更大更好,還是小小的繼承地球?

更大更好,還是小小的繼承地球?小小的冠軍; Eviota屬的蝦虎魚。 Koichi Shibukawa供圖

當我在菲律賓宿霧島的奧斯洛布灣潛水時,我看到球形珊瑚塊表面上有一個小小的影子飛鏢 - 一條小魚,一種蝦虎魚 Eviota在存在的最小的脊椎動物中,只有約1厘米長且小於克雷光的1 / 10th。 它比我自己小一百萬倍,具有相同的基本脊椎動物體:脊髓,骨頭,腦,腎和肝臟。 除了鰓和肺,我和小魚共享相似的器官組,大小非常不同。

但看著蝦虎魚並不是我來奧斯洛布的原因。 當太陽變暗時,我離開珊瑚塊,向岸邊游去 - 不是因為雲,而是一條真正巨大的魚在我的上方游動。 這是我希望看到的:鯨鯊, Rhincodon typus,最大的活魚。 大型成年人體重達到34噸,超過我自己體重的300倍。 小蝦虎魚和鯨鯊的重量差異是驚人的8個數量級。 一些真正巨大的動物居住在地球上。

更大更好,還是小小的繼承地球?鯨鯊,最大的活魚。 照片由作者提供

一個多世紀以來,這些動物大小的巨大差異令生物學家著迷。 並且有很大的優勢。 大型動物更容易避開掠食者:一些小蝦虎魚的捕食率超過掠食者 6% 每天(!),雖然鯨鯊活了幾十年,並且已知在虎鯊襲擊中倖存下來。 較大的動物也可以在繁殖方面投入更多:雖然雌性蝦虎魚的身體每生產一次只能產生大約250的小卵孵化成幼蟲,但是雌性鯨鯊一生中可以生出數百隻完全發育的鯊魚幼崽,每隻鯊魚一半以上一米長。

對於體型較大的人來說,有更多的優點:在大型溫血動物中,由於其更好的表面與體積比,保持恆定的體溫更容易。 在大型食草動物中,較大體積的腸道導致更有效的發酵過程,這是分解植物材料所必需的。 要大一點是值得的。

更大更好,還是小小的繼承地球?Manta birostris,蝠,,世界上最大的射線,可以達到長達7米的翼展。 照片由作者提供

實際上,許多動物譜系在它們進化過程中的大小都有很大的增加。 這種趨勢被稱為 應對的規則,以19世紀美國古生物學家Edward Drinker Cope命名。 突出 例子 遵循Cope規則的血統是恐龍,它起源於三疊紀中期(231百萬年前)活著的兩米長的爬行動物。 在接下來的165百萬年中,恐龍逐漸演變成有史以來最大的陸地動物 泰坦巨龍 (長達37米),是有史以來最大的陸地捕食者,強大的 霸王龍.


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另一個突出的例子是鯨目動物,鯨魚和海豚。 這些次生海洋哺乳動物 下降 來自印度48萬年前漫遊的貓大小的兩棲雜食動物 印多霍斯。 當完全變成水生動物時,鯨目動物的體型增加,古老的Basilosaurid鯨魚41在數百萬年前已經達到25米長。 在過去的10百萬年中,鬚鯨的體型增加進一步加速,今天的藍鯨是有史以來最大的動物,成年人 實現 長度可達30米,重量接近200噸。

G所有這些體型大的優點,一個顯而易見的問題是:為什麼不是所有動物物種都大? 一個原因是小動物物種更快地產生新物種。 在最近的理論中 研究 我們與菲律賓大學的蒂莫西·昆波(Timothy Quimpo)一起,提出了一個眾所周知的事實:小型動物的數量更多(海洋中的鯨鯊數量更多,比海洋中的鯨鯊更多),以及大型種群為新物種提供的洞察力 - 這一過程稱為物種形成 - 速度更快。 因此,一些動物物種將演變為更大的體型(遵循科普的規則),但其餘的小物種將更快地繁殖成新的小物種,因此保持大多數動物物種較小。

值得注意的是,生物學中的“法律”和“規則”通常都是 柔和 比物理定律,沒有例外。 Cope規則的例外肯定會發生,因為大體型所帶來的優勢取決於生態或解剖條件。 對於 例子,中生代鳥類的早期譜系大小沒有增加; 一個更大的身體,飛行是出了名的難度。 北美淡水魚甚至 下降 在進化過程中的大小,可能是由於它們侵入較小的水體。

另一種有利於較小體型的生態狀況是大規模滅絕。 例如,白堊紀末的大規模物種滅絕被認為是由數百萬年前的66隕石撞擊引起的,它使天空變暗,使大氣降溫,並破壞了地球上的生態平衡。 這次活動消滅了生活在陸地上的恐龍,除少數冷血鱷魚和烏龜外,沒有大於25公斤的陸地動物倖免於難。

在二百萬年前的二疊紀250末期發生了早期的大規模滅絕,並清除了地球上動物物種的創紀錄百分比 - 據估計,在大規模火山爆發徹底改變了地球大氣層後,海洋物種的95百分比消失了。 在大規模滅絕之後,早期的三疊紀在生物多樣性方面是一個奇怪的無聊時期。 二疊紀的陸地爬行動物已經消失,它們已經演變成牛的大小,而大陸主要是由Lystrosaurs - 狗大小的喙爬行動物組成。 這種消滅大型動物物種和中小型動物的生存是 被稱為 '小人國效應'。

不幸的是,現在對大規模物種滅絕的研究不僅僅是學術上的興趣 - 我們生活在一個時代 智人大規模滅絕。 由於我們的物種離開了它的非洲根源,我們已經導致其他物種的滅絕,首先是獵人,然後,在農業發明之後,通過大規模的環境改變。 自從200多年前工業革命開始以來,我們一直在通過燃燒大量的化石燃料來改變地球大氣層的成分。 這導致了全球氣候變化,並進一步改變了無數物種的生態條件。 生物學家們仍然在爭論這些變化是否已經像之前五大滅絕期間發生的變化一樣引人注目 - 它們肯定是非常引人注目的。

為了反映它們的嚴重性,人們已經提出了當時地質時代的人類世紀名稱Anthropocene。 巨型動物(重量超過25公斤的動物)在任何地方都受到了影響 智人 去了:我們的史前祖先 容易 在消除北美巨型地面樹懶和澳大利亞馬匹大小的袋熊方面發揮了關鍵作用。 而今天,持續的狩獵和人為造成的環境改變可以保持壓力,優先瞄準大型動物。 這種趨勢的一個特別引人注目的例子是斯特勒的海牛的消亡,這頭海牛是以前在北極大西洋的家中的儒艮的巨型親戚; 海牛在1741中被發現,並且僅在27年內就滅絕了。永旺櫃檯 - 不要刪除

關於作者

Klaus M Stiefel是NeuroLinx研究所的作者,神經科學家和研究附屬機構。 他是作者 相機與大腦:視覺神經科學可以教授攝影師 (2016)。 他住在菲律賓。

本文最初發表於 永世 並已在知識共享下重新發布。

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