一项新研究挑战了关于动物体型进化的传统观点。该研究利用计算机模型展示了生态因素（如资源竞争和灭绝风险）如何影响动物体型随时间的变化。研究结果与广义的“科普法则”（Cope's rule）相矛盾，后者认为动物体型有增大的趋势。研究发现，激烈的竞争往往会导致体型缩小，例如阿拉斯加马和岛屿蜥蜴的案例。这项研究为体型进化提供了更细致的理解，解释了化石记录中观察到的矛盾模式。

关键发现

1. 研究确定了动物体型变化的两个主要生态驱动因素：竞争强度和灭绝风险。

2. 研究挑战了“科普法则”，表明高竞争可能导致动物体型随时间缩小。

3. 研究通过计算机模拟解释了不同物种中观察到的体型进化模式，包括逐渐增大、逐渐缩小以及先增大后灭绝的现象。

4. 来源：雷丁大学

生态因素如何塑造动物体型？

阿拉斯加马、隐颈龟和岛屿蜥蜴为何会随时间推移而缩小？一项新研究可能揭开了这一谜团。这项理论研究提出，动物体型随时间的变化取决于两个关键生态因素：物种间对资源的直接竞争强度以及环境中的灭绝风险。

该研究于2024年1月18日发表在《通讯生物学》（Communications Biology）上，通过计算机模拟进化过程，解释了为什么一些物种会逐渐缩小，正如化石记录所显示的那样。

雷丁大学的生态系统建模师、研究负责人Shovonlal Roy博士表示：“就像我们根据居住地适应炎热或寒冷天气一样，我们的研究表明，动物的体型会随着栖息地或环境的变化而长期增大或缩小。”

“在物种间为食物和栖息地展开激烈竞争的地方和时期，动物体型往往会缩小，因为物种会分散并适应资源和竞争者的分布。例如，冰河时期生活在阿拉斯加的小型马因气候和植被的变化而迅速缩小。”

“在直接竞争较少的地方，体型往往会增大，尽管体型巨大且数量稀少可能使动物更容易灭绝——例如恐龙的情况。”

“生态因素的变化有助于解释为什么化石记录显示出如此混乱的体型进化模式，一些谱系随时间缩小，而另一些则增大。”

挑战“科普法则”

研究团队通过挑战化石证据对“科普法则”的矛盾展开了研究。“科普法则”是指某些动物群体在数千至数百万年间倾向于进化出更大体型的现象。

该法则以19世纪古生物学家Edward Cope的名字命名，他首次在化石记录中注意到这一模式。例如，早期的马祖先是一种狗大小的动物，随着时间的推移逐渐增大，最终进化成现代马。

然而，化石证据显示出显著矛盾的趋势，一些群体的体型增大，而另一些则缩小。

进化压力的作用

通过计算机模拟进化过程，研究确定了在不同条件下出现的三种截然不同的体型变化模式：

1. 逐渐增大：当物种间的竞争主要由相对体型而非生态位差异决定时，体型会逐渐增大。例如，一些海洋动物属（如无脊椎动物）在数百万年间逐渐增大。

2. 先增大后灭绝：最大的动物反复灭绝，为其他物种提供了机会，使其进化出更大的体型，从而延续这一循环。大规模灭绝对大型顶级捕食者的打击最大。例如，恐龙和巨型飞行动物特别容易灭绝。

3. 逐渐缩小：模拟还预测了与“科普法则”相反的现象：物种随时间缩小。当竞争激烈且栖息地和资源使用存在重叠时，物种会进化出不同的生态位，面临缩小体型的进化压力。此前的研究报告了脊椎动物、硬骨鱼、隐颈龟、阿拉斯加更新世马和岛屿蜥蜴的体型缩小现象。

研究意义

这项研究不仅挑战了传统的进化理论，还为理解动物体型变化的复杂性提供了新的视角。通过揭示生态因素在体型进化中的关键作用，研究为解释化石记录中的矛盾模式提供了科学依据。未来，这一模型可能被应用于更多物种的研究，进一步揭示生态与进化之间的深刻联系。