¿Por qué algunos animales de la isla evolucionan a tamaños anormales?

La causa casi siempre son los recursos (McNab, 1999). Originalmente, los mamíferos grandes no encontrarán suficientes alimentos para mantener sus tamaños, por lo que se seleccionarán individuos más pequeños, mientras que originalmente los mamíferos pequeños pueden alcanzar tamaños más grandes debido a la abundancia de alimentos con falta de competencia. La falta de competencia se debe a su falta de capacidad de dispersión: primero tienen que tener la suerte de llegar a una isla continental.

Tenga en cuenta que hay algunas investigaciones que contradicen la regla de la isla, pero parece ser de casos excepcionales, señalando el hecho de que esto es solo un patrón recurrente y común, no una ley dura de ecología / evolución.

Alguna historia: la tendencia se llama la regla de la isla y fue acuñada por Van Valen (1973), basada en la formalización de Foster (1964), basada en la propuesta de Nopsca (1914), que a su vez se basó en observaciones por paleontólogos que trabajan en mamíferos isleños del Mediterráneo, por ejemplo, Bate (1903). Establece que los animales pequeños aislados en las islas se hacen más grandes (gigantismo de las islas), mientras que los animales grandes se hacen más pequeños (enanismo de las islas).

Refs:

Bate DMA. 1903. Nota preliminar sobre el descubrimiento de un elefante pigmeo en el Pleistoceno de Chipre. Proc. R. Soc. Londres 71, 498-500.

Foster JB. 1964. Evolución de los mamíferos en las islas. Nature 202, 234-235.

McNab BK. 1999. Sobre la importancia ecológica y evolutiva comparativa de las tasas de metabolismo total y específico de la masa. Zoología fisiológica y bioquímica 72, 642-644.

Nopsca F. 1914. Über das Vorkommen der Dinosaurier en Siebenbürgen. Verhandlungen der zoologische-botanischen Gesellschaft, Viena 54, 12-14.

Van Valen L. 1973. Patrón y el equilibrio de la naturaleza. Teoría evolutiva 1, 31-49.

Mi conjetura es que muchas especies del continente están en un equilibrio dinámico con otras especies a lo largo de alguna dimensión X, de modo que muy poco o demasiado X es una desventaja, y la especie se estabiliza en algún X = Xo.

Cuando dicha especie termina accidentalmente en un ecosistema mucho más pequeño, la probabilidad de encontrar una fuerza ecológica estabilizadora sustitutiva es menor que si terminara en un continente diferente de igual tamaño. Entonces, hay más posibilidades de una evolución desbocada a lo largo de la dimensión X. Entonces, en relación con Xo, el nuevo equilibrio, Xo ‘es anormal. Más específicamente, podría terminar en un extremo físico en lugar de biológico, en un límite del espacio de diseño expresable dentro de su genoma, limitado por algo como la relación peso / volumen o la eficiencia termodinámica de la alimentación, en lugar de un “punto interior”.

Un fenómeno relacionado es cómo las ballenas se hicieron enormes. Los mamíferos terrestres de los que descendieron probablemente se estabilizaron en tamaños más pequeños por fuerzas que no existen en el agua.

Estoy bastante seguro de que podría preparar una simulación donde esto sucede, pero eso no sería una prueba real. Necesitaría datos empíricos sobre los números de “probabilidad de sustitución” entre las islas y las especies continentales. Por ejemplo, preguntaría si ‘cat’ se asigna a un equivalente.

Una razón no mencionada en otras respuestas son los nichos disponibles.

En un continente, los muchos nichos ecológicos diferentes generalmente están ocupados por especies de una amplia gama de diferentes grupos de animales y plantas. Por ejemplo, un área de suelo rico que recibe mucho sol y lluvia proporcionará una ventaja a las plantas más altas que pueden extenderse y capturar con avidez una gran cantidad de luz solar y convertirla en biomasa, por lo tanto, árboles leñosos. En el suelo del bosque, plantas más pequeñas como arbustos y flores pequeñas absorberán la luz moteada que queda. Serán más pequeños debido al menor suministro de energía. Este ecosistema creará nichos para pequeños insectos que comen detritos entre la hojarasca, pequeños invertebrados depredadores, roedores omnívoros más grandes, aún más grandes, grandes felinos depredadores, etc. Las copas de los árboles estarán llenas de pájaros.

En un bosque abierto, habrá espacio para grandes mamíferos herbívoros y sus depredadores.

Si alguno de estos grupos ‘falta’, los grupos relacionados se mudarán de los ecosistemas vecinos y se adaptarán a este ecosistema.

Pero si algunos de estos grupos principales no están presentes, como en una isla, grupos totalmente ajenos pueden adaptarse al nicho desocupado.

Por ejemplo, ¿qué sucede si no hay árboles en una isla? En las Islas Galápagos, hay grandes bosques formados por margaritas gigantes y dientes de león.

Hay 15 especies de Scalesia , una margarita del tamaño de un árbol, en las Islas Galápagos. (Fuente de la imagen: Daisy Tree – Descubriendo Galápagos )

Cuando lees sobre el gigantismo de la isla entre los insectos, comúnmente encontrarás que el insecto en cuestión se extinguió poco después de la introducción de roedores, gatos y otros mamíferos pequeños a medianos. Esto no siempre es el resultado de la depredación; Puede tratarse de mamíferos que superan a los insectos por el mismo nicho.

