Новое исследование, опубликованное 30 апреля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, выявило три фактора, критически важных для роста сообществ млекопитающих с тех пор, как они впервые появились в эпоху динозавров: появление цветковых растений, также известных как покрытосеменные.; эволюция трибосфеновых моляров у млекопитающих; и вымирание нептичьих динозавров, что уменьшило конкуренцию между млекопитающими и другими позвоночными в наземных экосистемах.
Ранее считалось, что млекопитающие в эпоху динозавров составляли относительно небольшую часть их экосистем и представляли собой мелких, ночных, наземных насекомоядных. Согласно этой давней теории, только после массового вымирания K-Pg около 66 миллионов лет назад, которое уничтожило всех нептичьих динозавров, млекопитающие смогли процветать и диверсифицироваться. Поразительное количество открытий окаменелостей за последние 30 лет поставило под сомнение эту теорию, но в большинстве исследований рассматривались только отдельные виды, и ни в одном из них не были определены количественные закономерности роста млекопитающих в масштабе сообщества в мезозойскую эру.
«Мы не можем напрямую наблюдать за экологией вымерших видов, но размер тела, пищевые предпочтения и передвижение - это три аспекта их экологии, которые можно относительно легко вывести из хорошо сохранившихся окаменелостей», - сказал Чен. «Построив экопространство с использованием этих трех экологических аспектов, мы можем визуально определить места, заполненные видами, и рассчитать расстояние между ними. Это позволяет нам сравнивать экологическую структуру вымерших и существующих сообществ, даже если они не разделяют ни одного из тот же вид."
Команда проанализировала живых млекопитающих, чтобы сделать вывод о том, какую роль ископаемые млекопитающие выполняют в их экосистемах. Они изучили 98 сообществ мелких млекопитающих из различных биомов по всему миру, но такой подход еще не применялся в таких масштабах. Затем они использовали этот современный справочный набор данных для анализа пяти исключительно сохранившихся палеосообществ млекопитающих - двух сообществ юрского периода и двух сообществ мелового периода из северо-восточного Китая и одного сообщества эпохи эоцена из Германии. Обычно окаменелости млекопитающих мезозойской эры неполные и состоят из фрагментарных костей или зубов. Использование этих замечательно сохранившихся окаменелостей позволило команде сделать вывод об экологии этих вымерших видов млекопитающих и посмотреть на изменения в структуре сообщества млекопитающих за последние 165 миллионов лет.
Команда обнаружила, что в нынешних сообществах современных млекопитающих экологическое богатство в первую очередь определяется типом растительности: 41 процент мелких млекопитающих заполняет эко-ячейки по сравнению с 16 процентами в палеосообществах. Пять палеосообществ млекопитающих также экологически отличались от современных сообществ и указывали на важные изменения в ходе эволюции. Локомоторная диверсификация впервые произошла в мезозое, возможно, из-за разнообразия микросред обитания, таких как деревья, почвы, озера и другие субстраты, которые можно было занять в местной среде. Только в эоцене млекопитающие стали крупнее и расширили свой рацион, в основном от плотоядных, насекомоядных и всеядных, до включения большего количества видов, в рационе которых преобладали растения, в том числе фрукты. Команда определила, что появление цветковых растений, новых типов зубов и вымирание динозавров, вероятно, вызвало эти изменения.
До появления цветковых растений млекопитающие, вероятно, полагались на хвойные и другие семенные растения в качестве среды обитания, а их листья и, возможно, семена - в пищу. К эоцену цветковые растения были разнообразны и доминировали в лесных экосистемах. Цветущие растения обеспечивают более легкодоступными питательными веществами через свои быстрорастущие листья, мясистые плоды, семена и клубни. Став господствующими в лесах, они коренным образом изменили наземные экосистемы, предоставив новые способы жизни разнообразным млекопитающим и другим лесным животным, таким как птицы.
«Цветущие растения действительно произвели революцию в наземных экосистемах», - сказал Стрёмберг. «У них более широкий диапазон форм роста, чем у всех других групп растений - от гигантских деревьев до крошечных однолетних трав - и они могут производить ткани, богатые питательными веществами, быстрее, чем другие растения. разнообразия образов жизни, а также для гораздо более высокой «упаковки» видов со схожими экологическими ролями, особенно в тропических лесах».
Трибосфенические моляры - сложные многофункциональные щечные зубы - стали преобладать у млекопитающих в конце мелового периода. Мутации и естественный отбор коренным образом изменили форму этих коренных зубов, позволив им делать новые вещи, такие как шлифование. В свою очередь, это позволило мелким млекопитающим с такими типами зубов питаться новыми видами пищи и разнообразить свой рацион.
Наконец, массовое вымирание K-Pg, которое уничтожило всех динозавров, кроме птиц, 66 миллионов лет назад, предоставило млекопитающим эволюционные и экологические возможности. Небольшой размер тела - это способ избежать поедания динозаврами и другими крупными позвоночными. Массовое вымирание не только уничтожило основных хищников млекопитающих, но и мелких динозавров, которые конкурировали с млекопитающими за ресурсы. Это экологическое освобождение позволило млекопитающим вырасти до больших размеров и занять те роли, которые когда-то выполняли динозавры.
«Старая теория о том, что ранние млекопитающие находились под контролем динозавров, имеет некоторую долю правды», - сказал Уилсон. «Но наше исследование также показывает, что рост современных сообществ млекопитающих был многогранным и зависел от эволюции зубов и появления цветковых растений».