Бегемоты — живые насосы для кремния

Экскременты бегемотов играют важную роль в экосистеме африканских озёр и рек. Поскольку бегемотов становится всё меньше, эта экосистема находится в опасности. В долгосрочной перспективе это может привести, например, к нехватке продовольствия у озера Виктория. Таковы некоторые результаты нового исследования международной команды учёных, опубликованного в журнале Science Advances. Патрик Фрингс из Немецкого исследовательского центра геонаук GFZ входит в состав исследовательской группы.

Дикие бегемоты ведут уникальный образ жизни: ночью они съедают десятки килограммов свежей травы в саваннах. Большую часть дня они проводят, отдыхая вместе в реках или озёрах, вдали от врагов и защищённые от палящего солнца. Однако, находясь в воде, у них активизируется пищеварение. Таким образом, огромное количество помёта бегемотов попадает в воду.

«Бегемоты отличаются от других крупных пасущихся животных саванны, — объясняет биолог Йонас Схёлинк из Антверпенского университета, первый автор исследования. — Питательные вещества из экскрементов большинства травоядных в основном возвращаются обратно в саванну, где снова поглощаются растениями. С бегемотами дело обстоит иначе: они действуют как своего рода насос для питательных веществ с суши в реки и озёра».

В опубликованном исследовании учёные во главе со Схёлинком и Фрингсом показывают, что эта насосная функция может быть решающей для жизни в воде. Результаты получены в ходе экспедиции к реке Мара длиной почти четыреста километров в заповеднике Масаи-Мара в Кении.

Исследование экскрементов бегемотов в лаборатории

«Трава, которую едят бегемоты, содержит кремний, — объясняет Йонас Схёлинк. — Трава поглощает этот кремний из грунтовых вод. Он придаёт ей необходимую прочность, защищает от болезней и, в ограниченной степени, от поедания мелкими животными». Патрик Фрингс из секции геохимии земной поверхности GFZ проанализировал в лаборатории изотопный состав кремния в образцах растений, воды и экскрементов бегемотов. Такой анализ даёт своего рода химический отпечаток образца. «Анализ изотопов позволил нам восстановить путь переноса кремния», — объясняет Фрингс.

Исследователи показали, что большая часть кремния в реке Мара была перенесена туда через бегемотов. В исследуемом районе на юго-западе Кении пасущиеся животные в общей сложности поглощали 800 килограммов кремния в день через съедаемые растения. 400 килограммов в день попадали в воду через выделение фекалий бегемотов. Согласно расчётам учёных, через различные экологические механизмы вклад бегемотов в кремний влияет на более чем 76% всего кремния, транспортируемого вдоль реки Мара. Таким образом, бегемоты являются ключевым фактором в биогеохимическом цикле кремния в определённых районах.

«Наши результаты совершенно новые, — говорит Патрик Фрингс из GFZ. — До сих пор не предполагалось, что пасущиеся дикие животные могут оказывать такое влияние на перенос кремния с суши в озёра. Этот процесс имеет решающее значение для всей экосистемы суша-вода. Однако раньше его просто упускали из виду».

Мир без бегемотов

По словам исследователей, кремний жизненно важен для определённых организмов, таких как диатомовые водоросли. Эти одноклеточные водоросли живут в воде, производят кислород и составляют основу пищевой цепи во многих водных экосистемах. Если возникает нехватка кремния, популяция диатомовых водорослей может рухнуть, что будет иметь пагубные последствия для всей пищевой сети в соответствующем озере или реке.

Численность бегемотов в Африке резко сократилась в последние годы из-за охоты и потери мест обитания, и их функция как живых насосов для кремния была частично утрачена. За последние десятилетия вымерло до девяноста процентов бегемотов в Африке. «Озеро Виктория, в которое впадает река Мара, может просуществовать несколько десятилетий при нынешних поставках кремния, — говорит Йонас Схёлинк. — Но в долгосрочной перспективе, вероятно, возникнет проблема. Если диатомовые водоросли не получают достаточно кремния, их заменяют вредоносные водоросли, которые имеют всевозможные неприятные последствия, такие как нехватка кислорода и связанная с этим гибель рыбы. А рыболовство является важным источником продовольствия для жителей озера Виктория».