Por ejemplo, el Weta gigante de Nueva Zelanda es un insecto omnívoro o carnívoro que se parece a un saltamontes, excepto que es del tamaño de una rata. En particular, Nueva Zelanda no tiene roedores o gatos nativos.

Los Weta gigantes (10 especies) de Nueva Zelanda ocupan un nicho similar al de los ratones y las ratas en Eurasia y las Américas. ¡Nueva Zelanda tampoco tiene conejos nativos! (Fuente de la imagen: Reddit a través de Google Images)

Del mismo modo, un animal más grande podría evolucionar para llenar un nicho vacío que requiere un animal significativamente más pequeño.

Vale la pena señalar que gigantismo y enanismo son términos relativos. Si consideramos que una especie en una isla es gigantesca, podríamos decir que las especies continentales son enanas, o viceversa .

Izquierda: abeja nativa australiana. Derecha: miel de abeja. ¿Es el primero un enano o el segundo un gigante? Ninguno de los dos evolucionó en islas aisladas. (Fuente de la imagen: Abejas sin aguijón australianas )

En última instancia, los animales (y las plantas, y toda otra vida) evolucionan para llenar los nichos disponibles, y en una isla pequeña los nichos a menudo son bastante diferentes a los de una gran masa de tierra. Ocurre una gran variación en el tamaño de las masas de tierra más grandes, pero es menos común debido a una mayor variedad de ‘tipos’ disponibles para llenar nichos, o menos comentado porque estamos acostumbrados a la variedad de tamaños de cada tipo de animal en África, Europa, Asia y las Américas.

La dispersión de especies grandes a islas aisladas puede ser más difícil, lo que lleva a que las llegadas más pequeñas evolucionen a tamaños más grandes, porque esos nichos no están llenos.

Las especies en las islas pueden ser más susceptibles a la variación en los recursos disponibles, como señaló la respuesta de Marc Srour (por ejemplo, porque no pueden migrar a mejores áreas durante una sequía). Las estrategias pueden incluir animales grandes que evolucionan para ser más pequeños (porque los animales más grandes tienden a desaparecer cada vez que hay una hambruna, y no disfrutan de la ventaja de un rango más grande que su tamaño podría conferir) o animales más pequeños que evolucionan para ser más grandes , almacenando más recursos y superando la hambruna (como las tortugas de Galápagos).

Reforzando el punto de que gigantismo y enanismo son términos relativos, tenga en cuenta que las especies gigantescas o diminutas no solo ocurren en las islas. A menudo también encontrarán nichos en los ecosistemas de los continentes. Los insectos más grandes del mundo (los escarabajos del Goliat), las arañas (la araña cazadora gigante y el Birdeater Goliat) y los gasterópodos terrestres (el caracol gigante de Ghana) viven en continentes, no en islas. Del mismo modo, los mamíferos más pequeños (el murciélago nariz de cerdo de Kitti y la musaraña etrusca) viven en los continentes. Los extremos ocurrirán cuando los nichos estén disponibles para soportar esos extremos. Las islas admiten una gama más pequeña de nichos, o un conjunto de nichos arbitrariamente diferente, por lo que es razonable esperar adaptaciones sorprendentes, incluidos cambios en el tamaño a medida que las especies introducidas se adaptan a los nichos disponibles.

Deberíamos notar que los animales más pequeños se hacen más grandes porque es muy llamativo en comparación con lo que estamos acostumbrados, y porque las barreras de dispersión a los animales más grandes hacen que esos nichos sean más propensos a estar disponibles, y porque a menudo no estarán presentes depredadores o competidores más grandes.

Deberíamos encontrar animales más grandes cada vez más pequeños por razones de disponibilidad de recursos, y porque no hay otro lugar a donde ir, ecológicamente. Una población de elefantes trasladada de una gran sabana a una pequeña isla apenas crecerá.

Hay un par de mecanismos diferentes para que evolucione el enanismo / gigantismo isleño.

El entorno de la isla a menudo es diferente del entorno en el que evolucionaron las especies de trasplante. La evolución de individuos más grandes o más pequeños de lo normal podría ser el resultado de diferentes limitaciones en el crecimiento que en el continente. Puede haber una selección direccional: condiciones que favorecen a las personas en un solo extremo del espectro de tamaños. Por ejemplo, podría haber menos alimentos disponibles, promoviendo tamaños más pequeños. Las condiciones en la isla pueden simplemente eliminar una fuente de selección direccional, permitiendo que proliferen genes previamente desfavorables. Por ejemplo, la falta de depredadores en una isla podría reducir la necesidad de ser pequeños y sigilosos, y los genes de gran tamaño ya no serían seleccionados.

El efecto fundador también puede desempeñar un papel en la dirección del tamaño de las personas en la isla. Solo los genes que llegan a la isla tienen alguna posibilidad de llegar a la nueva población. Si solo unas pocas personas realmente sobreviven al viaje, el acervo genético en su nuevo hogar puede reducirse considerablemente, eliminando algunos de los rasgos de la población original. Esto podría deberse a un cambio aleatorio, o el viaje a la isla puede seleccionar ciertos rasgos. Por ejemplo, quizás solo las criaturas más grandes tienen la resistencia para hacer el viaje: la población isleña resultante tendrá un número desproporcionadamente alto de genes para un gran tamaño corporal. Alternativamente, quizás solo las personas más pequeñas encuentran escombros para viajar a la isla.