Ученые выяснили, что U-образная кривая зависимости размера тела от типа питания у наземных млекопитающих сохранялась на протяжении последних 66 миллионов лет и, вероятно, появилась еще во времена динозавров. Исследователи также установили, что этот паттерн характерен и для других позвоночных. Из-за деятельности человека U-образная зависимость может исчезнуть, что приведет к серьезным экологическим последствиям. Статья опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution.
Среди современных наземных млекопитающих наиболее крупные виды относятся к растительноядным и плотоядным, в то время как беспозвоночноядные (в том числе насекомоядные) и всеядные обычно невелики. Большой размер растительноядных объясняется тем, что они зачастую питаются кормом с низкой питательной ценностью, поэтому нуждаются в большом количестве пищи и, соответственно, в большой территории. Кроме того, для переваривания низкокачественного корма необходим большой кишечник. Плотоядные, в свою очередь, достигают больших размеров, чтобы одолевать крупную добычу — и преодолевать большие расстояния в ее поисках.
Размеры, численность, характер распределения и энергетическая ценность наземных беспозвоночных не позволяют млекопитающим, которые ими питаются, поддерживать большую массу тела. Это же относится и к всеядным, которые хоть и могут питаться как животными, так и растениями, из-за ускоренного метаболизма обычно все же сосредотачиваются на питательном корме небольшого размера (например, на семенах и насекомых). Кроме того, в отличие от растительноядных, их пищеварительная система не приспособлена к обработке большого количества растительной пищи.
Если расположить млекопитающих вдоль шкалы, на одном конце которой будет растительная, а на другом — животная пища, то получится U-образная кривая зависимости размера тела от типа питания. До сих пор не было ясно, когда именно появилась эта зависимость у млекопитающих и характерна ли она для других позвоночных. Выяснить это решили исследователи из Австралии, Великобритании, Израиля, Канады и США во главе с Робом Куком (Rob Cooke) из Центра экологии и гидрологии Великобритании и Уильямом Герти (William Gearty) из Университета Небраски в Линкольне.
Для этого ученые проанализировали данные по современным млекопитающим (5033 вида), птицам (8991 вид), рептилиям (7356 видов) и рыбам (2795 видов). Оказалось, что подобная зависимость встречается во всех этих группах, не считая морских млекопитающих и морских птиц. Авторы объясняют это особенностями терморегуляции, а также тем, что планктоноядные организмы крупнее наземных беспозвоночноядных из-за обилия планктона и плотности воды.
Исследователи также проанализировали данные по 5427 видам вымерших наземных млекопитающих, начиная с мелового периода, и обнаружили, что U-образная зависимость сохранялась на протяжении всего кайнозоя и, по всей видимости, появилась еще во времена динозавров — возможно, уже в раннем мелу (145–100,5 миллиона лет назад). Только в олигоцене (33,9–23,03 миллиона лет назад) растительноядные в среднем немного уступали всеядным, что может быть связано с похолоданием климата.
Кроме того, ученые решили выяснить географическое распространение этой зависимости у наземных млекопитающих. Оказалось, что она встречается в подавляющем большинстве биомов. Исследователи пришли к выводу, что U-образная зависимость имеет фундаментальное значение.
Ученые установили, что в течение плейстоцена и голоцена, с появлением первых людей, средние размеры растительноядных и всеядных млекопитающих уменьшились примерно в 100 раз, а плотоядных — в 10 раз. Авторы прогнозируют, что в течение следующих 100–200 лет исчезнут многие растительноядные млекопитающие крупного и среднего размера, а вслед за ними и плотоядные. Исчезновение U-образной зависимости, которая сохранялась не менее 66 миллионов лет, приведет к серьезным последствиям для экосистем.
Ранее ученые уже предрекали угрозу вымирания крупным позвоночным. Однако в группу риска также попали и мелкие виды, в то время как позвоночные среднего размера находятся в относительной безопасности.
Семён Морозов
Конкуренция за свет в эксперименте уничтожила пятую часть видов
Спустя 24 года совместного действия повышенных концентраций углекислого газа в воздухе и азота в почве видовое богатство луговых сообществ в заповеднике Миннесоты снизилось на 22 процента. В первые восемь лет углекислый газ нейтрализовал угнетающее действие азота, но после достижения определенной биомассы выживать на лугах смогли преимущественно те растения, что создавали много тени вокруг себя. Это может свидетельствовать об угрозе растущей концентрации углекислого газа в атмосфере для биоразнообразия луговых сообществ, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature.