Tại sao động vật có kích thước nhỏ đi theo thời gian?

STNN - Nghiên cứu lý thuyết tiến hóa mới đề xuất rằng kích thước của động vật theo thời gian phụ thuộc vào hai yếu tố sinh thái chính.

• Những mối đe dọa mà con người có thể gây ra đối với động vật trong cảnh quan nông nghiệp
• Nuôi cấy tế bào động vật trong hạt gạo tạo ra thực phẩm lai

Bí ẩn đằng sau lý do tại sao ngựa Alaska, rùa cryptodiran (rùa cổ ẩn) và thằn lằn trên đảo lại bị thu nhỏ theo thời gian có thể đã được giải đáp trong một nghiên cứu mới.

Nghiên cứu lý thuyết mới đề xuất rằng kích thước của động vật theo thời gian phụ thuộc vào hai yếu tố sinh thái chính: cường độ cạnh tranh trực tiếp về tài nguyên giữa các loài và nguy cơ tuyệt chủng từ môi trường.

Sử dụng các mô hình máy tính mô phỏng quá trình tiến hóa, nghiên cứu được công bố trên công trên Tạp chí Communications Biology, xác định lý do tại sao một số loài dần dần nhỏ đi, như được chỉ ra bởi các hồ sơ hóa thạch.

Tiến sĩ Shovonlal Roy, người lập mô hình hệ sinh thái từ Đại học Reading, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: “Giống như cách chúng ta cố gắng thích nghi với thời tiết nóng hoặc lạnh tùy thuộc vào nơi chúng ta sống, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy kích thước động vật có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn trong thời gian dài và tùy thuộc vào môi trường sống hoặc môi trường xung quanh.

"Ở những nơi và thời điểm khác nhau đều có nhiều sự cạnh tranh giữa các loài khác nhau về thức ăn và nơi ở, kích thước động vật thường nhỏ hơn vì các loài bị phân tán và thích nghi với sự phân bổ tài nguyên và đối thủ cạnh tranh. Ví dụ, những con ngựa nhỏ sống ở Alaska trong thời Kỷ băng hà bị giảm kích thước nhanh chóng do sự thay đổi của khí hậu và thảm thực vật.

"Ở những nơi cạnh tranh trực tiếp ít hơn, kích thước có xu hướng lớn hơn, mặc dù việc thực sự lớn và số lượng ít có thể khiến động vật dễ bị tuyệt chủng hơn - chẳng hạn như những gì đã xảy ra với khủng long."

“Những thay đổi trong các yếu tố sinh thái giúp giải thích tại sao các hồ sơ hóa thạch cho thấy sự pha trộn khó hiểu giữa các mô hình tiến hóa kích thước, với một số dòng bị thu hẹp theo thời gian và những dòng khác lại phát triển.”

Quy luật Cope

Quy luật Cope được đặt theo tên của Edward Cope, một nhà cổ sinh vật học thế kỷ 19, người được cho là đã lần đầu tiên nhận thấy kiểu mẫu này trong hồ sơ hóa thạch. Quy luật của Cope đề cập đến xu hướng một số nhóm động vật nhất định có xu hướng tiến hóa kích thước cơ thể lớn hơn trong hàng nghìn và hàng triệu năm. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện nghiên cứu của mình bằng cách đặt ra những mâu thuẫn bằng chứng hóa thạch đi ngược lại Quy luật trên.

Ví dụ, tổ tiên của loài ngựa thời kỳ đầu là những động vật có kích thước nhỏ bằng con chó và tăng kích thước theo thời gian tiến hóa, cuối cùng tạo ra loài ngựa hiện đại.

Tuy nhiên, bằng chứng hóa thạch cho thấy những xu hướng trái ngược nhau đáng kể, với kích thước tăng lên ở một số nhóm nhưng lại giảm ở những nhóm khác.

Áp lực tiến hóa

Sử dụng các mô hình máy tính mô phỏng quá trình tiến hóa, nghiên cứu đã xác định ba kiểu thay đổi kích thước cơ thể riêng biệt xuất hiện trong các điều kiện khác nhau:

Kích thước tăng dần theo thời gian: Điều này xảy ra khi sự cạnh tranh giữa các loài được xác định chủ yếu bởi kích thước cơ thể tương đối của chúng chứ không phải là sự khác biệt về hốc sinh thái. Ví dụ, một số loài động vật biển (ví dụ động vật không xương sống) tăng dần về kích thước trong hàng triệu năm.

Kích thước tăng lên sau đó là sự tuyệt chủng: Tại đây, những loài động vật lớn nhất thường xuyên bị tuyệt chủng, mở ra cơ hội cho các loài khác thay thế và phát triển những cơ thể thậm chí còn lớn hơn, tiếp tục chu kỳ. Sự tuyệt chủng hàng loạt tấn công mạnh mẽ nhất vào những kẻ săn mồi có thân hình lớn. Các loài động vật có vú và chim rất lớn đặc biệt dễ bị tuyệt chủng - ví dụ như khủng long và loài bò sát bay khổng lồ.

Kích thước giảm dần theo thời gian: Các mô phỏng cũng dự đoán điều ngược lại với quy luật của Cope, các loài bị thu hẹp lại theo thời gian. Điều này xảy ra khi mức độ cạnh tranh cao, có mức độ trùng lặp về môi trường sống và việc sử dụng tài nguyên. Khi các loài tiến hóa thành các hốc sinh thái riêng biệt, chúng phải đối mặt với áp lực tiến hóa để giảm kích thước. Sự suy giảm kích thước đã được báo cáo trước đây đối với động vật có xương sống, cá xương, rùa cryptodiran, ngựa Alaska Pleistocene và thằn lằn đảo.

Minh Dịu (theo Sciencedaily)