Адаптация видов к меняющимся условиям внешней среды и их выживание связаны с огромным числом факторов, определяющих баланс между доступными ресурсами и размерами популяции. Понятно, что в целом большее количество ресурсов позволяет размножиться, а их недостаток заставляет больше заботиться о собственном выживании, чем о выведении потомства.
Эту сложную игру описывает новая популяционная модель, которую Сидни Реднер (Sidney Redner) и его коллеги из Института Санта-Фе представили в статье, опубликованной журналом Nature Communications. Одним из неожиданных выводов этой модели стала оценка «идеальных» размеров наземного млекопитающего.
«Модель, структурированная состоянием ресурсов» (Nutritional State-structured Model, NSM) описывает переход животного от «полноценного» существования и размножения к состоянию максимальной экономии ресурсов. Помимо других параметров, в расчет берутся и размеры тела, и особенности метаболизма, которые во многом определяют взаимоотношения животного с окружающей средой и его потребности в ресурсах.
Для обычного млекопитающего большие размеры тела означают более размеренный метаболизм и возможность накопить больше жировых запасов, а в результате – и лучшие перспективы выживания в тяжелых условиях. Реднер и его соавторы оценили среднюю скорость исчерпания запасов для примерно сотни наземных млекопитающих, подтвердив классический эволюционный закон Копа – Депере.
Согласно ему в процессе эволюции происходит увеличение размеров тела, что позволяет активнее захватывать пищу, лучше бороться с конкурентами и хищниками, хотя и снижает плодовитость. Этот тренд работает, пока организм не встречает противоположное давление, связанное с чересчур большими потребностями крупного тела. Размеры млекопитающих представляют собой результат баланса между двумя этими тенденциями.
Обобщив метаболические и популяционные особенности, свойственные млекопитающим, Реднер с коллегами подсчитали «идеальный» размер наземного животного. Он оказался весьма впечатляющим: около 17,5 т, что в 2,5 раза тяжелее крупнейшего из млекопитающих современности, африканского слона. Однако такое животное действительно существовало. Палеонтологические летописи сохранили останки динотериев, вымерших несколько миллионов лет назад родственников слонов. Масса их взрослых особей могла превышать 15 т.
Ученые подчеркивают, что модель NSM описывает лишь базовую динамику, связанную с нехваткой необходимых ресурсов и реакцией популяций млекопитающих на такие тяжелые условия. В ней не учитываются взаимоотношения с хищниками и конкурентами других видов, и масса прочих факторов, которые определяют будущее вида. Недаром «идеальные» по размерам динотерии все-таки вымерли.
Наука
Роман Фишман
