Para penyelidik mengetahui mengapa mamalia air perlu menjadi besar tetapi tidak terlalu besar

Younger Dryas Cataclysm and the Destruction of Atlantis (Julai 2019).

Anonim

Sesiapa yang telah menyaksikan ikan paus yang mulia atau anjing laut gajah secara peribadi akan diampunkan untuk mengaitkan kehidupan laut dengan saiz yang tidak terhad dalam mamalia, namun penyelidikan baru mendedahkan bahawa pertumbuhan mamalia sebenarnya lebih terkurung di dalam air daripada di darat.

Penemuan ini oleh penyelidik Stanford adalah berbeza dengan teori-teori terdahulu yang menunjukkan bahawa tekanan pada saiz badan harus lebih santai di dalam air, mungkin kerana persekitaran yang besar dan keupayaan untuk mengapung haiwan daripada menyokong berat badan mereka pada kaki.

Sebaliknya, kumpulan itu mendapati bahawa saiz mamalia akuatik dibatasi pada akhir kecil oleh keperluan untuk mengekalkan haba dan pada akhirnya besar oleh kesukaran mendapatkan makanan yang cukup untuk bertahan. Kumpulan itu menerbitkan penemuan mereka pada 26 Mac di Prosiding Akademi Sains Kebangsaan.

"Ramai orang telah melihat masuk ke dalam air sebagai lebih membebaskan mamalia, tetapi apa yang kita lihat adalah ia sebenarnya lebih mengejutkan, " kata pengarang bersama Jonathan Payne, seorang profesor sains geologi di Stanford's School of Earth, Energy & Environmental Sains (Stanford Earth). "Bukan air yang membolehkan anda menjadi mamalia besar, anda perlu menjadi mamalia besar di dalam air - anda tidak mempunyai pilihan lain."

Mendapatkan yang besar, tetapi tidak terlalu besar

Walaupun mamalia yang hidup di dalam air berkongsi bentuk tubuh yang sama panjang, mereka tidak berkait rapat. Sebaliknya, anjing laut dan singa laut berkait rapat dengan anjing, manatee berkongsi keturunan dengan gajah, dan paus dan ikan lumba-lumba berkaitan dengan kuda nil dan mamalia berbulu lain.

Untuk mengetahui lebih lanjut tentang bagaimana kumpulan-kumpulan mamalia tanah ini mengambil ciri-ciri ketebalan mereka apabila mereka bertukar menjadi akuatik, penyelidik menyusun jisim badan untuk 3, 859 orang hidup dan 2, 999 spesies mamalia fosil dari set data sedia ada. Analisis ini merangkumi kira-kira 70 peratus spesies hidup dan 25 peratus spesies yang pupus. Mereka menganalisis data dengan satu set model yang dibangunkan dengan kerjasama Craig McClain dari Konsortium Laut Universiti Louisiana.

Dari analisis ini, kumpulan itu mendapati bahawa apabila haiwan darat mengambil air, mereka berkembang sangat cepat ke arah saiz baru mereka, berkumpul di sekitar 1, 000 pound. Nenek moyang yang lebih kecil seperti saudara anjing meningkat lebih besar daripada nenek moyang yang lebih besar seperti kuda nil untuk mencapai berat yang optimum, menunjukkan bahawa lebih besar adalah lebih baik untuk kehidupan akuatik, tetapi hanya satu titik. Kumpulan itu menunjukkan bahawa otters, yang mengambil air baru-baru ini, tidak mengikuti trend itu, mungkin kerana banyak spesies pemangsa masih hidup banyak dari kehidupan mereka di darat.

"Kuncinya mempunyai pokok phylogenetic untuk memahami bagaimana spesies ini berkaitan dengan satu sama lain dan jumlah masa yang berlaku antara kejadian cawangan evolusi yang berbeza, " kata penulis utama Will Gearty, seorang pelajar siswazah di Stanford Earth. "Pokok hubungan leluhur membolehkan kita membina model berdasarkan data dari spesies moden untuk meramalkan apa saiz badan nenek moyangnya dan melihat bagaimana trajektori evolusi paling sesuai dengan apa yang kita lihat pada zaman moden."

Haba dan makanan

Kumpulan ini berpendapat bahawa saiz yang lebih besar membantu mamalia akuatik mengekalkan haba di dalam air yang lebih rendah daripada suhu badan. "Apabila anda sangat kecil, anda kehilangan haba kembali ke dalam air dengan pantas, tidak ada cara untuk makan makanan yang cukup untuk dijaga, " kata Payne.

Mereka juga mencadangkan bahawa metabolisme meningkat dengan saiz lebih daripada kemampuan haiwan untuk mengumpul makanan, meletakkan batasan tentang bagaimana mamalia akuatik besar dapat tumbuh. "Pada asasnya, haiwan adalah mesin yang memerlukan tenaga untuk beroperasi. Keperluan untuk tenaga meletakkan batasan keras pada haiwan apa yang boleh dilakukan dan seberapa besar mereka boleh, " kata McClain, yang merupakan pengarang bersama dalam kajian tersebut.

"Julat saiz yang mampan untuk mamalia di lautan sebenarnya lebih kecil daripada pelbagai saiz tanah yang ada, " kata Payne. "Untuk menunjukkan bahawa secara statistik dan memberi teori di sebalik ia adalah sesuatu yang baru."

Jika berang-berang adalah pengecualian pada akhir kecil, ikan paus baleen membuktikan pengecualian pada saiz yang lebih besar. Paus-paus ini membelanjakan lebih banyak tenaga untuk memberi makan daripada rakan-rakan mereka yang bergigi kerana mereka menapis semua makanan mereka, yang membuat mereka lebih cekap dan membolehkan mereka tumbuh lebih besar daripada paus bergigi.

"Paus sperma seolah-olah menjadi yang terbesar yang anda dapat tanpa adaptasi baru, " kata Gearty. "Satu-satunya cara untuk mendapatkan sebesar ikan paus baleen adalah mengubah sepenuhnya bagaimana anda makan."

Para penyelidik mula mengkaji kajian pada tahun 2014 dan kini sedang menilai sejauh mana pendekatan yang sama dapat digunakan untuk menerangkan pengagihan saiz badan dalam kumpulan haiwan lain, terutama yang mempunyai spesies terestrial dan akuatik.

"Harapannya ada penjelasan yang lebih mudah yang boleh digunakan untuk spesies lain, termasuk haiwan darat, " kata Payne. "Ia membuka kemungkinan bahawa saiz badan dapat dijelaskan oleh prinsip asas fizik dan kimia."

menu
menu