Naravne katastrofe najbolje preživijo najmanjši

V dobrih časih se vsekakor izplača biti velika riba, a ko morje zajame naravna katastrofa, je bolje biti majhen. Tako, poenostavljeno opisano, kaže najnovejša študija fosilov izumrlih živalskih vrst iz davne preteklosti. Opravili so jo raziskovalci s Pennsylvanijske univerze, rezultate pa objavili v najnovejši številki revije Science.

Raziskava, ki jo je vodila Lauren Sallan, paleobiologinja na Pennsylvanijski univerzi, se je osredotočila na veliko množično izumrtje živalskih in rastlinskih vrst pred 359 milijoni let. To izumrtje, znano pod imenom Hangenbergov dogodek, je takrat sprožilo drastično in trajno spremembo sestave populacije vretenčarjev na Zemlji. Pred tem množičnem izumrtjem so na našem planetu prevladovala velika bitja, vsaj 40 milijonov let po množičnem izumrtju pa bi jih v oceanih zaman iskali. Takrat so tam prevladovale precej manjše ribe.

»Namesto uspevajočega ekosistema velikih bitij je bilo mogoče le tu in tam naleteti na posamezen gigantski relikt, sicer pa so bili organizmi večinoma v velikosti sardin,« je v sporočilu za javnost zapisala Lauren Sallan. Ko je proučevala fosile rib, ki so živele v tako imenovanem obdobju misisipiana, to je v času pred 359 milijoni do 323 milijoni let, je opazila, da so bili ti fosili precej manjši od fosilov njihovih prednikov.

Zakaj je bilo tako, ni vedela. Radovednost jo je vodila v novo raziskavo, ki ji je med kolegi prinesla vzdevek Kraljica sardin, v znanstveno skupnost pa je prispevala ugotovitev, da so v velikih katastrofah manjše vrste rib imele več možnosti za preživetje, kot so jih imele velike vrste. Manjše vrste so se namreč razmnoževale neprimerno hitreje od velikih vrst rib.

»Po obsežnih naravnih katastrofah so v oceanih obstale le manjše vrste rib, med njimi morski psi, ki niso presegli metra velikosti, sicer pa je bila večina rib in tetrapodov manjših od 10 centimetrov. In iz teh so se pozneje razvile sedanje vrste vretenčarjev in tudi človek,« navaja Sallanova.

Rezultati njene raziskave, ki kažejo, da imajo majhne, hitro razmnožujoče se vrste v primerjavi z večjimi živalmi veliko evolucijsko prednost v okolju po obsežnem propadu številnih vrst organizmov, so pomembni za razumevanje trendov, ki jih biologi v naravi opažajo v zadnjih letih. Ti predvsem v morjih, kjer pretiran ribolov iztreblja vse več vrst rib, ne obeta primernih ulovov v prihodnje. Rib bo manj, predvsem pa bodo precej manjše ...

Liliputanski učinek

Paleontologi in evolucijski biologi že dolgo raziskujejo, kaj je v ozadju sprememb v velikosti posameznih živalskih vrst. Ena od glavnih teorij, imenovana Copovo pravilo, domneva, da se telesna velikost določene skupine vrst sčasoma povečuje, saj naj bi bila večja velikost evolucijska prednost. Večje živali se lažje izognejo nevarnosti, da bi postale plen drugih, hkrati pa tudi lažje plenijo in si priskrbijo hrano. Druge teorije, na primer, domnevajo, da se živali v hladnih okoljih ali okoljih z več dotoka kisika razvijejo v večje primerke.

Obstaja pa tudi teorija liliputanskega učinka, imenovana po fiktivnem otoku Liliputanija, ki ga v romanu Jonathana Swifta Guliverjeva potovanja naseljujejo pritlikavi ljudje. Ta teorija, ki se je je oprijela tudi Sallanova, predpostavlja, da iz množičnega izumrtja vrst neizogibno sledi začasni trend k manjši velikosti organizmov.

Raziskovalci so ta liliputanski učinek odkrili predvsem v raziskavah fosilov iz obdobij po nenadnih in zelo obsežnih množičnih izumrtjih večine vrst, videti pa je, da ga potrjujejo tudi ugotovitve Sallanove in njenih sodelavcev. Fosili rib, ki jih je proučevala, kažejo, da so se po množičnem izumrtju vrst ob koncu devonske dobe velikosti rib zelo zmanjšale.

