Насколько большими могут быть животные?

Фото из открытых источников

Самым большим животным, когда-либо ходившим по Земле, вероятно, был динозавр Argentinosaurus, неуклюжий титанозавр весом 77 тонн, который жил около 90 миллионов лет назад в позднем меловом периоде. Для сравнения, самым тяжелым животным на суше сегодня является африканский слон (Loxodonta), который весит менее 7 тонн. Но оба они выглядят довольно изящно рядом с голубым китом (Balaenoptera musculus), который при среднем весе 165 тонн может быть самым тяжелым животным, когда-либо жившим.

Но могло ли какое-либо животное когда-либо превзойти это? Есть ли предел тому, насколько большим может стать животное? 

«Мы смотрим на голубых китов, и вопрос в том, сможем ли мы получить что-то большее. Я не уверен, что готов ответить «нет» на этот вопрос. Размер зависит от многих факторов, и я придерживаюсь релятивистской точки зрения», - сказал профессор геобиологии и палеобиологии Калифорнийского университета Герат Вермей.

По словам профессора палеоэкологии в Университете Нью-Мексико Фелисы Смит, по крайней мере, в теории может существовать жесткий предел, установленный законами физики, около 120 тонн для наземных животных. «Чтобы быть больше, чем это, на суше ваши ноги должны быть настолько широкими, чтобы поддерживать ваше тело, что вы не могли бы эффективно ходить», — сказала она. 

Смит имеет в виду закон квадрата-куба, математический принцип, впервые описанный Галилео Галилеем как «отношение двух объемов больше, чем отношение их поверхностей». Другими словами, по мере того, как животное увеличивается в размерах, его объем будет расти быстрее, чем площадь его поверхности, поэтому более крупным животным нужны гораздо более крупные конечности, чтобы поддерживать свой вес. Если бы мы просто увеличили слона на несколько порядков, закон квадрата-куба утверждает, что он рухнул бы — его масса увеличилась бы в степени три, а его конечности увеличились бы в размере в степени два. 

Единственный способ, которым наш воображаемый мега-слон мог бы преодолеть это ограничение, — иметь непропорционально большие и толстые ноги. Но даже тогда, на отметке около 120 тонн, конечности, необходимые для удержания мегаслона на ногах, станут невероятно громоздкими. «Самые крупные животные в летописи окаменелостей весят чуть менее 100 тон, что подтверждает этот теоретический максимум», — говорит Смит, добавив, что «неясно, могли ли эволюционировать более крупные животные».

Но физика — не единственное ограничение размера животного. Если бы это было так, мы бы жили в мире, населенном 100-тонными наземными животными, тщательно следуя линии квадрата-куба Галилея. Доступность ресурсов также является важным фактором — мегафауне нужно есть. «Животные, которые живут в более продуктивной среде с высококачественной пищей, как правило, могут иметь большие максимальные размеры тела. Киты, слоны и другие мегабиоты, как правило, живут в продуктивной, богатой питательными веществами среде», - сказал биолог из Аризонского государственного университета Джордан Оки.

По словам Смит, потребность в питательных веществах также объясняет, почему рептилии, такие как титанозавры, выросли намного больше, чем даже самые крупные наземные млекопитающие. Смит объяснила, что поскольку у теплокровных млекопитающих более быстрый метаболизм, им требуется примерно в 10 раз больше пищи для поддержания заданного размера тела, чем рептилиям. Рептилии, с другой стороны, имеют более низкую температуру тела и более медленный метаболизм, поэтому они могут позволить себе меньше есть и могут расти с таким бюджетом калорий, который мог бы привести к голоданию млекопитающего.

Синие киты, которые могут весить около 165 тонн и являются теплокровными млекопитающими, являются вопиющими исключениями из некоторых из этих правил. Но их уникальная среда объясняет их успех. Морская мегафауна может воспользоваться своей плавучестью, чтобы увеличиваться в размерах, не напрягая мышцы и кости, и расти таким образом, тогда как конечности наземных животных крошатся. В распоряжении китов есть многие километры открытого океана, которые они путешествуют в поисках пищи.

«Ожидается, что животные в воде будут менее ограничены биомеханическими ограничениями», — сказал Оки. «Океаны также обеспечивают обильные, богатые питательными веществами ресурсы для тех животных, которые подвижны и находчивы». В частности, эволюция усатых пластин позволила китам достаточно эффективно потреблять зоопланктон, чтобы поддерживать свои огромные размеры.

Помимо различных ограничений, планета явно может поддерживать мегафауну. На протяжении сотен миллионов лет мегафауна была вездесущей. Тем не менее, на протяжении последних 20 000 лет или около того, простое мгновение в эволюционном времени, мегафауна почти исчезла. Крупные наземные млекопитающие, такие как слоны и носороги, находятся в упадке и существуют только в определенных частях мира; несколько групп морской мегафауны, такие как киты, постоянно находятся на грани исчезновения. Так куда же делись все великаны?

«Люди уничтожили большинство из них. Мамонты, слоны, бизоны, крупные хищники — мы устранили 90% крупных животных, а может и больше, и уж точно всех самых крупных», — сказал Вермей.

Люди также являются главным препятствием для возрождения этих крупных видов. 

«У вас не должно быть людей, прежде чем мегафауна сможет вернуться», — сказал Вермей. «Мы, безусловно, являемся доминирующим видом, и ни одно животное не станет большим под нашей гегемонией. Шансы снова получить что-то такое же большое, как меловой динозавр, маловероятны».