Вымирание зависит от размера тела: новая модель объясняет эволюцию млекопитающих

Новая модель вымирания, учитывающая размер тела и метаболизм, объясняет, почему виды животных эволюционируют в сторону увеличения размеров и как они сопротивляются голоду.

Новая модель: Nutritional State-structured Model (NSM)

Междисциплинарная команда учёных представила в Nature Communications модель NSM. Она учитывает не только плотность ресурсов, но и размер тела, метаболическое масштабирование, а также энергетическое состояние особей («голодные» или «сытые»).

  • Авторы: эколог Джастин Якил (UC Merced), биолог Крис Кемпес (Институт Санта-Фе), физик Сидни Реднер (Институт Санта-Фе).
  • Принцип: «Голодные» животные уязвимы для смертности, размножаться могут только «сытые». Энергетические потребности и скорость восполнения ресурсов рассчитываются на основе биологических законов масштабирования, связывающих размер тела с метаболизмом.

Результаты: модель воспроизводит известные законы

Модель показала, что виды разного размера стремятся к наиболее стабильным в отношении вымирания состояниям популяции. Эти состояния воспроизводят два известных биологических правила:

  1. Закон Дамута: обратная зависимость между размером тела и плотностью популяции. Крупные виды стабильны при малой численности, а мелкие могут позволить себе высокую плотность.
  2. Правило Копа: наземные млекопитающие в эволюции склонны увеличиваться в размерах. Модель NSM демонстрирует, что крупные животные с медленным метаболизмом наиболее устойчивы к вымиранию от голода.

Идеальный размер и прогнозы модели

  • Модель предсказывает существование энергетически «идеального» млекопитающего, максимально устойчивого к голоду. Его размер должен быть в 2.5 раза больше африканского слона.
  • «Самым удивительным было то, что NSM точно предсказывает максимальный размер тела млекопитающих, наблюдаемый в палеонтологической летописи», — отмечает Джастин Якил.

Хотя модель не учитывает хищничество, она предлагает динамичную и системную основу для понимания того, как животные выживают при ограниченных ресурсах.