На Земле насчитывается более 8 миллионов видов живых существ, но ни один из них - от 100-метровых синих китов до микроскопических бактерий - не имеет преимущества перед другими во всеобщей борьбе за существование.
В статье, опубликованной 8 января в журнале Nature Ecology & Evolution, трое ученых из университетов США и Великобритании описывают динамику, которая началась с зарождения жизни на Земле 4 миллиарда лет назад.. Они сообщают, что, несмотря на совершенно разные размеры тела, местонахождение и историю жизни, 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 вносит в следующее поколение 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. «Изучая скорость производства и время генерации тысяч растений, животных и микробов, мы обнаружили, что в среднем каждый из них передает следующему поколению одинаковое количество энергии на грамм родительского организма, независимо от его размера. Одноклеточная водная водоросль воссоздает собственную массу тела за один день, но живет всего сутки. Крупной слонихе требуются годы, чтобы родить первого детеныша, и она живет намного дольше, чем водоросль. Для всех растений и животных всех размеров эти два фактора - скорость производства биомассы и время генерации - точно уравновешивают друг друга, так что каждый из них дает одинаковую энергию на грамм родительского элемента 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, физиологический эколог из Университета Нью-Мексико, сказал: «Тот факт, что все организмы почти одинаково приспособлены, имеет глубокое значение для эволюции и сохранения жизни на Земле."
Третий автор статьи, которая была опубликована в Интернете, - биолог-математик Ричард М. Сибли из Университета Рединга в Соединенном Королевстве.
Ученые задались интригующим вопросом о жизни на планете, начав с общеизвестных фактов. С одной стороны, они отметили, что микроскопические одноклеточные бактерии, водоросли и простейшие, которые весят всего несколько микрограммов, живут быстро, производят много новой биомассы в день или даже в 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 производить новую биомассу, включая детенышей, гораздо медленнее.
Авторы задают широкий вопрос: как такие огромные различия в размножении и выживании могут способствовать сохранению и сосуществованию стольких видов? Их ответ: потому что существует универсальный компромисс между тем, как организмы приобретают, преобразуют и расходуют энергию для выживания и производства в рамках ограничений, налагаемых физикой и биологией.
В своем исследовании авторы построили модель распределения энергии на основе данных, включающих скорость затрат энергии на рост и размножение, время генерации (обычно считается от 22 до 32 лет для людей) и размеры тела сотен видов. от микробов до млекопитающих и деревьев. Они обнаружили точно равную, но противоположную зависимость между скоростью роста и временем генерации среди всех этих организмов.
Конечным результатом является то, что авторы называют «парадигмой равной пригодности». Виды почти в равной степени приспособлены к выживанию, потому что все они расходуют одинаковое количество энергии на единицу массы тела для производства потомства в следующем поколении; более высокая активность и более короткая жизнь мелких организмов в точности компенсируются более медленной активностью и большей продолжительностью жизни крупных организмов.
Холл сказал, что компромисс между скоростью жизни и временем зарождения 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 побеждают в соревновании за партнеров) компенсируются тем фактом, что более крупные животные со временем обычно менее продуктивны.
«Не существует единственного способа жизни и использования энергии, который является наилучшим», - сказали Холл и Браун.«Учитывая множество условий окружающей среды на планете, один вид организмов может получить временное преимущество, но вскоре такие преимущества будут нейтрализованы другими, конкурирующими организмами. Результатом является то, что биолог-эволюционист 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."