Прогулка среди гигантов: почему большие животные такие большие?

Почему слоны, киты и другие крупные животные, в том числе вымершие (такие как динозавры), такие большие? На самом деле это два разных вопроса: один про наземных животных и один про водных. Сначала поговорим о наземных животных.

Argentinosaurus, ведущий кандидат на место крупнейшего сухопутного животного всех времен. [Источник изображения]

Для того, чтобы обсудить истинных гигантов, мы начнем обсуждение с более мелких живых существ - насекомых.

Меганевра, жительница эпохи карбона (300 миллионов лет назад), была самой большой когда либо жившей стрекозой, с размахом крыльев 27 дюймов. Самая большая стрекоза сегодня имеет размах крыльев всего 7,5 дюйма. Так почему же Меганевра стала такой большой?

Есть несколько теорий относительно этого. Самой популярной является то, что значительно более высокий уровень содержания кислорода в каменноугольный период (карбон) (уровень кислорода в каменноугольный период в атмосфере составлял 35 %, против 10 % в наше время), позволили Меганевре стать намного больше, чем насекомые наших дней. Насекомые не имеют легких и дышат через ряд труб трахеи, присутствующих на всем их теле. В Карбон было немало других огромных насекомых и других членистоногих. Тогда, конечно, не было летающих позвоночных, которые могли угрожать Меганевре. И Меганевра, возможно смогла достичь максимального размера для насекомых. Меганевра была альфа-хищником.

Окаменелости Меганевры. [Источник изображения]

Примерно в середине Карбона уровень кислорода упал, и гигантские насекомые, включая Меганевру и тараканов, размером с домашних кошек, вымерли. Могучие леса каменноугольного периода начали отделяться и объединяться в анклавы. Это привело к тому, что популяции животных стали изолироваться друг от друга, приводя к еще большему вымиранию и ускоряя изменения в эволюции - появляется островная биогеография.

(забавный факт - большая часть нашего угля поступает из карбоновых месторождений!)

Мы можем извлечь некоторые интересные факты из существования Меганевры. Чтобы земные организмы достигли действительно огромных размеров, им нужно несколько вещей.

Во-первых, необходимо достаточное количество ресурсов - еда, вода. Требуется много энергии, чтобы подпитывать огромные тела. Вот почему почти все гигантские животные на земле были травоядными. Меганевра - редкое исключение из правил.
Во-вторых, необходимы определенные условия, связанные с хищниками. Хищники должны отсутствовать, либо их должно быть очень мало, в ином случае животным необходимо участвовать в "гонке" размеров, для защиты от хищников. В последнем случае травоядные животные обычно всегда выигрывают - экосистеме намного проще поддерживать гигантских травоядных, чем хищников. Хищники потребляют гораздо больше энергии и для их пропитания требуются большие территории.

В первом случае мы получаем такое явление, как островной гигантизм. Без хищников у животных появляются различия в популяции. Например, территориальные или брачные битвы внутри вида, как правило, приводят к увеличению размера в популяции. Так как чем больше вы размерами, тем больше вероятность того, что вы завоюете самку или победите соперника.

В этих ситуациях есть и другие факторы, приводящие к гигантизму. Но, следует отметить, что карликовость столь же распространена, если не более распространеная реакция на отсутствие хищников.

Голубой кит - единственное самое большое животное, которое когда-либо жило. При 100 футах (1 фут = 30.48 см) в длину и почти 200 тонн в весе, он затмевает всех из когда либо живущих. [Источник изображения]

Куда немного сложнее обстоят дела с океаном. В океане не так много крупных травоядных. Все киты - плотоядные животные (хищники). Голубой кит - самое крупное животное, которое когда-либо жило - питается крилем (мелкие морские планктоновые ракообразные). Это свободная пища для всех обитателей океана. Получать больше - отличная эволюционная тактика в океане. Кроме того, вода помогает удерживать вес больших океанических животных, помогая им преодолевать большие расстоянияе.

Paraceratherium, когда-то считавшийся самым крупным наземным млекопитающим. Теперь мы знаем, что есть другой вид, который, вероятно, мог быть еще больше: палеолоксодон намадикус, огромный древний слон. [Источник изображения]

Следует также упомянуть о размножении животных. Среди животных существуют две основные стратегии репродукции.

Во-первых, вы можете иметь огромное потомство и надеяться, что некоторые выживут.
Во-вторых, вы можете иметь гораздо меньшее количество потомков и вкладывать в них огромное количество энергии, чтобы они выжили. Большинство (хотя и не все) гигантских животных следуют второй стратегии. Это эффективная стратегия выживания потомства. С гигантским и ужасающим родителем, находящимся рядом, мало кто осмелится напасть на его ребенка.

Конечно, существуют ограничения на максимальный размер животных. Гравитация препятствует тому, чтобы животные становились слишком большими - особенно это касается наземных животных. Еда также является ограничением - чем вы больше, тем больше пищи вам нужно. Действует закон куба. По мере увеличения размеров животного, его объем начинает увеличиваться намного быстрее. В конце концов, масса становится настолько высокой, что только для удержания своего веса, требуется огромный скелет и большое количество мышц - этого достаточно, чтобы животное было не приспособленным к выживанию. Мы вряд ли увидим животных намного больше, чем те, которые уже существовали на Земле. Хотя разумеется, на планете с более низкой гравитацией вы могли бы получить гораздо более крупных существ.

Птица-слон, Aepyornis maximus, самая большая птица, которая когда-либо существовала. Данный вид птиц уничтожен людьми.[Источник изображения]

К сожалению, быть крупным во времена суровых экологических потрясений, это большой минус. Гигантам требуется много энергии для выживания. И когда происходит быстрое изменение экосистемы или ее разрушение, гиганты первые кто погибают, из за неспособности обеспечить себя необходимым количеством пищи. По сути, они никогда не выживают после экологических катастроф. И, к сожалению, сейчас мы живем в период массовом исчезновении видов.

Мы разрушаем и уничтожаем экосистемы, от которых зависит жизнь гигантов. Мы охотимся на гигантов - в доисторические времена мы убили подавляющее большинство всех наземных представителей мегафуаны. Мы почти уничтожили китов в течение нескольких коротких веков расцвета китобойного промысла. Мы выловили 90% крупной рыбы из океанов. Мы сделали так, что быть маленьким - это значительное экологическое преимущество. Наши дети не смогут увидеть великанов, которые жили с нашими предками в одно время. Мы оставляем для них гораздо меньший мир.