Утраченные гиганты: Новое исследование показывает снижение численности африканской мегафауны

Новое исследование сосредоточено на размере и численности крупных африканских млекопитающих, как современных, так и вымерших. Используя данные об обилии ископаемых остатков, работа проливает свет на экологические механизмы, стоящие за упадком этих знаковых существ. Результаты бросают вызов прежним представлениям о причинах вымирания мегафауны в Африке и дают новое понимание перестройки экосистем за миллионы лет. Исследование опубликовано в журнале Science.

Файсал Биби (Музей естествознания, Берлин) и Хуан Л. Канталапьедра (Университет Алькалы, Мадрид) использовали измерения тысяч ископаемых зубов, чтобы восстановить размер и численность крупных африканских млекопитающих (>15 кг) за последние 10 миллионов лет. Несмотря на неопределённости, связанные с сохранением в палеонтологической летописи, исследование выявило высокое сходство в соотношении размера животного и его численности между ископаемыми и современными сообществами. Это указывает, что фундаментальные экологические процессы, управляющие структурой живых сообществ, также сохраняются в палеонтологической летописи.

Для животных массой более 45 кг исследователи обнаружили свидетельства снижения численности с увеличением размера. Эта закономерность соответствует экологическому «правилу метаболического масштабирования», согласно которому более крупные виды имеют меньшую плотность популяции по сравнению с мелкими. Отклонением от предсказанной экологической модели стало то, что млекопитающие массой от ~15 до 45 кг были гораздо менее многочисленны, чем ожидалось, как в современных, так и в ископаемых сообществах. Это интерпретируется как признак саванных местообитаний (где обезьяны и мелкие лесные антилопы редки).

Главной неожиданностью стало то, как распределение численности по размерам менялось со временем. Учёные обнаружили, что в более древних сообществах, существовавших более ~4 миллионов лет назад, было значительно больше крупных особей, и большая доля общей биомассы приходилась на более крупные размерные категории, чем в более молодых сообществах. Высокая численность крупных особей в этих ископаемых африканских сообществах — где некоторые отдельные слоны достигали размеров свыше 10 тонн — не имеет аналогов в современных экосистемах. С того времени наблюдается постепенная утрата крупных особей в палеонтологической летописи, что отражает долгосрочный спад разнообразия крупных млекопитающих в позднем плиоцене и плейстоцене и приводит к обеднённым и «миниатюризированным» сообществам, известным нам сегодня.

Исследование подтверждает недавние работы, говорящие о глубокой древности утраты африканской мегафауны, и оспаривает идею, что её спад был в первую очередь вызван деятельностью человека. Хотя расселение людей по планете в позднем плейстоцене и голоцене (последние ~100 000 лет) совпало с массовым вымиранием многих крупных животных, эта работа поддерживает идею, что утрата мегафауны в Африке началась гораздо раньше, около 4 миллионов лет назад, и задолго до того, как люди научились эффективно охотиться. Вместо этого исследование выделяет экологические факторы, такие как долгосрочное снижение глобальных температур и расширение тропических лугов, как потенциальные движущие силы вымирания мегафауны.

Исследование также показало, что утрата крупных особей и перестройка распределения биомассы в сообществах крупных африканских млекопитающих могли быть связаны со снижением первичной продуктивности. Используя установленную связь между типами формы зубов млекопитающих (морфологические признаки) и продуктивностью растений (чистая первичная продукция) в наши дни, исследователи рассчитали продуктивность для африканских сообществ в прошлом. Они обнаружили снижение продуктивности примерно на две трети с позднего миоцена (> 5 миллионов лет назад) — тенденцию, наблюдаемую во всём мире. Это могло значительно уменьшить ёмкость среды для сообществ крупных млекопитающих, что привело к снижению разнообразия и ускоренному вымиранию крупных видов.

Эта работа открывает новые пути для понимания динамики экосистем и сложных взаимодействий между особями, видами и их средой. Анализируя данные об обилии ископаемых и используя подходы, основанные на размерах, учёные могут получить ценное представление об экологических механизмах, лежащих в основе вымирания.

Публикация этой научной статьи знаменует собой важную веху в нашем понимании вымирания африканской мегафауны и перестройки экосистем в геологических масштабах времени. Результаты Биби и Канталапьедры могут помочь в природоохранных усилиях и улучшить нашу способность прогнозировать и управлять последствиями утраты биоразнообразия в условиях экологических изменений.