In de evolutie van dieren stelt een klassiek maar controversieel idee dat groter beter is. Grotere dieren kunnen heersen als jagers, vechters en partners, simpelweg door de concurrentie te overleven. Groot leven maakt het gemakkelijker om te overleven, zo luidt de al lang bestaande theorie. Dit concept, dat ‘Cope’s Rule’ werd genoemd, naar paleontoloog Edward Drinker Cope, verscheen voor het eerst onder paleobiologen in de 19e eeuw. In eerste instantie leek de heerschappij van Cope een goede verklaring voor de megazoogdieren zoals wolharige mammoeten en sabeltandtijgers die ooit door Noord-Amerika zwierven. De regel van Cope lijkt ook op te gaan voor dinosaurussen. Maar uitzonderingen op de trend werden al snel duidelijk.
Volgens het fossielenbestand zijn sommige diersoorten en populaties in de loop van de millennia kleiner geworden, en niet groter. Uit onderzoek blijkt dat de paarden uit de ijstijd die Alaska in het verre verleden bewoonden, sommige anole-hagedissen die op Caribische eilanden leven, vele soorten schildpadden en zelfs libellen in aantal zijn afgenomen. Deze waarnemingen zijn in tegenspraak met de heersende verwachtingen over de grootte van dieren en zijn decennialang grotendeels onverklaard gebleven. Een nieuw voorgestelde evolutionaire hypothese, getest door computermodellen, zou het mysterie kunnen helpen oplossen.
Intensieve concurrentie tussen soorten en een hoog risico op uitsterven drijven dieren in een dalende trend, volgens een theorie die is uiteengezet in een onderzoek dat op 18 januari in het tijdschrift is gepubliceerd. Communicatie Biologie. De onderzoekers bouwden een complex computermodel van de evolutie van de gemeenschap met twintig verschillende wiskundige parameters, waaronder zaken als predatiecijfers en sterfte bij aanvang. Ze volgden een gemodelleerde groep van op elkaar inwerkende organismen door de tijd heen door middel van meerdere scenario’s en onderzochten hoe de lichaamsgrootte, de soortenrijkdom en de ecologische niche onder verschillende omstandigheden veranderden. Via hun model onderzochten ze de verschillende hulpbronnen- en risicodynamieken en ontdekten dat de omvangsresultaten veranderen afhankelijk van het scenario.
In sommige situaties lijkt de regel van Cope op te gaan. Wanneer de concurrentie tussen soorten om hulpbronnen laag is en het algehele uitstervingsrisico minimaal is, suggereert het model dat dieren doorgaans groter zijn. Op dezelfde manier kunnen dieren die lager op de ecologische ladder staan, groter evolueren als toppredatoren uitsterven om te profiteren van een open niche. In ernstiger scenario’s – waar de concurrentie om prooien, leefgebieden of andere basisbehoeften in het hele levensweb extreem is – kunnen dierenpopulaties echter hun omvang behouden of zelfs afnemen, zegt hoofdonderzoeksauteur Shovonlal Roy, een professor en ecologisch modelleur aan de universiteit. van Reading in Groot-Brittannië.
“Dat hadden we echt niet verwacht”, zegt Roy. Hij en zijn collega’s wilden de regel van Cope niet weerleggen, maar kijken of deze in het model stand zou houden. Over de meer dan een eeuw oude theorie wordt al tientallen jaren gedebatteerd. Sommige evolutiebiologen en paleontologen hebben het afgedaan als een artefact van de selectiebias bij grote dieren, terwijl anderen trouw bleven aan de theorie, die voor zoveel soorten lijkt op te gaan.
De resultaten van het onderzoek suggereren dat de werkelijkheid complexer is dan een enkele weergave van de lichaamsgrootte. Bovendien bieden de bevindingen van het model een evolutionaire verklaring voor de uitzonderingen op de regel, zegt Roy: het zijn geen ongelukken of aberraties, maar uitkomsten die het resultaat zijn van duidelijke, wiskundig interpreteerbare druk.
Voor scenario’s waarin soorten in de loop van de tijd afnemen, stellen de onderzoekers ‘Koop’s regel van terugkerende inverse’ voor. Volgens de richtlijnen van deze nieuwe theorie dwingt de hoge concurrentie dieren om hun ecologische niches te diversifiëren, op zoek naar nieuw voedsel of leefgebieden. Toch, legt Roy uit, zal er altijd druk blijven bestaan om terug te keren naar de oorspronkelijke bron, waarvoor het dier aanvankelijk goed was aangepast. Toegang krijgen tot die gewilde hulpbron is gemakkelijker naarmate u kleiner bent. Kleinere dieren nemen minder ruimte in beslag en hebben minder energie nodig. Natuurlijk zijn er grote voordelen, maar soms is een beetje beter.
Voorheen bood de wetenschap uitzonderingen op de regel zonder een alomvattende verklaring. Nu is er een voorgesteld ‘gemeenschappelijk raamwerk’ waar biologen en anderen aan kunnen werken, zegt Roy. Deze complementaire evolutietheorie zou licht kunnen werpen op bepaalde trends, zelfs op momenteel onopgeloste mysteries zoals het afnemende vogelprobleem in de wereld. Het aantal vogels lijkt in veel habitats over de hele wereld achteruit te gaan, en deze verandering hangt samen met stijgende temperaturen. Maar de natuurkunde lijkt niet het hele verhaal te verklaren. Een terugkerende omgekeerde Cope-regel kan inzicht bieden.
[ Related: These extinct, nearly 10-foot-tall apes could not adapt to shifting seasons ]
In alle modellen die de onderzoekers gebruikten, waren dieren die snel groter of kleiner werden op weg naar uitsterven. Maar zo is de wereld, zegt Roy. Voor de meeste soorten, vooral aan de uiterste uiteinden van het groottespectrum, is uitsterven onvermijdelijk gedurende een lange evolutionaire tijd, omdat de extremen aan verandering onderhevig zijn. Een recente studie suggereert dat de grootste primaat die ooit heeft geleefd, een aap die bijna 3 meter lang was en meer dan 250 kilo woog, waarschijnlijk is uitgestorven omdat zijn massaliteit het moeilijk maakte om zich aan te passen aan de klimaatverandering. Nogmaals, Roy zegt dat dit uitsterven consistent is met hun model.
Dit is echter allemaal nog theoretisch. Hoewel het computermodel van de onderzoekers complex is en het jaren kostte om het te verfijnen, zijn tests en gegevens uit de echte wereld nodig om het idee te ondersteunen. Roy zegt dat hij hoopt dat toekomstig onderzoek de terugkerende omgekeerde Cope-regel zal gebruiken en de geldigheid ervan in het fossielenbestand zal beoordelen. Hij zou ook paleontologische gegevens willen gebruiken om betere en uitgebreidere versies van het model te bouwen die rekening houden met variabelen zoals temperatuur en habitatverlies. Tot nu toe is bewezen dat dieren niet de enige dingen zijn die evolueren: ons begrip van de wereld kan dat ook zijn.