Исчезновение крупных хищников нарушает баланс экосистем
Новое исследование связало размер хищников на вершине пищевой цепи с экологической цепной реакцией, запускаемой их исчезновением.
Вывод: Чем крупнее хищник, тем сильнее его исчезновение влияет на экосистему.
Исследование под руководством эколога Джона ДеЛонга из UNL показывает, что растения, водоросли и бактерии экосистемы — так называемые первичные продуценты — сильнее страдают от потери крупных хищников, чем мелких.
Хотя экологи изучают эффект домино таких "трофических каскадов" десятилетиями, они в основном игнорировали влияние размера тела на их динамику.
"Ранее не было реального ответа на вопрос, должно ли исчезновение волков и львов действительно отличаться по последствиям для экосистемы от исчезновения лис или ласок", — сказал ДеЛонг. "Крупные виды уже редки, но мы определённо теряем много крупных хищников в глобальном масштабе".
Базовая трёхуровневая пищевая цепь обычно состоит из хищников, травоядных консументов и первичных продуцентов, которые в конечном итоге кормят все высшие организмы в экосистеме.
ДеЛонг и его коллеги разработали модель, объясняющую влияние размера хищника, связывая его с размером и пищевым поведением консументов, которые являются их источником пищи.
Авторы предположили, что пищевые потребности как хищников, так и консументов растут вместе с их размером. Следовательно, крупные хищники охотятся на крупных консументов, которые, в свою очередь, потребляют больше первичных продуцентов.
"Существуют связи между размерами организмов в пищевой цепи", — пояснил ДеЛонг. "Волки едят лосей и оленей. Каждый отдельный лось съест гораздо больше растительности, чем отдельный кролик, поэтому эта связь сильнее".
В результате потеря крупного хищника может существенно сократить количество первичных продуцентов в экосистеме, по сути, давая консументам свободный доступ к их поеданию.
Расчёт потенциальной экологической "цены" потери хищника сводится к анализу взаимодействий между консументами и продуцентами. Если первые потребляют относительно мало вторых, отсутствие крупного хищника может не оказать значительного влияния на экосистему.
Однако тот факт, что многие экосистемы демонстрируют согласованную размерную структуру (скорости роста хищников и консументов остаются синхронизированными на протяжении жизненного цикла), означает, что крупный хищник часто оставляет после себя крупных травоядных, способных истощить растительность экосистемы.
Это условие размерной структуры применялось в обоих тематических исследованиях, проведённых учёными: одно с гипотетической пищевой цепью с типичными параметрами, другое — с пищевой цепью из одноклеточных протистов и водорослей.
Способность модели исследовать эти различные сценарии иллюстрирует её универсальность. Связывая эффекты размера тела на одном уровне пищевой цепи с другим, модель может стандартизировать результаты и сравнивать динамику крупномасштабной экосистемы с её мелкомасштабным аналогом.
Хотя результаты обоих исследований соответствовали ожиданиям команды, ДеЛонг заинтересован в применении модели за пределами стандартных экосистем.
"Не в каждой системе есть такая сильная размерная структура. Нам действительно нужно задаться вопросом: если убрать размерную структуру, исчезнет ли всё это явление или оно останется? Нам нужно проверить эту модель новыми данными".
Пока же ДеЛонг видит в простоте модели преимущество для других исследователей, изучающих динамику "хищник-жертва".
"Любой, кто интересуется трофическими каскадами, может использовать это более общее наблюдение в качестве полезной отправной точки".
Ответы на такие вопросы становятся всё более важными, поскольку антропогенные факторы ускоряют и расширяют угрозы даже для самых крупных хищников.
"Люди очень обеспокоены последствиями потери видов. Это происходит давно, но только с появлением современной экологии мы смогли связать эти точки. Теперь мы находимся в том месте, где можем понять, что происходит с остальной частью пазла, когда мы начинаем терять его кусочки".
Исследование авторов опубликовано в мартовском выпуске журнала American Naturalist. ДеЛонг стал соавтором работы вместе с 13 исследователями из США, Канады, Англии, Германии и Швейцарии.