Изменение климата снижает питательную ценность растений — это уже может вредить травоядным животным

Более трети всех животных на Земле, от жуков до коров и слонов, зависят от растительной пищи. Растения — низкокалорийный источник пищи, поэтому животным бывает сложно потребить достаточно энергии. Теперь изменение климата снижает питательную ценность некоторых растений, на которые полагаются травоядные.

Деятельность человека повышает уровень углекислого газа (CO₂) в атмосфере и глобальную температуру. В результате многие растения во всём мире растут быстрее.

Некоторые исследования предполагают, что это «озеленение Земли» может частично компенсировать рост выбросов парниковых газов, запасая больше углерода в растениях. Однако есть компромисс: такие ускоренно растущие растения могут содержать меньше питательных веществ на один укус.

Мы, экологи, исследуем, как это разбавление питательных веществ может повлиять на виды по всей пищевой цепи. Наш фокус — на популяциях, питающихся растениями, от крошечных кузнечиков до гигантских панд.

Мы полагаем, что долгосрочные изменения питательной ценности растений могут быть недооценённой причиной сокращения популяций животных. Эти изменения в растениях не так очевидны, как подъём уровня моря, и не так внезапны, как ураганы или волны жары. Но со временем они могут иметь серьёзные последствия.

Травоядным животным может потребоваться больше времени на поиск и потребление пищи, если их обычная еда станет менее питательной, что подвергнет их большему риску со стороны хищников и других стрессов. Снижение питательной ценности также может ухудшить состояние животных, снизив их способность расти, размножаться и выживать.

Растущий CO₂, падающая питательность

Исследования уже показали, что изменение климата вызывает разбавление питательных веществ в сельскохозяйственных культурах для человека. Особую тревогу вызывает снижение содержания микроэлементов (меди, магния, железа, цинка), важных для роста и здоровья.

В частности, ожидается рост дефицита железа, цинка и белка у людей в ближайшие десятилетия из-за повышения уровня CO₂. Это окажет широкое влияние на здоровье и даже выживание, особенно среди населения, сильно зависящего от риса и пшеницы (например, в Восточной и Центральной Азии).

Питательная ценность кормов для скота также снижается. Концентрация белка падает в травах на пастбищах по всему миру. Эта тенденция угрожает как скоту, так и фермерам, снижая привес животных и принося убытки производителям.

Разбавление питательных веществ затрагивает и дикие виды.

Зависимость от бамбука

Гигантские панды — уязвимый вид, полностью зависящий от бамбука. Теперь повышение температуры снижает питательную ценность бамбука и затрудняет его выживание. Панды могут стать символом угрозы разбавления питательных веществ.

Неоднозначные перспективы для насекомых

Во всём мире численность многих видов насекомых сокращается. В менее затронутых человеком зонах изменения в химии растений могут играть роль в этом снижении.

Эксперименты показывают, что при повышении уровня CO₂ популяции насекомых сокращаются, отчасти из-за ухудшения качества пищи. Однако не все виды реагируют одинаково:

• Насекомые, грызущие листья (кузнечики, гусеницы) страдают больше всего: у них снижается репродукция и размер тела.
• Саранча предпочитает богатые углеродом растения, поэтому рост CO₂ может вызвать увеличение её численности.
• Некоторые насекомые (тли, цикады), питающиеся флоэмой растений, также могут выиграть от растений, богатых углеродом.

Неравномерное воздействие

Снижение качества растительной пищи, скорее всего, сильнее всего затронет места, где питательных веществ уже мало, и животным сейчас сложно удовлетворить свои потребности:

• Древние почвы Австралии
• Тропические районы (бассейны Амазонки и Конго)
• Открытый океан, где быстрое потепление воды снижает питательную ценность гигантских морских водорослей.

Определённые типы травоядных, вероятно, столкнутся с большим сокращением, потому что им нужна более качественная пища:

• Заднекишечные ферментаторы (грызуны, кролики, коалы, лошади, носороги, слоны) имеют простой желудок и полагаются на микробов в кишечнике. Им нужна более питательная пища, чем жвачным животным (крупный рогатый скот, овцы, козы, бизоны).
• Мелкие животные обычно требуют более питательной пищи, чем крупные, из-за более быстрого метаболизма и более короткого кишечника.

Требуются дополнительные исследования, чтобы понять роль разбавления питательных веществ в сокращении отдельных видов, включая эксперименты с искусственным повышением CO₂ и долгосрочные наблюдения за химией растений и животными в природе.

В долгосрочной перспективе важно понять, как разбавление питательных веществ изменяет целые пищевые сети, включая сдвиги в видах растений, влияние на хищников и изменения во взаимодействиях видов. Изменения питательной ценности растений в результате роста уровня CO₂ могут иметь далеко идущие последствия для экосистем по всему миру.