Недавнее исследование, опубликованное в журнале Science, дает наиболее четкое представление о долгосрочных последствиях сокращения численности наземных млекопитающих для пищевых сетей.
Зрелище не из приятных.
«Если за это время вымерло около 6% наземных млекопитающих, то, по нашим оценкам, исчезло более 50% связей между млекопитающими в пищевых сетях», — говорит эколог Эван Фрик, ведущий автор исследования. «И млекопитающие, численность которых, скорее всего, сократится как в прошлом, так и в настоящее время, являются ключевыми для сложности пищевой сети млекопитающих».
Пищевая сеть состоит из всех связей между хищниками и их жертвами в определенном регионе. Сложные пищевые сети необходимы для управления популяциями таким образом, чтобы обеспечить сосуществование большего числа видов, что способствует биологическому разнообразию и стабильности экосистем. Однако гибель животных может привести к снижению этой сложности, тем самым уменьшая устойчивость экосистемы.
Иллюстрация, на которой изображены все виды млекопитающих, которые обитали бы сегодня в центральной Колумбии (слева), Южной Калифорнии (посередине) и Новом Южном Уэльсе (Австралия) (справа), если бы не сокращение ареалов и вымирание, вызванные деятельностью человека, начиная с позднего плейстоцена и до наших дней. Credit: Oscar Sanisidro/University of Alcalá
Хотя сокращение численности млекопитающих является хорошо задокументированным аспектом кризиса биоразнообразия, когда многие животные либо вымерли, либо сохранились на небольшой части своего исторического географического ареала, степень влияния этих потерь на пищевые сети мира остается неясной.
Чтобы понять, что было потеряно из пищевых сетей, связывающих наземных млекопитающих, Фрикке возглавил группу ученых из США, Дании, Великобритании и Испании, использовавших новейшие методы машинного обучения для определения того, «кто кого съел» в период от 130 000 лет назад до наших дней. Фрик проводил исследование во время стажировки в Университете Райса, а в настоящее время является научным сотрудником Массачусетского технологического института.
Взаимодействие хищника и жертвы между гепардами и импалой в Национальном парке Крюгера (ЮАР) в июне 2015 года. Credit: Evan Fricke
Используя данные современных наблюдений за взаимодействием хищников и жертв, Фрик и его коллеги обучили свою систему машинного обучения определять, как видовые характеристики влияют на вероятность того, что один вид станет жертвой другого. После обучения модель могла предсказывать взаимодействие хищник-жертва между парами видов, которые не наблюдались непосредственно.
«Этот подход позволяет с точностью до 90% определить, кто кем питается сегодня», — говорит старший автор исследования, эколог Лидия Бодро. «Это лучше, чем могли сделать предыдущие подходы, и позволило нам смоделировать взаимодействие хищник-жертва для вымерших видов».
По словам Фрика, исследование дает беспрецедентный глобальный взгляд на пищевую сеть, связывавшую млекопитающих ледникового периода, а также на то, как выглядели бы пищевые сети сегодня, если бы саблезубые кошки, гигантские наземные ленивцы, сумчатые львы и шерстистые носороги по-прежнему бродили рядом с выжившими млекопитающими.
«Хотя окаменелости могут рассказать нам о том, где и когда жили те или иные виды, такое моделирование дает нам более богатую картину того, как эти виды взаимодействовали друг с другом», — сказал Бодро.
Проведенный анализ, позволивший проследить изменения в пищевых сетях с течением времени, показал, что пищевые сети во всем мире разрушаются из-за сокращения численности животных.
«Моделирование показало, что пищевые сети наземных млекопитающих деградировали гораздо сильнее, чем можно было бы ожидать, если бы вымерли случайные виды», — сказал Фрик. «Эти результаты свидетельствуют не об устойчивости под давлением вымирания, а о замедленном разрушении пищевых сетей, вызванном селективной потерей видов, играющих центральную роль в пищевых сетях».
Исследование также показало, что еще не все потеряно. В то время как вымирания вызвали примерно половину зарегистрированных случаев сокращения численности пищевых организмов, остальные произошли в результате сокращения географических ареалов существующих видов.
«Восстановление этих видов в их исторических ареалах имеет большой потенциал для обращения вспять этих процессов», — сказал Фрик.
По его словам, усилия по восстановлению местных видов хищников и жертв, такие как реинтродукция рыси в Колорадо, европейского бизона в Румынии и рыболовов в штате Вашингтон, важны для восстановления сложности пищевой сети.
«Когда животное исчезает из экосистемы, его исчезновение отражается на всей сети связей, соединяющих все виды в этой экосистеме», — сказал Фрик. «Наша работа представляет новые инструменты для измерения того, что уже потеряно, что мы можем потерять в случае исчезновения исчезающих видов, а также экологической сложности, которую мы можем восстановить путем восстановления видов».
Ссылка: «Collapse of terrestrial mammal food webs since the Late Pleistocene» Evan C. Fricke, Chia Hsieh, Owen Middleton, Daniel Gorczynski, Caroline D. Cappello, Oscar Sanisidro, John Rowan, Jens-Christian Svenning and Lydia Beaudrot, 25 августа 2022 г., Science . DOI: 10.1126/science.abn4012
Исследование финансировалось Университетом Райса, фондом Villum Fonden и Независимым исследовательским фондом Дании.
