Ekipa ekologov Princetona je izkoristila redko priložnost za preučevanje, kaj se zgodi z ekosistemom, ko se velike mesojede živali izbrišejo.
"Velike mesojede živali igrajo kritično in nesorazmerno vlogo v svojih ekosistemih in njihova populacija po vsem svetu upada," je povedala Justine Atkins, podiplomska študentka ekologije in evolucijske biologije na Princetonu. "Vendar obstaja resničen razlog za upanje v mnogih od teh sistemov," je dejala. Ona in ekipa kolegov sta našla dokaze, da bi ponovna uvedba ključnih mesojedcev v ekosistem velikih sesalcev lahko odpravila škodo, povzročeno z njihovo odstranitvijo. Njihovo delo je objavljeno v številki revije Science 8. marca.
Raziskovalci so delali v narodnem parku Gorongosa, kjer je državljanska vojna v Mozambiku močno prizadela populacijo divjih živali. Večina rastlinojedih vrst si je opomogla, vendar je bilo iz parka izločeno več velikih zveri - leopardi, hijene in afriški divji psi.
"To je tragična stvar, toda kar nam omogoča, da preučimo, kako se vedenje in ekologija spreminjata, ko plenilci odstranimo," je dejal Robert Pringle, izredni profesor ekologije in evolucijske biologije in višji avtor o papir. "To ni čisto eksperiment, vendar je skoraj tako. Ugotovili smo, da se je ena od običajnih vrst antilop, bushbuck, ki je običajno zelo sramežljiv, skrivnosten prebivalec gozdov, razširila na odprte ravnice. Rastline na ravnicah so zelo hranljive, grmovci, ki so naselili ta območja, pa so večji in v boljši formi kot njihovi sorodniki v gozdu. In prisotnost bushbuck v tem novem habitatu negativno vpliva na rastline, ki jih jedo bushbuck."
Vsi rastlinojedi morajo pretehtati prehranske koristi iskanja hrane na določenem območju in tveganje, da bi jih lahko med tem ubili in pojedli. Če je tveganje previsoko, se bodo izogibali območju, tudi če je hranilno bogato. Na ta način postanejo območja z visokim tveganjem za rastlinojede živali varni prostori za okusne rastline. Povezava med strahom rastlinojedcev pred mesojedimi živalmi in koristmi za vegetacijo je tisto, kar ekologi imenujejo "trofična kaskada, " izraz za vpliv, ki ga imajo plenilci, ki jedo meso, na rastline.
"V preteklosti je raznolika skupina plenilcev v Gorongosi učinkovito držala rastlinojede živali omejene na območja z manjšim tveganjem plenilcev," je dejal Pringle."Odprava plenilcev je kršila pravila, ki običajno urejajo, kam gredo rastlinojede živali in kaj jedo, in to vpliva na celotno prehranjevalno verigo."
Projekt se je začel leta 2015, ko so Pringle in drugi člani raziskovalne skupine opazili, da se je nekaj grmovja, običajno sramežljiva vrsta antilope, ki izvira iz regije, nehala skrivati v gozdovih in je začela obiskovati odprta, večinoma brezdrevesna travnika. na poplavni ravnici Gorongosa. Podrobna študija o Gorongosi pred državljansko vojno v Mozambiku, ki je trajala od 1977 do 1992, je pokazala, da se na teh brezdrevesnih območjih ni pojavljal bushbuck. Raziskovalci so domnevali, da je odprava leopardov, divjih psov in hien ustvarila "pokrajino neustrašnosti", kjer so nekdanje plašne antilope zdaj svobodno brskale - na škodo lokalne vegetacije.
Leta so načrtovali in izvajali študijo, ki je preučila vse člene v hipotetični verigi učinkov med odsotnimi plenilci in rastlinami na ravnicah Gorongosa. S pomočjo GPS ovratnic in zračnih popisov od 2002 do 2016 so spremljali gibanje in lokacijo živali. Zaporedili so rastlinsko DNK v bushbuck scat, da bi natančno določili, kaj živali jedo na različnih območjih, in količinsko opredelili prehransko kakovost rastlin v vsakem habitatu. Izmerili so tudi velikost, maščobo in mišice ujetega grmovja, medtem ko so si nadevali ovratnice GPS, in ugotovili, da uživanje hrane, bogate z beljakovinami, ki je na voljo na poplavnih ravnicah, prispeva k večjemu in močnejšemu bushbucku.
"Dva najpomembnejša dela študije sta bila dva eksperimenta, ki ju je Justine izvedla na terenu v letih 2016 in 2017," je dejal Pringle. "Eden je bil uporabiti zvoke in vonjave velikih mesojedcev za simulacijo tveganja - ideja je bila, da bi poskušali prestrašiti grmada, da bi mislil, da so plenilci prisotni, in videli, kako to vpliva na njihovo vedenje."
