Зубы бегемотов раскрывают изменения в окружающей среде

Исчезновение мегатравоядных, таких как слоны и бегемоты, может привести к тому, что древесные растения, а также незлаковые травы и цветковые растения начнут захватывать луга в африканских национальных парках. К такому выводу пришло новое исследование Университета Юты, опубликованное 12 сентября в Scientific Reports. В исследовании использовались изотопы в зубах бегемотов, чтобы обнаружить сдвиг в их рационе за десятилетие в национальном парке Куин-Элизабет в Уганде после массового браконьерства на слонов в 1970-х годах.

Автор исследования Кендра Чритц говорит, что её метод использования изотопов эмали зубов бегемотов может помочь учёным восстановить прошлые изменения растительности в национальных парках Африки, где ведётся относительно мало научных наблюдений. Результаты могут дать экологам представление о том, что может произойти с африканскими лугами, если популяция слонов, которая резко сокращается, вымрет или приблизится к исчезновению.

Конкурирующие классы растений

Луга — важная экосистема в Африке. Низкотравные тропические злаки, такие как в экосистемах слонов, относятся к растениям C4 (кукуруза и сахарный тростник — тоже). Растения C3 включают деревья, кустарники, цветковые растения и травы. Слоны и другие мегатравоядные помогают сдерживать распространение древесных растений, поедая кустарники и деревья. Без этого контроля растения C3 могут беспрепятственно наступать на луга.

Две группы растений по-разному усваивают изотопы углерода: растения C4 имеют более высокую долю тяжёлых изотопов углерода, чем растения C3. По мере того как животные, такие как бегемоты, едят растения, изотопные сигнатуры растений включаются в ткани их тела и сохраняются в прочной ткани, такой как зубы.

Экологический кризис в Куин-Элизабет

В 1971 году управление национальными парками в Уганде практически прекратилось. Военные убили тысячи слонов между 1971 и серединой 1980-х годов. К середине 80-х популяция слонов в парке упала с более чем четырёх тысяч до примерно 150. Около 4000 бегемотов также были убиты браконьерами.

Исследования показали увеличение площади древесных растений в парке после возобновления управления в 1990-х годах. Поскольку изменения произошли за несколько десятилетий, парк стал идеальной экосистемой для проверки гипотезы.

Получение и анализ зубов

Зубы бегемотов трудно достать для исследований. Соавтор исследования предоставил зубы из 1960-х годов (до браконьерства) и из 2000 года. Чритц и её коллеги отбирали пробы эмали через каждый сантиметр вдоль зуба, используя известные скорости роста, чтобы соотнести участки зуба с разными годами. Все эти образцы вместе фиксировали историю рациона примерно за последнее десятилетие жизни животного.

Анализ показал, что два зуба демонстрируют очень разные изотопные сигнатуры. Чритц нужен был третий образец, промежуточный по времени. В 2013 году в парке ей показали скелет бегемота, умершего в 1991 году, что идеально вписывалось в нужный временной диапазон.

Результаты показали, что бегемот 1960-х годов потреблял примерно 80% растений C4, а доля C4 в рационе более поздних бегемотов упала примерно до 65%. Это показало, что в масштабе всего нескольких десятилетий распространение растений C3 прогрессировало настолько, что значительно повлияло на рацион животных в парке.

Ещё одним сюрпризом стала доля растений C3 в рационе более поздних бегемотов. Ранние исследования предполагали, что бегемоты едят только траву. "Похоже, они на самом деле довольно гибки в своём рационе и адаптируются к изменениям окружающей среды", — говорит Чритц.

Восстановление лугов

Ясный вывод работы Чритц заключается в том, что потеря слонов и других мегатравоядных может привести к быстрым экологическим изменениям. "Мы создали запись, которая показывает, насколько drastic может быть потеря мегатравоядных в парке за очень короткий период времени", — говорит она. "В течение десяти лет мы видим большие изменения в том, что происходит в этом когда-то разнообразном травянистом районе парка. Это окно в будущее того, что может произойти в саваннах Восточной Африки".

Чритц надеется, что восстановление популяций слонов может обратить вспять эти изменения. "Но когда слонов слишком много, они также могут уничтожить леса", — говорит она. "Нужно найти баланс. Самое важное сейчас — усердно бороться с браконьерством".

Люди могут бороться с браконьерством, снижая спрос и финансовую заинтересованность в добыче бивней. "Отказ от покупки изделий из слоновой кости — лучшее, что вы можете сделать для защиты слонов", — заключает Чритц.