Znanstveniki domnevajo, da je množično izumrtje takrat sprožila globalna ohladitev, zaradi katere so ledeniki segli vse do današnjega tropskega območja. Velika ohladitev je zelo prizadela ribe in tudi zgodnje kopenske vretenčarje, ki so se na kopnem približno v tistem času šele dobro pojavili. Tako je do začetka dobe misisipiana zaradi te ohladitve izumrlo kar 96 odstotkov vseh vretenčarjev. Tisti, ki so le obstali, pa so bili po ugotovitvah Sallanove manjši. Večji primerki naj bi se spet pojavili šele po več deset milijonih letih.

Teoriji liliputanskega učinka nekateri znanstveniki sicer še vedno očitajo, da jo potrjujejo premajhni vzorci in iz prekratkega obdobja, da bi jo lahko potrdili kot vsesplošno veljavno. Paleontologi so namreč analizirali fosile le iz časa pred masovnimi izumrtji in po njih. Zato po prepričanju nekaterih paleontologov in biologov še vedno ni mogoče oceniti, kako pomemben je bil liliputanski učinek. Nekateri menijo, da bi utegnila biti ta zmanjšanja velikosti navidezna in zgolj rezultat dejstva, da so se mali fosili ohranili bolje, kot so se veliki.

Najmanjši so preživeli

Sallanova je zaradi teh pomislekov sklenila, da bo raziskavo razširila. Skupaj z Andrewom Galimbertijem je proučila vse znane vrste vretenčarjev iz obdobja devona in misisipiana. Tako sta ocenila velikost kar 1120 fosilnih primerkov živali. Tudi ta obsežna analiza je potrdila, da so bili tisti vretenčarji, ki so preživeli množično izumrtje živalskih vrst pred 359 milijoni let, večinoma precej manjši od svojih predhodnikov. Taki so ostali še vseh naslednjih 36 milijonov let.

Podrobnejša analiza, ki sta jo opravila Sallanova in Galimberti, razkriva, da so nekateri ostali v pomanjšani velikosti v celotni dobi misisipiana, velikost nekaterih pa se je še naprej zmanjševala. Približno metrski morski psi so, na primer, postali veliki zgolj nekaj centimetrov. Naši daljni predniki tetrapodi pa so se zmanjšali z velikosti psa na velikost mačke ali še bolj.

Seveda pa to ne pomeni, da so se zmanjšali prav vsi vretenčarji. Nekaj se jih je celo povečalo; v skupini rib rizodontis so nekatere celo zrasle do velikosti sedanjih kitov. Toda posebnost teh velikih vretenčarjev je bilo dejstvo, da se niso razvili v več novih vrst, ampak se je njihova pestrost krčila, dokler nazadnje niso izumrli.

Po prepričanju dr. Sallan te ugotovitve pomagajo pojasniti delovanje liliputanskega učinka. Mali vretenčarji so verjetno imeli evolucijsko prednost, zaradi katere je bilo manj verjetno, da bi izumrli ob koncu devonske dobe. Verjetno so razmeroma hitro rasli in se začeli kmalu in hitro razmnoževati, zato niso bili tako zelo ranljivi zaradi sprememb v okolju.

Težka in počasna vrnitev

Toda ko je globalna ohladitev minila, se veliki organizmi še dolgo niso spet pojavili. Sallanova domneva, da zato, ker so bili ekosistemi opustošeni še več milijonov let, v takšnih pa je bilo večjim vretenčarjem težje preživeti kakor malim. »Izziv, da so z manj morali ohranjati več, je bil prevelik,« meni Sallanova.

Tako so opustošeni planet najprej znova naselili majhni vretenčarji, ker se jim je uspelo prilagoditi ekološkim nišam, ki so po množičnem izumrtju vrst ostale prazne. Zapolnitev teh ekoloških niš pa je trajala zelo dolgo, je prepričana Sallanova. Šele ko so bile najprej zapolnjene najlaže dosegljive niše, so se nekateri vretenčarji začeli razvijati v oblike, primerne za druge niše, in pri tem so zelo postopno postali večji.

Se torej zgodovina ponavlja? Opisano dogajanje, žal, ni le stvar daljne preteklosti. Številne znanstvenike, skrbi podobnost dogajanja v času pred množičnim izumrtjem živalskih in rastlinskih vrst pred 359 milijoni let in sedanjega postopnega izginjanja vrst. »Če bodo izginile v večjem številu, ni nikakršnega zagotovila, da jih bo evolucija privedla nazaj,« opozarja Sallanova. »Svet bo preprosto preskočil v alternativno obliko, v okolje s prevladujočimi malimi organizmi, ki bodo ostali taki še milijone let.«