Két és fél elefántnyi lenne az ideális emlősméret

2018.02.21. 11:35

Legalábbis ami a kihalással szembeni ellenállóképességet illeti. A fajok letűnésének okait vizsgáló új modell megmagyarázza, miért tart az evolúció általában a testméret növekedése felé.

Ha nagyon leegyszerűsítjük a dolgokat, a kihalás lényegében az energiáról szól. Az állatok járnak-kelnek a világban, s közben a klasszikus videojátékból ismert Pacman módjára bekebelezik az útjukba kerülő táplálékot, amivel elősegítik saját túlélésüket és növekedésüket. Aztán mikor összegyűjtöttek egy bizonyos energiamennyiséget, szaporodnak, s ezzel – videojáték-nyelven szólva – extra életre tesznek szert. Ha viszont túl sok „üres mezőre" lépnek, ahol nem találnak táplálékot, éheznek, és legrosszabb esetben éhen is halnak, mielőtt a szint végére érnének.

A kihalás kockázatát elemző eddigi modellek legtöbbje ennyire faék-egyszerűségű volt: az összetett ökológiai rendszerek minden finomságát a forrásbőség és a népességsűrűség közötti egyenes arányosságra redukálta. Való igaz, hogy az esetek többségében még az ilyen szimpla modellek is egész jól megjósolják, mennyi forrásveszteséget tud egy faj kipusztulás nélkül elviselni, de ennél messzebbre mutató következtetéseket nem lehet belőlük levonni. A Nature Communications című folyóirat legutóbbi számában egy több tudományterület képviselőiből alakult amerikai kutatócsapat olyan, a korábbiaknál árnyaltabb modellt javasol, amely arra is magyarázatot ad, miért evolválnak a fajok általában a nagyobb testméret felé.

Új modellt alkottak

Az alkotói, Justin Yeakel ökológus, Chris Kempes biológus és Sidney Redner fizikus által „tápláltsági állapot szerint strukturált modell"-nek (Nutritional State-structured Model, NSM) keresztelt szimuláció a testméretet és az anyagcsere-testméret összefüggést is beépíti a számításba, így virtuális világukban egyen-Pacmanek helyett éhes és jóllakott, kicsi és nagy állatok népesítik be a tájat, versengenek egymással kölcsönhatva a korlátozott erőforrásokért, és szaporodnak lehetőségeik szerint.

„A korábbi táplálékszerzési modellek többségével ellentétben a miénk számításba veszi a testméretet, illetve a testméret és az anyagcsere összefüggését – magyarázza Kempes. – Ezáltal nemcsak a kihalás esélyét tudja megjósolni, de lehetővé teszi annak módszeres megbecslését is, hogy az egyes populációk milyen távol vannak a lehetséges legstabilabb állapotuktól."

Az NSM-ben csak a jóllakott állatoknak adatik meg a szaporodás lehetősége, miközben koplaló társaik az éhhalál felé sodródnak. Mivel az állatok energiaigénye függ a testméretüktől, a kutatók az energiatelítettségre és szaporodási képességre vonatkozó számításaikat azokra az alapvető biológiai léptéktörvényekre alapozták, amelyek a testméret és a metabolikus aktivitás közötti kapcsolatot írják le.

Jól megfigyelhető mintázatok

A modell futtatása során a kutatók azt figyelték meg, hogy a különböző testméretű fajok mind a kihalással szemben leginkább ellenálló állapot felé tendáltak. Ezek az állapotok jól egybecsengtek a valódi fajok körében megfigyelt mintázatokkal. Az egyik, a természetben gyakorta tapasztalt mintázatot Damuth törvénye néven is ismerik: e szerint fordított arányosság áll fenn a testméret és a népességsűrűség között, vagyis minél nagyobbak egy faj egyedei, annál kevesebb egyed él egy adott területegységen. Az NSM-ben ez a kevesebb-nagyobb / több-kisebb összefüggés azért jelenik meg, mert a nagyobb testméretű fajok akkor a legellenállóbbak a kihalással szemben, ha ritkásan népesítik be élőhelyüket, míg a kisebb testméretű fajok egyedeiből több is összezsúfolódhat ugyanakkora területen.

A másik, a természetben is megfigyelt mintázatot, amely szépen előállt a modellben, Cope szabályaként szokás emlegetni. Ez a szabályszerűség azt írja le, hogy a szárazföldi emlősfajok az evolúció során rendszerint a nagyobb testméretek felé tendálnak. Az NSM által kínált magyarázat szerint a nagyobb méretű és ezért lassabb anyagcseréjű fajok általánosságban ellenállóbbak a táplálékhiány miatti kihalással szemben. A modell még azt is megjósolja, hogy az energetikai szempontból ideális – legalábbis az éhezést legjobban eltűrő – szárazföldi emlős két és félszer akkora lenne, mint egy mai afrikai elefánt.

Forrás: Wikimedia Commons

„Amint realisztikusabbá tettük a modellt annak figyelembe vételével, hogy a különböző méretű állatok milyen gyorsan híznak vagy fogynak az elérhető táplálék mennyiségének függvényében, eredményeink egyre inkább kezdtek rímelni a nagyléptékű ökológiai és evolúciós összefüggésekre. A legmeglepőbb az volt, hogy az NSM testméretre vonatkozó jóslatai milyen pontosan egybevágnak a fosszilis leletekből ismert valahai legnagyobb emlősök méretével" – büszkélkedett Yeakel, hozzátéve: bár a ragadozó-zsákmány kölcsönhatásokat nem tartalmazza, a modell időben dinamikus és módszeres képet ad arról, hogyan élnek túl korlátozott erőforrások mellett a táplálékukat vándorolva begyűjtő állatok.

„A táplálékgyűjtés dinamikája, valamint a testméret, a táplálékszerzés és a forrásbőség összefüggései mind kimeríthetetlen feladatcsomagok a kutatás számára, ahol gyönyörű kapcsolatokat találunk a jelenségek között. Remélem, hogy eredményeink hozzájárulnak majd a források ésszerű kezeléséhez, s végső soron a fajok kihalásának megelőzéséhez" – mondta zárásképpen Redner.