根據一項新研究，現代陸地哺乳動物的飲食和尺寸之間的U型關係也可以代表“普遍性”，因為這種關係至少涵蓋了6600萬年和一系列脊椎動物群體。
幾十年前，生態學家意識到繪製陸地哺乳動物的飲食-大小關係圖時，將這些哺乳動物與植物-蛋白質梯度對齊時會產生 U 形曲線。如該曲線所示，最左邊的吃植物的食草動物和最右邊的吃肉的食肉動物往往比那些全吃的雜食動物和中間吃無脊椎動物的食肉動物長得大得多。
然而，到目前為止，幾乎沒有研究在哺乳動物或現代人之外尋找這種模式。在一項新研究中，來自內布拉斯加大學林肯分校和四大洲的機構的研究人員得出結論，這種模式實際上可以追溯到很久以前，適用於陸棲鳥類、爬行動物，甚至鹹水魚。
然而，這項研究也表明，人類活動造成的最大食草動物和食肉動物的滅絕正在造成似乎是過去和現在生態系統的基本組成部分的破壞，可能會產生不可預測的影響。
“我們不確定會發生什麼，因為這以前沒有發生過，”內布拉斯加大學林肯分校的博士后研究員、該研究的共同作者Will Gearty說。該研究於4月21日發表在《自然生態學與進化》雜誌上。“但是因為這些系統在很長一段時間內一直處於似乎非常穩定的狀態，所以當它們離開這種狀態時可能會發生什麼，這令人擔憂。”
Gearty說，動物物種的進化和生態歷史可以部分地通過飲食和尺寸的相互交織的影響來講述。一個物種的飲食決定了它的能量消耗，這反過來又推動了生長，並最終幫助決定了它的大小。然而，這種規模也會限制一個物種可用的食物的質量和數量，甚至為生存所需的質量和數量設置門檻。
Gearty說：“你的食物允許你有多大，你就可以有多大。同時，你需要多大的體型來捕捉和處理你的食物，你就會有多大的體型。因此，那裡有一種進化的相互作用。”
由於食草動物以植物為基礎的飲食營養相對較差，它們往往為了覆蓋更多的地面以覓取更多的食物而長得很大，並容納長而複雜的消化道，以便從中提取最大的營養。與此同時，食肉動物必須長得足夠大，才能跟上並擊倒那些食草動物。儘管雜食動物的自助餐式的菜單通常能使它們的肚子飽滿，但它們的高能量需求通常使它們專註于堅果、昆蟲和其他小的、能量密集的食物。雖然無脊椎動物大多喜歡吃富含蛋白質的獵物，但這些獵物的體積很小，再加上許多其他無脊椎動物的激烈競爭，使它們只能吃到最小的尺寸。
最終的結果是：哺乳動物的平均和最大身體尺寸都呈U型分佈。為了分析這種模式在現代的普遍性，該小組彙編了大量現存物種的身體尺寸數據：5033種哺乳動物，8991種鳥類，7356種爬行動物，以及2795種魚類。
雖然海洋哺乳動物和海鳥沒有這種模式，可能是由於生活在水中的獨特需求，但它確實出現在該小組研究的其他脊椎動物群體–爬行動物、鹹水魚和陸地鳥類。在分析陸生哺乳動物、陸生鳥類和鹹水魚時，這種模式甚至在不同的生物群落中也保持不變–例如，森林與草原與沙漠，或者熱帶大西洋與溫帶北太平洋。
“顯示這種情況存在於所有這些不同的群體中，確實表明這是關於脊椎動物如何獲得能量，它們如何相互作用，以及它們如何共存的根本問題，”共同作者、內布拉斯加大學林肯分校生物科學副教授Kate Lyons說：“我們不知道這是否是必要的–在身體大小和飲食方面可能有其他組織脊椎動物群落的方式–但它肯定是充分的。”
但是研究人員也有興趣了解U型曲線可能已經持續了多長時間。因此他們分析了5427種哺乳動物的化石記錄，其中一些可以追溯到1.45億到1億年前的早白堊紀。 Lyons和同事最初收集了這些化石數據，作為2018年關於大型哺乳動物在人類及其近代祖先手中滅絕的研究的一部分。
“據我所知，這是對哺乳動物的身體尺寸，特別是飲食隨時間演變的最廣泛調查，”Gearty說。
它顯示，U型曲線至少可以追溯到6600萬年前，當時非鳥恐龍剛剛被消滅，但哺乳動物還沒有多樣化，成為今天的主導動物類別。
Gearty說：“這真的很有趣，而且非常引人注目。看到這種關係持續存在，即使你周圍有其他主導動物。”
“我們懷疑它實際上從哺乳動物作為一個群體開始就已經存在了。”
未來事物的形態
在對U型曲線的現在和過去進行編目之後，Gearty、Lyons和他們的同事轉向了它的未來，或者說潛在的缺乏。研究小組報告說，自從尼安德特人和智人在過去幾十萬年裡出現以來，食草動物和雜食動物的中位數尺寸已經急劇下降至此前的1/100，食肉動物的尺寸在同一時期下降至此前的1/10。Gearty說，因此，持續了這麼久的U型曲線已經開始明顯變平。
在這種情況下，研究小組預測，多種大型和中型哺乳動物–包括老虎和爪哇犀牛,將在未來200年內滅絕的可能性大於50%。研究人員說，這些預測的滅絕只會加劇U型曲線的中斷，特別是在大型食草動物的消失可能引發或加速捕食它們的大型食肉動物的消失。
Gearty說：“當然有可能，當我們把這些動物中的一些從（U型曲線的）頂部移開，當我們把這些身體尺寸的一些範圍縮小時，我們正在改變能量的分配方式。這也許會對整個環境和生態系統產生根本性的影響。”
研究人員總結說，也有可能即將到來的哺乳動物身體尺寸的下降甚至可能超過過去幾十萬年來觀察到的前所未有的下降。
Lyons說：“在生態學文獻中，你一直看到人們在猜測生態系統現在如何不那麼穩定，不那麼有彈性，而且更容易崩潰。我認為這只是另一個證據，表明未來可能確實是這種情況。”