生物进化过程中其体型的大小差异是由哪些关键因素造成的？
2012-01-19 20:16:27   来源：   点击：

3 个答案

• 答案 1：

  我觉得可以在这里先大声喊一句：Bigger is better! 总体来说自然选择的大方向是趋向于大尺寸的。恐龙和其它远古生物之所以会这样巨大，也是几千万年选择优势积累的结果。这种趋向大尺寸的规律被证明是非常强大的，以致于必然有另一股同样显著的反力量存在，否则这个星球上就都是巨型生物了。关于这个相反力量，也可以说是限制因素，后面会再讲到。进化生物学里的Cope"s rule[1]主要就是说在种群的进化过程中倾向于增加身体的尺寸，有多方面证据可以证明这个规律。比方有科学家通过比对有亲缘关系的恐龙化石发现，后代们平均在尺寸上增加了25％，从而为Cope"s rule提供了直接证据[2]。然后也有人发现北美的哺乳动物在过去的八千万年里面是在不断变大的。除了化石证据，有科学家在现有动物的身上也发现了相同的规律[3]，说在80％的案例中，大体型更有利于自然选择，这里面包括脊椎动物和无脊椎动物，还有植物。也不是说体型大就是好，应该说对不同种类的生物来说，体型大能提供相对应的各种好处，使得它们在交配过程和生存率上都占优势，对哺乳动物来说尤其：大体型的雌性产卵比较多，雄性在竞争雌性的过程中体型大的也受欢迎，大体型能击退捕食者，杀死竞争者，容易获取猎物，在饥荒的时候比较耐饿，对抗严酷气候的能力强等等，同时还受益于更高的智力和更长的寿命。所以说定向选择[4]在体型大小这件事上是起到一定作用的，也就是说某一种状态若是能给生物体带来较高的适应度，那造成这种状态的等位基因就会在种群中累积。然而在这个过程中自然有许多限制因素。比方昆虫，如果体型过大，它的外骨骼会不足以支撑身体的重量，鸟类如果太重会飞不起来，长颈鹿的脖子也只能长到它的心脏尚能负荷的程度。这就是适应的问题。而且现在显然人类的存在也在对抗这个趋势，人类的大量捕猎与很多大型物种的灭亡密不可分，在人类的枪眼底下，体型大还是容易遭遇到被捕杀的命运。过度捕鱼和狩猎也让自然选择的天平更倾向于小型动物的那一边，当存活成为首要目标，更早地繁殖后代显然比长成大个子更重要了。“是我们人类选择了小体型，但并不是所有生物都能足够迅速地演化成为小体型，所以是我们在殄灭那些大型生物。对很多种群来说，我们已经人为的将Cope"s rule画上了句号。”Sad, isn"t it?~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~补充的分割线~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~对于@负二 史前巨型昆虫的疑问进行了搜索，找到一条新闻（可惜没找到原文，不知道确切的证据是什么），说新近研究发现这些巨型昆虫的出现和衰落与它们的幼虫在水中呼吸能够获得的氧气数量有关。那些巨型昆虫的幼虫是因为当时水中的高氧含量才能长到如此庞大，而后气候发生变化，氧气水平下降，这些幼虫因为无法获得充足氧气而最终走向灭亡。昆虫类本身可以算是Cope"s rule的例外，因为它们的身体大小也是有上限，太大就无法获取足够的氧气渗透到身体内部。水栖昆虫的幼虫对氧气水平更敏感，氧气对这类昆虫体型大小的作用尤其显著，因此高氧助长了巨型，氧气水平的下降也就直接导致了灭绝。这算是一个猜测，因为恐怕谁也不能说揭开了真正的谜底。[1] en.wikipedia.org/wiki..."s_rule#cite_note-Hone2005-0[2]Hone DW, Benton MJ (2005). "The evolution of large size: how does Cope"s Rule work?". Trends Ecol. Evol. (Amst.) 20 (1): 4–6. doi:10.1016/j.tree.2004.10.012.PMID 16701331[3] Kingsolver, J. G.; Pfennig, D. W. (2004). "INDIVIDUAL-LEVEL SELECTION AS A CAUSE OF COPE"S RULE OF PHYLETIC SIZE INCREASE". Evolution 58 (7): 1608. doi:10.1554/04-003. PMID 15341162

• 答案 2：

  通常认为动物体形大小与其基础代谢率（单位体重耗氧量）有一个对数关系，也即著名的“鼠-象曲线”。而在进化中影响动物基础代谢率的主要是环境的改变，以及生存压力（食物链中所处的位置）。古生物的体形异常巨大，一个比较普遍的说法是当时地球大气的含氧量较高，生存压力也较小，但现代的动物实验却并不支持含痒量高促使生物大型化这一理论，一个新的理论是，当时的大气成分中有毒成分较多，生物为把这些毒素代谢掉，发展出了较强的代谢率，因而也获得了较大的体形。

• 答案 3：

  个人认为 @黄潮列只讲到了种内或种间“大”的竞争优势，但没有看到其在对抗自然（物理性）的劣势，大意味着需要的资源多、繁殖周期长、所需空间大.....这在灾难性环境条件或条件发生剧变时都是极为不利的，也就是为什么恐龙灭绝了而小型哺乳类活过来了，同时我们也可以看到现在大型动物的灭绝速度是最快的。因此，大和小的优势都是相对的，生物竞争要大而对抗自然要小。 但生物间竞争的不利往往不是灭绝性的，自然灾难却往往带来大范围灭绝，所以我们现在看到的更多的是小型生物，当然小的发展潜力是有限的，就比如昆虫的进化，种类是如此多，甚至形成了社会性也有几亿年，但仍然只能改变很小的环境，人类后来居上的迅速发展，也说明不是越小越好......当然这是否就是说咱人类对抗自然更强呢？呵呵，那就仁者见仁，智者见智了....... 也因此，哈哈，不要一味的求另一半有多高多壮，那不一定是优势.....