования, опубликованные в журнале Communications Biology, показывают, что изменение размеров зависит не только от конкуренции между видами, но и от риска вымирания.

Исключения из эволюционного правила

Закон Копа утверждает, что в процессе эволюции размеры животных увеличиваются на протяжении миллионов лет. Это правило получило свое название в честь палеонтолога XIX века Эдварда Копа, который первым заметил данную закономерность. Ярким примером служит эволюция лошадей, которые изначально были размером с собаку.

Считалось, что чем больше размеры особи, тем выше ее приспособленность, а значит, и шансы на размножение и выживание. Однако в истории Земли существуют случаи, когда виды с крупными размерами вымирали, как это произошло с динозаврами и гигантскими летающими рептилиями. Новые находки ископаемых также показывают, что некоторые группы животных со временем уменьшались в размерах. Эти парадоксы заставили ученых несколько десятилетий обсуждать применимость закона Копа.

В новом исследовании авторы применили компьютерное моделирование, имитирующее эволюционные процессы, чтобы разрешить этот давний спор. Они пришли к выводу, что существует три типа эволюционной адаптации, и лишь два из них соответствуют закону Копа, в то время как третий случай представляет собой «перевернутое» правило.

Таким образом, закон Копа применим в двух случаях.

Первый случай: когда конкуренция между видами зависит исключительно от их размеров, а риск исчезновения невелик. В таких условиях размеры увеличиваются на протяжении миллионов лет, как это наблюдается у некоторых родов морских животных, например, беспозвоночных.

Второй случай: когда риск вымирания высок. Высшие хищники — самые крупные животные — периодически исчезают в ходе эволюции, позволяя другим видам занять их место и развить еще большие размеры. Однако этот цикл вымирания повторяется. Яркий пример — динозавры.

Каждому свое место в экосистеме

О третьем паттерне говорят, когда конкуренция между видами зависит не только от их размеров, но и от экологических ниш. Когда среда обитания и необходимые ресурсы начинают пересекаться, виды вынуждены занимать отдельные ниши и уменьшаться в размерах, чтобы минимизировать конкуренцию.

«Когда между различными видами наблюдается острая конкуренция за пищу и укрытие, размеры животных часто уменьшаются по мере распространения вида и адаптации к распределению ресурсов и конкурентам», — отмечает Шовонлал Рой, специалист по моделированию экосистем.

«Например, небольшие лошади, обитавшие на Аляске во время ледникового периода, быстро уменьшились в размерах из-за изменений климата и растительности», — добавляет ученый.

Тенденция к уменьшению также затронула некоторые виды пресноводных костистых рыб, островных ящериц, скрытошейных черепах (что касается большинства современных семейств) и даже некоторых позвоночных, насекомых и современных млекопитающих.

По словам исследователей, экологические факторы и их изменения теперь позволяют объяснить, почему в летописях окаменелостей наблюдаются такие противоречивые данные.