W 1847 roku niemiecki naukowiec Karl Christian Bergmann sformułował zasadę, która później zyskała miano reguły Bergmanna. Stwierdził on, że większe organizmy, dzięki mniejszemu stosunkowi powierzchni do objętości, lepiej zatrzymują ciepło i przystosowują się do zimnych środowisk. W efekcie, w surowych klimatach polarnych czy borealnych dobór naturalny sprzyjał powiększaniu rozmiarów ssaków i ptaków.
Amerykański paleontolog Edward Drinker Cope w 1871 roku zauważył, że przodkowie współczesnych koni – pierwotnie wielkości psa – z czasem znacznie się powiększyli. Na tej podstawie sformułował zasadę mówiącą, że ewolucja prowadzi do wzrostu rozmiarów organizmów w obrębie linii rodowych.
Nowoczesne podejście. Trzy makroewolucyjne wzorce
Badacze z Uniwersytetu w Reading poddali regułę Cope’a analizie, uwzględniając różnorodne środowiska i procesy ewolucyjne. Wyróżnili trzy wzorce – dobór kierunkowy sprzyjający wzrostowi rozmiarów (zgodny z klasyczną regułą Cope’a, występujący w stabilnych ekosystemach), dobór kierunkowy prowadzący do zmniejszania rozmiarów (charakterystyczny dla niestabilnych warunków środowiskowych, gdzie większe organizmy mają trudności z przetrwaniem) oraz dobór zróżnicowany (zależny zarówno od wielkości ciała, jak i specyficznych nisz ekologicznych, prowadzący do zmniejszania się organizmów w warunkach konkurencji i ograniczonych zasobów).
W pewnych warunkach środowiskowych duże rozmiary jednak stają się przeszkodą. Gdy duże gatunki wymierają, mniejsze organizmy zajmują ich nisze ekologiczne, zyskując szansę na ewolucję. Badacze z Reading nazwali to zjawisko „odwrotną regułą Cope’a” i podkreślili, że zmienność środowiskowa odgrywa tu kluczową rolę.
Ewolucja w cyklach
W skali czasu geologicznego zauważono cykliczność w ewolucji rozmiarów organizmów. Gdy jedne gatunki wymierają, mniejsze organizmy ewoluują, aby wypełnić powstałe luki w ekosystemie. W stabilnym środowisku ich rozmiary ponownie rosną, ale w warunkach niestabilnych mogą dążyć do zmniejszania się.
Naukowcy wskazali, że reguła Cope’a działała w przypadku wielu grup zwierząt, takich jak kopalne ssaki Ameryki Północnej, dinozaury, mezozoiczne ptaki czy współczesne ssaki morskie. Jednak nie zawsze była uniwersalna. Na przykład mamuty włochate czy tygrysy szablozębne podlegały regule Cope’a, ale w przypadku alaskańskich koni plejstoceńskich doszło do odwrotności – zmniejszania się rozmiarów, co finalnie doprowadziło do ich wymarcia.
Wpływ klimatu na ewolucję rozmiarów
Zmiany klimatyczne i środowiskowe mogą przyczyniać się do zmniejszania rozmiarów zwierząt. Na przykład niedźwiedzie polarne, zmagające się z utratą lodu morskiego, od 30 lat doświadczają redukcji proporcji ciała. Badania wskazują, że dalsze niszczenie siedlisk może przyspieszyć ten proces, a nawet prowadzić do wyginięcia.
Shovonlal Roy z Uniwersytetu w Reading zwrócił uwagę, że ewolucyjne zmiany wielkości zwierząt są odpowiedzią na presję środowiskową i niszczenie siedlisk. Podobnie jak ludzie dostosowują się do różnych warunków pogodowych, zwierzęta reagują na długoterminowe zmiany środowiskowe poprzez ewolucję rozmiarów ciał.
Czytaj też:
Twój kot to psychopata? Nowe badania rzucają światło na kocie zachowaniaCzytaj też:
Jakiego wzrostu jest prezes Kaczyński? Będziecie zaskoczeni