Долгое время считалось, что в процессе эволюции животные в пределах одного вида увеличиваются в размерах, однако некоторые находки палеонтологов этому противоречат. Сейчас ученые предлагают модель эволюционных процессов, с помощью которой можно объяснить разнонаправленные изменения размеров животных во времени
В конце XIX в. американский палеонтолог Э. Д. Коп (Коуп) сформулировал правило, что размеры животных в пределах одной эволюционной группы с течением времени увеличиваются в размерах. Наглядная иллюстрация к закону Копа – современные лошади, предки которых, как известно, были небольшими животными размером с собаку.
Более крупный размер тела дает его обладателю определенные преимущества. Такие животные могут быть успешнее на охоте и в конкурентной борьбе, им легче поддерживать теплообмен и адаптироваться к изменениям климата. В результате они обычно дольше живут и лучше размножаются. Однако не все так просто: на сегодня имеется ряд данных, полученных при изучении ископаемых останков, противоречащих закону Копа. Те же лошади, жившие во время ледникового периода на Аляске, как выяснилось, уменьшились в размерах; аналогичные данные есть и для некоторых видов черепах и ящериц.
Недавно группа ученых из Великобритании, Австрии, Швеции и Японии на основе математического моделирования процессов эволюции вывела закономерности изменения размеров тела в разных условиях. Обнаружено, что не все из них соответствуют правилу Копа. При этом ключевыми факторами оказались интенсивность межвидовой конкуренции за ресурсы и риск вымирания.
В своей модели они сначала ограничили эволюцию изменениями размера тела, при этом виды занимали одну экологическую нишу. В такой модели эволюция действительно шла в сторону увеличения размера тела в соответствии с законом Копа, если риск исчезновения вида был невелик.
Но если риск вымирания, обусловленный какими-то условиями среды, превышал некое пороговое значение, начинала работать другая, циклическая закономерность. Ученые назвали ее рекуррентным («возвращающимся») правилом Копа. В этом случае самые крупные животные вымирают, и их место последовательно занимают другие виды, которые продолжают эволюционировать в направлении увеличения размеров тела.
Такая ситуация является следствием сильных хищнических взаимодействий, что приводит к появлению очень крупных животных, особенно уязвимых к изменениям параметров окружающей среды. Подтверждением тому служат массовые вымирания, которые сильнее всего «били» по гигантам – достаточно вспомнить динозавров, гигантских летающих рептилий и плейстоценовую мегафауну.
Когда же ученые ввели в модель межвидовую конкуренцию за ресурсы и возможность изменения экологической ниши, то получили третью закономерность, названную рекуррентным обратным правилом Копа. Этот режим также характеризуется циклической динамикой совместной эволюции, но виды эволюционируют в сторону меньших размеров тела, пока последующее давление отбора не приведет их к вымиранию.
Ход событий при этом таков: сначала в результате расхождения предкового вида с крупным размером тела возникают два новых вида, которые стремятся занять «разнонаправленные» экологические ниши, чтобы уменьшить конкуренцию, – размеры животных при этом остаются неизменными. Затем, при адаптации к реальным ресурсам, которые можно добыть в условиях сильной конкуренции, размеры животных уменьшаются. Возникает баланс, но неустойчивый: виды страдают от хищников и испытывают все возрастающее давление со стороны следующей пары, эволюционирующей в том же направлении, так что в конечном итоге исчезают.
Конечно, нестандартные закономерности, обнаруженные с помощью моделирования, нужно еще подтвердить, а также понять, насколько они согласуются с известными палеонтологическими данными, служащими контрпримерами закона Копа.
Фото: https://www.flickr.com