University of Oulu

Why most birds are small – a macro-ecological approach to the evolution of avian body size

Saved in:
Author: Bokma, Folmer1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Science, Department of Biology
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 0.6 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9514273451
Language: English
Published: 2004
Publish Date: 2004-05-07
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic Dissertation to be presented with the assent of the Faculty of Science, University of Oulu, for public discussion in Kuusamonsali (Auditorium YB210), Linnanmaa, on May 7th, 2004, at 12 noon.
Reviewer: Doctor Arne Mooers
Doctor Emmanuel Paradis
Description:

Abstract

There are more small-bodied species of birds than those having large bodies. Generally, and relative to occurrance in any one place, small-bodied species also contain more individuals than large-bodied species. The same patterns have been documented for several groups of higher organisms for example, snakes, flowering plants and mammals, which suggests that there exists a general reason "why", which applies to other groups of species as well as to birds. This thesis attempts to identify this reason.

In the first place, it is possible that most species happened to become small-bodied by chance. Simulations of neutral body-size evolution indicate however that the observed bias towards small size is stronger than that accounted for by neutral evolution. Then, the most plausible explanation for why most species are small is that small-bodied species speciate faster. However, statistical analyses accounting for historical relatedness of present-day species indicate no relation between body size and the rate of speciation. Finally, instead of little by little, the dominance of small species may have arisen suddenly, when approximately 65 million years ago (presumably) a large meteorite hit the earth, causing mass extinctions. However, analysis of body sizes and genetic differences of extant species reveals that while avian species numbers were approximately halved, the catastrophe affected small and large species equally. Thus, the reason why most species are small does not seem to be due to differential rates of speciation or extinction.

Instead, the cause appears to be in the tempo and mode of evolution. It was found by analysis of extant species' body size that probably most differences in body size between species arise at the moment of speciation. Differences between small-bodied species are smaller than between large-bodied species and probably this difference also has its origin at the moment of speciation. Consequently, groups of small species stay small whereas groups of large species are more variable in body size, so that in the end most species are small.

see all

Tiivistelmä

Maailman noin 10 000 lintulajin joukossa pienikokoisia lajeja on enemmän kuin suurikokoisia. Yleensä pienkokoiset lajit ovat myös yksilömääriltään suurempia kuin samalla paikalla esiintyvät suurikokoiset lajit. Koska sama ilmiö on havaittu monissa muissa suurissa eliöryhmissä (esim. nisäkkäät, käärmeet ja kukkakasvit), on ilmeistä, että on olemassa yhteinen syy, joka pätee niin linnuissa kuin muissakin eliöryhmissä. Tämän väitöskirjan tavoite on selvittää, mikä tämä yhteinen syy voisi olla.

Ensinnäkin on mahdollista, että suurin osa lajeista on kehittynyt pienikokoisiksi aivan sattumalta. Ruumiin koon evoluution simulaatiot kuitenkin osoittavat, että on hyvin epätodennäköistä, että neutraali evoluutio olisi johtanut pienikokoisten lajien suuriin määrään havaitussa määrin. Toinen mahdollinen selitys ilmiölle on, että pienikokoiset lajit lajiutuvat nopeammin. Tilastolliset analyysit, jotka ottavat huomioon nykyisin elävien lajien sukulaisuussuhteet, osoittavat ettei ruumin koon ja lajiutumisen vauhdin välillä ole yhteyttä. Kolmas mahdollinen selitys pienikokoisten lajien suurelle määrällä on historiallinen. On mahdollista, että pienikokoisten lajien suhteellisen suuri määrä syntyi nopeasti noin 65 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen massasukupuuton seurauksena, joka fossiiliaineiston perusteella kohdistui erityisesti suurikokoisiin maaeläimiin (esimerkiksi dinosauruksiin). Vertaileva analyysi nykyään elävien lintulajien ruumiin koosta ja geneettisistä eroista osoittaa, että vaikka suuri osa lintulajeista hävisi massasukupuutossa, tämä katastrofi karsi lajeja riippumatta niiden ruumiin koosta.

Näyttää siis siltä, etteivät erot lajiutumisen tai sukupuuttojen esiintymisessä selitä sitä, että suurin osa lajeista on pienikokoisia. Tämän tutkimuksen tulosten perusteella syy näyttäisi sen sijaan olevan ruumiin koon kehityksen vauhdissa ja siinä tavassa, jolla kehitys yleensä etenee. Analyysi nykyisten lajien ruumiin koosta paljasti, että suurin osa eroista lajien välillä syntyy (evolutiiviessa aikataulussa) suhteellisen nopeasti lajiutumistapahtuman yhteydessä (punktualismi) eikä vähitellen pitkien aikojen kuluessa (gradualismi), kuten yleensä oletetaan. Kehityslinjojen sisällä pienikokoisten lajien väliset erot ruumiin koossa olivat pienempiä kuin isokokoisten lajien väliset erot - ja todennäköisesti myöskin tämä ero syntyy lajiutumisen yhteydessä. Tämä johtaa evoluution kuluessa tilanteeseen, että alunperin pienikokoisista lajeista kehittyneet lajit ovat myös pienikokoisia, kun taas isokokoisten lajien kehityslinjoissa on nähtävissä huomattavasti paljon enemmän vaihtelua ruumiin koossa. Näiden seurauksena eliöstöissä suurin osa lajeista lopulta on pienikokoisia.

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. A, Scientiae rerum naturalium
ISSN-E: 1796-220X
ISBN: 951-42-7345-1
ISBN Print: 951-42-7344-3
Issue: 411
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.