Kodėl yra didesnių žinduolių rūšių negu maži • Aleksejus Gilyarovas • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Ekologija, zoologija

Kodėl didesnės žinduolių rūšys yra didesnės nei mažesnės?

Sunkus nykštukas (Suncus etruscus) – vienas iš mažiausių planetos gyvūnų. Jos ilgis yra apie 3-5 cm. Kūno svoris yra 1,7-3,0 g. Tai paplitęs Viduržemio jūroje, bet taip pat yra ir kitose vietose. Nuotraukos iš www.animalworld.ruBumblebee arba Pig Bat (Craseonycteris thonglongyai) – vienas iš mažiausių žinduolių atstovų. Šio gyvūno svoris yra 1,6-1,8 g. Jis gyvena pietvakariuose Tailande. Aprašyta tik 1973 m. Nuotrauka iš www.blogalileo.com

Toje pačioje taksonominėje organizmų grupėje skirtingų dydžių rūšys pasireiškia skirtingais dažniais. Dėl sausumos žinduolių pasiskirstymą apibūdina ekstremali asimetrija: modalinė klasė patenka į gana mažas (bet ne mažiausias) rūšis; yra keletas rūšių, kurių masė mažesnė, ir gana daug didelių ir labai didelių. Naudodamiesi paprastu modeliu galėjome parodyti, kad tokį paskirstymą gali lemti tik keletas gana visuotinių veiksnių.

Jei visos žinduolių rūšys yra suskirstytos į dydžio grupes (pagal suaugusiųjų svorį), o rūšių skaičius yra matuojamas pagal kūno svorį, tada bus gaunamas ryškiai asimetriškas pasiskirstymas. Modalinė klasė (daugiausia rūšių) priklauso nuo 40 g svorio.Keičiant kūno svorį, rūšių skaičius smarkiai mažėja ir didėja – labai lėtai. Tokiu būdu susidaro pasiskirstymo asimetrija – didelių rūšių "uodega", kuri tęsiasi toli į dešinę – iki Afrikos dramblys (Loxodonta africana), didžiausias iš gyvųjų sausumos žinduolių (vyriškas svoris 5-7 tonos).

Pastebėta nuotrauka atskleidžiama derinant duomenis apie 4002 sausumos žinduolių rūšis – šiuolaikinius ir išnykusius palyginti neseniai, ketvirčio laikotarpio pabaigoje (1 pav.).

Pav. 1. Kūno svorio pasiskirstymas 4002 "neseniai" (modernus ir išnykęs vėlyvojo ketvirčio laikotarpiu) rūšių sausumos žinduolių. X ašis – kūno svoris gramais. Y ašis – santykinis rūšių skaičius (abi svarstyklės yra logaritminės). Modalinė klasė apima gyvulius, sveriančius apie 40 g, tačiau, kaip aiškiai matyti iš grafiko, yra daug didesnių žinduolių nei mažų. Rodyklė nukreipta į dešinę, – tendencija didinti kūno dydį dėl trumpalaikio didesnių organizmų pranašumo. Rodyklė nukreipta į kairę, – yra tendencija mažinti dydį dėl didelės didelių formų išnykimo rizikos.Kairėje grafiko dalyje įvyksta minimalaus dydžio apribojimai (daugiausia susiję su energija). Pav. iš aptariamo straipsnioMokslas

Kokie veiksniai lemia tokį kūno dydžio pasiskirstymą visoje klasėje, kaip kūno svorio didėjimo tendencijos ir neigiamos didelės apimties pasekmės koreliuoja evoliuciją? Šie klausimai buvo bandomi Aarono Clauset'io ir Douglaso H. Erwino'o iš Santa Fė instituto (Naujosios Meksikos, JAV), kurie pasiūlė žinduolių kūno dydžio evoliucijos modelį, pagrįstą trimis prielaidomis:

1) Kūno dydžio pasikeitimas evoliucijos laikotarpiu laikomas "kladogeneziniu daugialypiu difuzijos procesu" (ty, palikuonis paveldina savo protėvio dydį atsitiktiniais variacijomis, tačiau turi tendenciją didėti). Kelio svorio padidėjimas evoliucinėje atsekamoje gyvūnų eilutėje, vadinamoji Cop'o taisyklė (Cope'o taisyklė), yra paleontologų atskleista empirinė taisyklė kai kurioms (beveik visoms) gyvūnų grupėms. Manoma, kad didesnis kūno dydis padidina galimybę priešintis plėšrūnams, palengvina alkį ir užtikrina geresnį šilumos reguliavimą.Be to, didesnių gyvūnų atveju mažiau energijos suvartojama vienam masės vienetui.