Atkins je predvajal posnete klice leopardov in postavil umetne zveri in urin, tako da bi bushbuck slišal in zavohal znake, da so se njihovi plenilci vrnili. Kot je bilo predvideno, se je bushbuck na odprtih ravnicah odzval na znake plenilcev tako, da se je preselil na bolj gozdnata območja, ki so ponujala več skrivališč. Z uporabo teh namigov je Atkins lahko sklenil, da je strah pred plenilcem in ne kakršno koli ubijanje s strani dejanskih plenilcev povzročil spremembo vedenja bushbuckov.
"Druga stvar, ki jo je storila Justine, ki je bila res inovativna, je bila, da je uporabila rezultate naše analize prehrane za identifikacijo rastline, ki jo je v resnici jedel samo grm in ne drugi veliki rastlinojedi," je dejal Pringle. "Potem je s tem znanjem zgradila kletke okoli rastlin, da bi preprečila, da bi jih jedla bushbuck, kar ji je omogočilo, da je izolirala učinke bushbucka na rast rastlin."
Ugotovila je, da rastline, zaščitene pred grmičevjem, hitro rastejo, kar kaže na to, da se lahko močno opomorejo, ko se plenilci ponovno naselijo v park in se grmad umakne na gozdna območja.
S kombiniranjem informacij iz različnih meritev z nadzorovanimi terenskimi poskusi so Atkins in njeni sodelavci uspešno dokumentirali vsako povezavo v hipotetizirani trofični kaskadi.
"Raziskovalna skupina je uporabila vrsto dobro zasnovanih poskusov," je povedala Laura Prugh, izredna profesorica kvantitativnih znanosti o divjih živalih na Univerzi v Washingtonu, ki ni bila vključena v to raziskavo. "Redko se zgodi, da je toliko komponent interakcij s prehranjevalnim spletom kvantificiranih in njihove raziskave lepo postavljajo temelje za napovedovanje, kako se bo ekosistem odzval, ko bodo mesojede živali ponovno uvedene."
Delo v Gorongosi je zagotovilo "naravni poskus" brez primere za preučevanje učinkov izumrtja lokalnih plenilcev na ekosistem velikih sesalcev, je povedala Corina Tarnita, izredna profesorica za ekologijo in evolucijsko biologijo, ki je Atkinsova svetovalka in so- avtor.
"Omogoča nam, da raziščemo poglobljene teoretične koncepte in vprašanja, ki so bila prej dostopna predvsem v veliko manjših in bolj nadzorovanih sistemih," je dejala. "V večini zapletenih sistemov vprašanje skaliranja predstavlja netrivialen izziv: samo zato, ker je nekaj res v majhnem obsegu, ne pomeni nujno, da je res v večjem obsegu. Zato je neprecenljivo, da lahko preizkusimo, v kolikšni meri se temeljna ekološka načela povečajo."
"Naše delo resnično poudarja pomen vrhunskih mesojedcev, ki jih po vsem svetu upada," je povedal Ryan Long, docent za naravoslovje o ribah in divjih živalih na Univerzi v Idahu, ki je bil soavtor projekta. "Mesojede živali vplivajo na ekosisteme na zapletene načine, ki presegajo zgolj ubijanje in prehranjevanje drugih živali, vendar je lahko res izziv dobiti eksperimentalne dokaze o tovrstnih učinkih v sistemih velikih sesalcev. Naša študija zagotavlja resnično prepričljivo kombinacijo opazovalne in eksperimentalne podpore za idejo, da velike rastlinojede živali spreminjajo svoje vedenje kot odgovor na strah pred plenilci in da te spremembe v vedenju vplivajo tako na njihovo stanje kot na rastlinske skupnosti, na katere se zanašajo za hrano."
"Ta skrbna študija kaže, da je interakcija med plenilci, plenom in rastlinami, ki jih jedo, bolj prilagodljiva, kot se je prej mislilo," je povedala Michelle Elekonich, programska direktorica pri Nacionalni znanstveni fundaciji, ki je zagotovila sredstva za to raziskavo."S tem, ko so pokazali, da je motnje teh kompleksnih interakcij, ki jih povzroči človek, mogoče obrniti, so avtorji zagotovili neprecenljive informacije za usmerjanje prizadevanj za obnovo ekosistemov, na katere negativno vpliva človeška dejavnost." Od konca študije so ekologi v Gorongosi nadaljevali s prizadevanji za obnovo z podporo fundacije Grega Carra. Avangarda, trop afriških divjih psov, je bil ponovno uveden sredi leta 2018.
"Prvi trop afriških divjih psov, ki smo jih predstavili, je dobro naseljen, zelo uspešno lovijo in večinoma plenijo grmičevje - zlasti tiste na odprti poplavni ravnici," je povedala Paola Bouley, pomočnica direktorja za ohranjanje v narodnem parku Gorongosa. "Samo zabijejo bushbuck, ki lebdi na prostem."
Ta raziskava je "razburljiva potrditev, da smo na pravi poti v Gorongosi, pri čemer se močno osredotočamo na vrhunsko okrevanje plenilcev, da bi celoten ekosistem vrnil v ravnovesje," je dejal Bouley."Opazujemo eno največjih zgodb o ekološki obnovi na planetu, ko se odvija."
