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存在了6600万年的模式被扰乱了

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发表于 2022-5-3 14:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
存在了6600万年的模式被扰乱了


Original Måka
原理 2022-05-02 05:39



                               
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饮食和体型相互交织的复杂影响,讲述了一段动物物种的进化和生态历史的故事。

仔细想来,这并不难理解。一个物种的饮食决定了它的能量消耗,这反过来又会驱动动物的生长,并最终影响着它体型的大小。然而,体型同样会限制一个物种可用的食物质量和数量,甚至为生存所需的质量和数量设下了阈值。

换句话说,从进化角度而言,你吃下的食物允许你长多大,你就能长多大。同时,你需要多大的体型来捕猎和处理你的食物,你就会有多大的体型。它们之中存在着一种进化上的相互作用。

近日,在一项发表于《自然·生态与进化》的研究中,一组研究人员发现了动物的饮食和体型之间普遍的关系模式。这种模式可以追溯到很久之前,跨越了约6600万年,横跨一系列脊椎动物群,适用于陆栖鸟类、爬行动物,甚至咸水鱼类。

但这项研究同时表明,与人类有关的最大的植食和肉食动物的灭绝,正在扰乱这种生态系统的基本特征,并且有可能产生无法预知的后果。


  一种U形关系  

几十年前,生态学家就开始将哺乳动物的饮食和体型之间的关系绘制成图,并按照从植物到蛋白质的梯度将哺乳动物排列,从而得出了一条U形曲线。

这条曲线显示,最左端的以植物为食的植食动物,和最右端以肉为食的肉食动物的体型,往往比中间“不挑食”的杂食动物和以无脊椎动物为食的动物的体型要大得多。


                               
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陆地哺乳动物中饮食和体型的U形关系。灰色部分代表目前濒临灭绝的物种,而白色部分则代表已灭绝的物种。(图/Nature Ecology and Evolution)

这其实是生态系统中的每一个成员共同进化的结果。

由于植食动物以植物为基础的饮食营养相对较差,它们往往为了覆盖更多的地方以觅取更多的食物而长得很大,并适应长而复杂的消化道,从中提取尽可能多的营养。与此同时,肉食动物也必须长得足够大,这样才能跟上那些植食动物的脚步,并有机会击倒它们。

尽管杂食动物自助餐式的菜单通常能填饱它们的肚子,但它们的高能量需求让它们专注于坚果、昆虫和其他小的、能量密集的食物。虽然以无脊椎动物为食的动物大多喜欢吃富含蛋白质的猎物,但这些猎物的体积往往很小,再加上许多其他无脊椎动物的激烈竞争,使它们只能吃到最小的尺寸。

最终的结果便是,哺乳动物的平均和最大体型都会呈U形分布


  普遍存在的模式  

然而,迄今为止,几乎还没有什么研究在哺乳动物类群之外寻找这种模式,也很少探索过古生物中的情况。这便是这项新研究的目标。

为了分析这种模式在现代动物中的普遍性,研究团队汇编了大量现存物种的体型数据,包括5033种哺乳动物、8991种鸟类、7356种爬行动物和2795种鱼类。

在大量脊椎动物类群中,包括爬行动物、咸水鱼类和陆地鸟类,都出现了这种模式,它甚至在不同生物群落中也保持不变,无论是森林、草原或沙漠,还是热带大西洋或是温带北太平洋。这说明,这是关于脊椎动物如何获取能量、如何相互作用,以及如何共同生存的一个根本问题

但在海洋哺乳动物和海鸟中没有发现这种模式,这可能是由于水生生活的独特需求。

此外,研究人员也有兴趣了解U形模式持续的时间。他们因此分析了5427种哺乳动物的化石记录,其中一些可以追溯到1.45亿至1亿年前的早白垩纪时期。

研究显示,U型曲线至少可以追溯到6600万年前,当时非鸟类恐龙刚刚消失不久,但哺乳动物还没有多样化到如今的程度,也尚未成为主导类群。

也就是说,这种模式持续存在,即使周围还有其他主导动物时也是如此。有科学家怀疑,它从哺乳动物作为一个类群开始演化时就已经存在了。


  未来的样子  
在对U形模式的现在和过去进行研究后,团队进一步转向了它的未来。

他们认为,过去数十万年间,自从尼安德特人和智人出现以来,植食动物和杂食动物的体型中值已经急剧缩小到了百分之一,肉食动物的体型在同一时期下降到了约十分之一。换言之,持续了如此之久的U形曲线已经开始明显变平了

在这种情况下,团队预测,多种大型和中型哺乳动物在未来200年间灭绝的可能性超过50%。这些预测的灭绝只会加剧扰乱这种U形模式,特别是大型植食动物的消失,可能引发或者加速那些以它们为食的大型肉食动物的灭亡。

这种一直存在的U形模式的改变,也许会对整个环境和生态系统产生根本性的影响。

在许多生态学的文献中,你可以看到研究人员在猜测生态系统现在有多么不稳定、丧失弹性,而且变得更容易崩溃。这可能是又一例证,表明未来或许的确是这样的情况。

#创作团队:
撰文:Måka
排版:雯雯
#参考来源:
https://news.unl.edu/newsrooms/today/article/humans-disrupting-66-million-year-old-feature-of-ecosystems/
https://www.nature.com/articles/s41559-022-01726-x
#图片来源:
封面图:Julius Csotonyi, Nebraska
首图:Julius Csotonyi, Nebraska



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