Что послужило причиной того, что некоторые растения и животные в ходе эволюции стали гигантскими?

Спасибо за интересный вопрос, который заставил меня задуматься.

Короткий ответ заключается в том, что что-то эволюционирует, если задействованные гены имеют преимущество, и под «преимуществом» я подразумеваю производство большего количества копий генов в следующем поколении, поэтому в популяции будет присутствовать больше особей с такими характеристиками.

Что касается того, какое конкретное преимущество увеличение массы тела имело для любого конкретного вида, это зависело от конкретного вида и его окружающей среды в то время. Почти наверняка не существует универсального ответа.

Большинство очень крупных наземных млекопитающих являются травоядными, и наличие большого пищеварительного тракта дает преимущество, когда вы едите много растительного материала с довольно низким уровнем питательных веществ. Однако, когда вокруг есть хищники, стать большим и медленным может быть большим недостатком, чем оставаться маленьким и быстрым. В ходе эволюции часто существует баланс конкурирующих сил, которые противопоставляются друг другу.

Там, где крупные млекопитающие оказались изолированными на островах без хищников, таких как вид ныне вымерших слонов на острове Флорес, они имеют тенденцию становиться меньше, поэтому это говорит о том, что избегание хищников просто потому, что они слишком велики, чтобы они могли убить, может быть важным фактором. .

И, конечно же, у многих видов мы имеем эффект выбора пола. Если самки выбирают самых крупных самцов, будет оказываться давление отбора в сторону большего размера.

С растениями может быть совсем другое. Деревья, например, имеют длинные стволы в основном по одной из двух причин.

Во-первых, сделать их листья и семена недоступными для травоядных, так что у нас есть своего рода гонка вооружений, как между жирафами и акациями в Африке.

Во-вторых, когда они растут тесными группами, такими как леса и леса, возникает конкуренция за солнечный свет и почвенные ресурсы, такие как вода. Вид, который может подняться выше и поместить свои листья выше листьев своих соседей, выиграет соревнование, и тогда на его соседей также будет оказываться давление, чтобы они развивали более длинные стволы. Длинные стволы означают, что вода должна поступать далеко к листьям, поэтому дереву с самыми длинными стволами также потребуется более крупная корневая система. Снова компромисс между созданием длинного ствола и доминированием водопровода под землей.

Также считается, что многие деревья сформировали симбиотические ассоциации с грибами в своей корневой системе, что помогает им получать питательные вещества и воду, необходимые для «обслуживания» длинного ствола и высокой листовой кроны, поэтому они могут быть единственными типами растений, способными все равно делать это.

Одна вещь, о которой вы могли бы подумать, это почему некоторые киты очень большие, а некоторые относительно маленькие (дельфины, морские свиньи, косатки). Какая разница в их образе жизни, еде, среде обитания и т. д., что могло привести к этим эволюционным различиям.

Чтобы расширить ответ Роуза, люди называют определенные факторы окружающей среды необычными изменениями размеров животных с течением времени, когда они диверсифицируются в новые виды.

Особым примером являются гигантизм (и карликовость) на островах . В этом случае животное может прибыть на остров, а некоторых хищников или конкурентов, к которым оно привыкло, там не будет. Потом из одного вида выделится множество видов, каждый из которых займет одну из незанятых на острове ниш — поедание жуков из коры, разламывание орехов. Отсутствие крупных хищников позволит симпатичному сочному травоядному расти больше, не опасаясь быть съеденным. Точно так же Моа был птицей, которая стала агрессивным хищником в своей островной среде обитания, где очень редко можно увидеть агрессивную наземную птицу, когда уже присутствует большая кошка или другое хищное животное. Такие большие изменения в окружающей среде также могут привести к карликовости.- более мелкие виды, такие как мелкие животные, такие как белки или мыши, могут не потреблять всю доступную пищу. Хоббиты , недавно обнаруженные в Индонезии, являются примером островной карликовости.

При этом селективное давление, вероятно, может сделать многих животных больше или меньше — многие породы собак меньше, чем волки, от которых они произошли. Я думаю, что бычки настолько велики, насколько мы можем их сделать, и крупнее, чем местный поголовье крупного рогатого скота.

Что касается окружающей среды, из-за которой динозавры были такими большими, более высокий уровень кислорода на планете в то время является общей теорией того, почему они были такими большими. Я также думаю, что, по крайней мере на раннем этапе, условия отбора, которые благоприятствовали более крупным животным, вероятно, были созданы, поскольку животные эволюционировали без каких-либо конкурентов (первые животные на суше или на море). Если бы это случилось снова, неясно, были бы динозавры такими большими — возможно, у нас могли бы быть гигантские млекопитающие или потомки трилобитов.

Одним из важных моментов, не рассмотренных в предыдущих ответах, является репродуктивная способность и изменчивость окружающей среды. Более крупные животные имеют более длительный период между поколениями и, как правило, размножаются медленнее. В менее стабильной среде более быстрое воспроизводство позволяет быстрее адаптировать популяцию к наличию ресурсов, обеспечивая большую популяцию, чтобы случайные события с меньшей вероятностью уничтожили весь вид (здесь фактором может быть генетическая изменчивость), и сводит к минимуму абсолютное количество ресурсов, необходимых для стабильной популяции.

Есть значительные преимущества в том, чтобы быть больше. В дополнение к взаимодействию с другими животными, более крупное животное имеет меньшее отношение площади поверхности к массе и поэтому будет терять меньше тепла на единицу массы (что могло быть важным для млекопитающих ледникового периода?). Более крупное животное также может поддерживать более крупные органы (не только пищеварительный тракт, как упоминала Роза Рубикондиор, большой мозг невозможен у мелких животных) или специализированные функции значительного размера (где полезность не является линейной функцией размера).

Необходимо признать, что это нерешенный вопрос биологии, т. е. однозначного ответа на него нет.

В этом обзоре рассматриваются различные теоретические и эмпирические доказательства фенотипического отбора по размеру тела:

• Бланкенхорн В.У. (2000) Эволюция размера тела: что делает организмы маленькими? Ежеквартальный обзор биологии 75: 385-407.

Некоторые выдвинули гипотезу о связи между размером тела и эволюцией эндотермии:

• Кларк А., Портнер Х.О. (2010) Температура, метаболическая мощность и эволюция эндотермии. Биологические обзоры 85: 703-727.

А другие предположили связь с кислородом в атмосфере:

• Харрисон Дж. Ф., Кайзер А., ВанденБрукс Дж. М. (2010) Уровень кислорода в атмосфере и эволюция размера тела насекомых. Труды Королевского общества B: Biological Sciences 277: 1937.

И я брошу эту гипотезу на ринг. Крупные динозавры вымерли всего 65 миллионов лет назад. По сути, это вчерашний день с точки зрения геологических масштабов времени, в которых может развиваться размер тела — они (динозавры) изначально эволюционировали 230 миллионов лет назад. Это означает, что у нас есть по крайней мере 165 миллионов лет, прежде чем вы сможете увидеть, может ли наше нынешнее разнообразие жизни на Земле эволюционировать в такие же крупные организмы!