За животными и их средой обитания достаточно сложно наблюдать постоянно. Для этого ученые используют камеры, датчики слежения, радиометки и много чего еще. В данной статье я расскажу, что придумали ученые, чтобы выяснить причины преобладания деревьев над растительными пастбищами в Африке и способы восстановлениятравянистых угодий.
На что способны изотопные методы исследования
Потеря крупных травоядных животных, таких как слоны и бегемоты, может привести к вторжению деревьев, кустарников и цветущих растений на луга в африканских национальных парках, говорится в новом исследовании Университета штата Юта.
В исследовании использовались изотопы в зубах гиппопотама, чтобы найти изменения в рационе бегемотов в течение десятилетия в национальном парке Королевы Елизаветы в Уганде после широкомасштабного браконьерства слонов в 1970-х годах. Исследователи сообщают, что их метод использования изотопов в зубной эмали гиппопотамов может помочь ученым реконструировать прошлые изменения растительности в национальных парках Африки, в районах с относительно небольшим числом постоянных научных наблюдений. Результаты могут дать экологам представление о том, что может произойти с пастбищами Африки, если слоны, популяции которых резко сокращаются, исчезнут или останутся в очень малом количестве.
Конкурирующие классы растений
Травянистые угодья являются важной экосистемой в Африке, где обитает много животных, и служат коридорами для передвижения диких животных. Тропические низменности, например, в экосистемах слонов, относятся к классу растений C4, который относится к ферменту, используемому для преобразования углекислого газа в сахар во время фотосинтеза. Кукуруза и сахарный тростник также являются растениями C4. Растения C3, использующие различные ферменты, включают деревья, кустарники, цветущие растения и травы. Растения C3 конкурируют с травами C4 за ресурсы в африканских саваннах, включая солнечный свет. Слоны и другие крупные травоядные помогают сдерживать проникновение деревьев, поедая кустарники и деревья в течение сезона. Но без такого контроля травоядных животных растения C3 могут беспрепятственно проникать на луга.
Наличие кустарников и деревьев, которые можно увидеть на аэрофотоснимках, дает лишь частичную картину баланса сил между растениями C3 и C4. Наблюдение за травами и цветущими растениями требует наземного наблюдения, и записи таких наблюдений в национальном парке Королевы Елизаветы Уганды и многих национальных парках в Африке редки.
Метаболические процессы в обеих группах растений по-разному воспринимают изотопы углерода, поэтому растения C4 имеют более высокую долю тяжелых изотопов углерода, чем растения C3. Животные, такие как бегемоты, едят растения, и изотопы из растений в их рационе питания попадают в организм животных и сохраняются в твердых тканях, таких как зубы. Гиппопотам Национального парка Королевы Елизаветы, найденный учеными, все это время косвенно "наблюдал" за растительным составом лугов.
Экологический кризис в "Королеве Елизавете"
Национальный парк Королевы Елизаветы расположен на границе между Угандой и Демократической Республикой Конго и охватывает канал, соединяющий два озера. В 1971 году Иди Амин стал президентом Уганды, и управление национальными парками практически прекратилось. В период с 1971 года по середину 1980-х годов угандийские военные убили тысячи слонов, чтобы продавать слоновую кость как для финансирования режима, так и в качестве продовольствия. Агрессивное браконьерство продолжалось и после отстранения Амина, и к середине 80-х годов прошлого века популяция слонов в парке сократилась с более чем четырех тысяч до 150 особей. Около 4000 бегемотов также были пойманы браконьерами.
Исследования показали увеличение площади лесных насаждений в парке после возобновления хозяйственной деятельности в 1990-х годах. Поскольку изменения произошли за несколько десятилетий, Национальный парк Королевы Елизаветы стал идеальной экосистемой, в которой можно было проверить, могут ли травоядные животные быть причиной перехода от C4 к C3 растениям.
Получить и проверить зубы
Зубы бегемота не так-то просто достать. Раньше зубы не использовались для изотопного анализа из-за сложности получения образцов, относящихся к разным периодам времени. Другие ученые из Университета Брауншвейга в Германии, провели важное исследование поведения бегемотов в национальном парке Королевы Елизаветы в 1980-х и 90-х годах. Они нашели зубы с 1960-х годов и после периода браконьерства с 2000 года. Исследователи взяли пробы эмали с каждого сантиметра по длине каждого зуба, используя известные темпы роста, чтобы соотнести участки зуба с разными годами. Все эти образцы, взятые вместе, зафиксировали историю рациона примерно за последнее десятилетие жизни животного. Но анализ показал, что у обоих зубов были очень разные изотопные сигнатуры. Поэтому нужен был третий образец, в промежутках между двумя временными периодами.
Находясь в Уганде в 2013 году ученые обратилась к нынешнему директору с просьбой о приобретении еще одного зуба бегемота. Директор парка показал скелет, выставленный в парковом музее из гиппопотама, умершего в 1991 году - идеально в пределах того времени, на которое они рассчитывали.
Результаты показали, что в 1960-х годах гиппопотамы съели около 80% растений C4 и что доля C4 в рационах поздних бегемотов снизилась примерно до 65%. Это показало, что за несколько последних лет в течение всего лишь нескольких десятилетий посягательство на растения C3 достигло достаточного прогресса, чтобы существенно повлиять на рацион питания животных в парке. Результаты также показали правильность метода изучения данного вопроса и реконструировали прогрессирование изменений растительности с 1960-х годов.
Еще одним сюрпризом в результате стала доля C3 растений в рационе поздних бегемотов. Первоначальные исследования диет гиппопотамов предполагали, что бегемоты ели только траву. И немногие исследователи предполагали обратное. Похоже, что они достаточно гибкие в своем рационе питания и приспособлены к изменениям окружающей среды.
Восстановление пастбищ
Очевидным следствием работы является то, что потеря слонов и других крупных травоядных животных может привести к быстрым климатическим и экологическим изменениям.
Ученые провели наблюдения, которые показывают, насколько резкой может быть потеря крупных травоядных животных в парке за очень короткий промежуток времени. За десять лет зафиксировали большие перемены в том, что происходит в этой некогда разнообразной травянистой местности парка. Это наглядно показывает, что может случиться в восточноафриканских саваннах, если слонов продолжат убивать браконьеры беспрецедентными темпами.
Ученые надеется, что восстановление популяций слонов обратит вспять эти изменения и заставит пастбища вновь появиться. Но когда расплодится слишком много слонов, они также могут уничтожить леса, вытаптывая их. Есть баланс, которого необходимо достичь. Самое главное для достижения повышения популяции слонов - упорно бороться с браконьерством. Люди могут бороться с браконьерством, снижая спрос и финансовые стимулы для сбора бивней у слонов. Не покупать слоновую кость и не использовать изделия из слоновой кости - лучшее, что вы можете сделать для защиты слонов.
Если Вам понравилась данная статья, подписывайтесь на канал и ставьте лайк, а я буду писать новые интересные статьи об окружающей природе и ее обитателях.