В статье, опубликованной 8 января в журнале Nature Ecology. Evolution, трио ученых из университетов США и Великобритании описывают динамику, которая началась с зарождения жизни на Земле 4 миллиарда лет назад. Они сообщают, что независимо от размеров тела, местоположения и жизненного цикла, большинство видов растений, животных и микробов одинаково «пригодны» для борьбы за существование. Это связано с тем, что каждый из них передает примерно одинаковое количество энергии в течение своей жизни для производства следующего поколения своего вида.
«Это означает, что каждый слон или синий кит передает следующему поколению не больше энергии на грамм родителя, чем форель или даже бактерия», — сказал соавтор Чарльз А.С. Холл, системный эколог из Колледжа наук об окружающей среде и лесного хозяйства (ESF) в Сиракузах, штат Нью-Йорк. "Мы обнаружили, что довольно удивительно, изучая скорость производства и время генерации тысяч растений, животных и микробов, каждый из которых будет передавать в среднем одинаковое количество энергии следующему поколению на грамм родителя, независимо от размера. . Одноклеточная водоросль воссоздает свою массу тела за один день, но живет всего один день.
Крупной слонихе требуются годы, чтобы произвести на свет своего первого детеныша, и она живет намного дольше, чем водоросль. Для всех растений и животных. Эти два фактора — скорость производства биомассы и время генерации — точно уравновешивают друг друга, поэтому каждый вкладывает одинаковую энергию на грамм родительского продукта следующему поколению в течение их жизни ».
Суть в том, сказал Холл, что все организмы в среднем одинаково пригодны для выживания.Соавтор Холла Джеймс Х. Браун, физиолог-эколог из Университета Нью-Мексико, сказал: «Тот факт, что все организмы почти одинаково приспособлены, имеет глубокие последствия для эволюции и сохранения жизни на Земле».Третий автор статьи, опубликованной в Интернете, — биолог-математик Ричард М. Сибли из Университета Рединга в Соединенном Королевстве.Ученые взялись за интригующий вопрос о жизни на планете, начав с общих знаний.
С одной стороны, они отметили, что микроскопические одноклеточные бактерии, водоросли и протисты, которые весят всего несколько микрограммов, живут быстро, производят много новой биомассы в день или даже за минуту и ??умирают молодыми, часто в течение нескольких часов. С другой стороны, млекопитающие, такие как 100-футовый синий кит, могут жить до 100 лет, но генерировать новую биомассу, включая детенышей, гораздо медленнее.Авторы задают общий вопрос: как такое огромное разнообразие в воспроизводстве и выживании может позволить выжить и сосуществовать такому количеству видов? Их ответ: потому что существует универсальный компромисс в том, как организмы приобретают, трансформируют и расходуют энергию для выживания и производства в рамках ограничений, налагаемых физикой и биологией.
В своих исследованиях авторы построили модель распределения энергии, основанную на данных, включающих в себя темпы инвестирования энергии в рост и воспроизводство, время генерации (обычно считается от 22 до 32 лет для человека) и размеры тела сотен видов, от микробов до млекопитающих. и деревья. Они обнаружили абсолютно равную, но противоположную зависимость между скоростью роста и временем генерации среди всех этих организмов.Конечный результат — это то, что авторы называют «парадигмой равной пригодности».
Виды почти одинаково приспособлены к выживанию, потому что все они тратят одинаковое количество энергии на единицу массы тела для производства потомства в следующем поколении; более высокая активность и более короткая жизнь мелких организмов в точности компенсируется более медленной активностью и большей продолжительностью жизни крупных организмов.Холл сказал, что компромисс между скоростью жизни и временем поколения является одной из причин большого разнообразия жизни на Земле: ни один размер или форма жизни не имеет встроенного преимущества перед другим.
Очевидные преимущества большего размера (например, более крупные самцы с большей вероятностью выиграют в соревновании за самок) компенсируются тем фактом, что более крупные животные обычно со временем становятся менее продуктивными.«Не существует единственного образа жизни и наилучшего использования энергии», — сказали Холл и Браун. «Учитывая множество условий окружающей среды на планете, один вид организмов может получить временное преимущество, но вскоре таким достижениям будут противодействовать другие, конкурирующие организмы. Результат — то, что эволюционный биолог Ли Ван Вален назвал« феноменом Красной Королевы ». ‘на основе книги Льюиса Кэрролла «Зазеркалье»: все виды должны продолжать бежать, чтобы не отставать от других и оставаться в эволюционной гонке ».