Четыре миллиона лет у африканского «салат-бара»

За последние 4 миллиона лет, по мере того как травы становились в Африке всё более распространёнными, большинство крупных групп млекопитающих пробовали переходить на них, но некоторые животные вымерли или вернулись к питанию листьями деревьев и кустарников. К такому выводу пришло исследование под руководством Университета Юты.

«Это как если бы в городе появился совершенно новый тип ресторана, — говорит геохимик Тьюр Серлинг, первый и старший автор исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. — Это запись о том, как разные млекопитающие отреагировали. И почти все они провели эксперимент по поеданию этого нового ресурса: травы».

Пик этого «эксперимента» пришёлся на период около 2 миллионов лет назад. Единственная крупная группа, которая до сих пор в основном пасётся на траве, — это полорогие: крупный рогатый скот, буйволы, овцы, гну, конгони и некоторые антилопы, такие как орикс и водяной козёл.

Исследование также показало, что настоящее не всегда является ключом к пониманию прошлого в плане рациона животных. Сегодня слоны и винторогие антилопы (канны, куду и бушбок) питаются листьями деревьев и кустарников, но 2 миллиона лет назад африканские слоны паслись на траве, а антилопы имели смешанный рацион с большим количеством травы. Азиатские слоны, которые ели траву и были многочисленны в Африке 2 миллиона лет назад, вымерли в Африке, но сохранились в Азии, где они и пасутся, и объедают деревья.

«То, что диета некоторых из этих животных отличалась от современной, стало неожиданностью и показывает важность проверки своих предположений при реконструкции экосистем», — говорит соавтор исследования, геолог Фрэнк Браун.

В целом, учёные заключили, что сообщества травоядных, листоядных и животных со смешанным рационом за последние 4 миллиона лет «отличаются от любой современной экосистемы Восточной или Центральной Африки».

Они обнаружили, что в бассейне Туркана (Кения и Эфиопия) с 4,1 до 2,35 миллиона лет назад было гораздо больше животных со смешанным питанием. С 2,35 до 1 миллиона лет назад пасущихся на траве животных было намного больше, чем сегодня. За последний 1 миллион лет многие травоядные либо переключились на питание деревьями и кустарниками, либо вымерли, оставив в основном полорогих в качестве пасущихся на траве животных сегодня.

30 лет исследований 4 миллионов лет эволюции рациона

В исследовании, охватывающем 30 лет полевых работ Серлинга, учёные проанализировали: — Зубную эмаль более чем 900 ископаемых травоядных, живших 4,1–1 миллион лет назад в бассейне Туркана.

Они измерили соотношение редкого углерода-13 к обычному углероду-12 в образцах. Это соотношение показывает, питались ли животные в основном растениями, использующими C3-фотосинтез (деревья, кустарники, разнотравье), или растениями с C4-фотосинтезом (засухоустойчивые или тропические травы и осоки), либо имели смешанный рацион.

Низкий уровень углекислого газа в атмосфере считается причиной глобального расширения тропических лугов между 10 и 5 миллионами лет назад. C4-фотосинтез, используемый тропическими травами, более эффективен в жарком климате, что даёт им преимущество перед деревьями и кустарниками.

«За последние 10 миллионов лет доля трав в продуктивности тропического ландшафта выросла с, возможно, 1% до 50% сегодня, — говорит Серлинг. — Все крупные группы млекопитающих экспериментировали с поеданием трав, и многие из этих экспериментов в долгосрочной перспективе не сработали. Животные вымирали или переключались на другие диеты. Был даже жираф, пасущийся на траве, но он вымер. Были три основные линии свиней, которые были травоядными, и выжила только одна: бородавочник».

Другие вымершие травоядные включали трёхпалую лошадь и азиатского слона. Травоядные, перешедшие на питание листьями, включают лесных свиней и африканских слонов.

Успешными травоядными, по словам Серлинга, оказались полорогие, хотя даже некоторые из них (газели и канны) once были смешанными едоками, но сегодня вернулись к преимущественному питанию листьями. Импалы, также полорогие, перешли от преимущественно пастьбы в прошлом к смешанному питанию сегодня.

Почему «травоядная мода» сошла на нет?

Возможно, некоторые животные были гораздо эффективнее в поедании травы и вытеснили других. Например, африканские слоны, возможно, переключились на листья, когда не могли больше хватать траву, которую другие травоядные срезали слишком коротко.

«Кажется, сейчас доступно столько же травы, сколько и в прошлом, — отмечает Серлинг. — Возможно, качество травы сильно варьируется между сухим и влажным сезонами».

За последний 1 миллион лет климат переживал сильные циклы оледенений, сопровождавшиеся большими изменениями в уровне атмосферного CO₂. C4-травы имеют преимущество не только в жаркую погоду, но и в ледниковые периоды с низким уровнем CO₂.

Отсутствие ископаемых остатков трав за последние 10 миллионов лет затрудняет изучение их эволюции и возможных изменений в усвояемости, питательности, уровне токсинов.