2) Mažiausias žinduolių dydis yra griežtai apribotas. Mažiausiai žinomų žinduolių kūno svoris yra maždaug 2 g – tai yra vienos rūšies krevetė, nykštukė baltos spalvos (Suncus etruscus) ir šikšnosparnių šikšnosparnis arba, kaip kitaip vadinama, kiaulių šikšnosparnis (Craseonycteris thonglongyai) Šių smulkių gyvūnų konkrečios (vienetinės masės) mainų intensyvumas yra ypač didelis. Labiausiai tikėtina, kad ši aplinkybė lemia žinduolių apatinę dimensiją.

3) Visoms rūšims gresia išnykimas, o jos tikimybė didėja didėjant kūno dydžiui. Didelių rūšių pažeidžiamumas dėl neigiamo poveikio yra mažas jų populiacijų tankis. Jei populiacijų skaičius yra labai mažas, tai yra gana didelė tikimybė, kad ji išnyks nuo bet kokio atsitiktinio nepalankių sąlygų derinio.

Afrikos dramblys (Loxodonta africana) laistymo vietoje. Afrikos dramblys yra didžiausias iš šiuolaikinių sausumos žinduolių. Suaugusio vyro masė yra 5-7 tonos, o didžiausias svoris – 12 tonų. Nuotrauka Kevin Schafer iš www.floranimal.ru

Laikas modelyje pateikiamas atskirais etapais. Kiekviename žingsnyje atsiranda nauja rūšis – atsitiktinai parinktos protėvios rūšies palikuonis. Modelių koeficientai nustatomi pagal žinduolių paleontologinio išnykimo duomenis. Jei naudojamos visos trys modelio prielaidos, modeliuotas dydžio paskirstymas labiausiai atitinka faktiškai pastebėtą, tačiau variante, kuriame neatsižvelgiama į smarkiai mažiausių rūšių skaičiaus mažėjimą, arba į variantą, kuris neatsižvelgia į šią aplinkybę ir didesnę didelių rūšių išnykimo riziką, rodo rezultatai labai skiriasi nuo empirinių duomenų.

Pav. 2 Empirinių duomenų palyginimas (kieta mėlyna linijakartojantis grafikas fig. 1) su skirtingomis modelio versijomis. A – pilna versija, atsižvelgiant į mažesnę dydžių ribą, evoliucinį poslinkį didėjančio dydžio kryptimi ("Cop" taisyklė), didinant didesnių rūšių išnykimo riziką, mažinant rūšių, kurių dydis artimas minimaliai, skaičių; B – galimybė, į kurią neatsižvelgiama mažiausių rūšių skaičiaus sumažėjimas; C – alternatyva, kuria neatsižvelgiama į mažiausių rūšių skaičiaus sumažėjimą (kaipB), taip pat padidėjusi didelių rūšių išnykimo rizika.Galima suprasti, kad labiausiai tinkama realiems duomenims suteikia pačią išsamią modelio versiją. Pav. iš aptariamo straipsnioMokslas

Modelio elgesio tyrimas parodė, kad jis yra labai jautrus pokyčiams minimalaus galimo organizmo dydžio (tačiau šis parametras yra gerai žinomas). Kiti modelio koeficientai gali skirtis gana stipriai, tačiau tai reikšmingai nekeičia jo rezultatų.

Modelis, kaip pabrėžta darbe, gali būti taikomas ne tik žinduoliams, bet ir kitoms organizmų grupėms. Nors yra akivaizdžių išimčių. Taigi, dinozaurų dydžio pasiskirstymas turėtų būti labiau simetriškas. Be to, vabzdžių ir paukščių dydžio pasiskirstymas rodo, kad modalinė klasė yra išstumta iš dešinės.

P.S. Deja, šio darbo autoriai nesusiję su nesenu straipsniu Konstantino Popadino ir kt. (Popadinas K., Lenkčukas LV, Mamirova L. ir kt. PNAS, 2007. V. 104. P. 13390-13395; žr. "Elementai ": Dideliems žinduoliams gali kilti grėsmė išnykimui dėl kenksmingų mutacijų kaupimosi), o tai aiškiai rodo, kad didelėms rūšims yra didesnė tikimybė, kad jos sukels silpnesnius mutacijas, o tai taip pat padidins jų išnykimo riziką.

Šaltinis: Aaron Clauset, Douglas H. Erwin. Rūšių kūno dydžio evoliucija ir pasiskirstymas Mokslas. 2008. V. 321. P.399-401.

Taip pat žiūrėkite:
Dideli žinduoliai gali susidurti su išnykimu dėl kenksmingų mutacijų kaupimosi, "Elements", 2007 08 28

Aleksejus Gilyarovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: