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