Когда в 1995 году волки вернулись в Йеллоустоун, никто и представить не мог, что они изменят течение рек в национальном парке, воздействуя на других животных и растения.
Новый подход, разработанный Стэнфордским университетом (Standford University), позволит прогнозировать подобные изменения экосистем, провоцируемые появлением или исчезновением видов.
В статье, опубликованной в Frontiers in Ecology and Evolution описывается новый метод анализа ДНК, остающейся в экскрементах животных, для картографирования сложных сетей видовых взаимодействий на одной территории. Он может помочь переосмыслить охрану природы в том виде, как мы её знаем сейчас, изучать виды, о которых мало что известно, и направлять глобальные усилия на восстановление обширных территорий, населяя их пропавшими оттуда видами.
«Дело не только в том, что мы можем быстро запечатлеть биологическое разнообразие местности. Мы также можем оценить количество косвенных связей между видами, например, насколько поведение конкретного хищника влияет на растительность на территории. Это позволяет нам измерять воздействие на виды, важные для экосистемы или особенно уязвимые», — рассказала ведущая авторка исследования Джордана Мейер (Jordana M. Meyer), аспирантка в Стэнфордской школе гуманитарных и естественных наук ( Stanford School of Humanities and Sciences).
Как появление таких видов, как волки Йеллоустоуна, может иметь широкомасштабные последствия, так и их исчезновение может оказать непредсказуемое влияние. Мейер, чья работа в основном посвящена африканской дикой природе, на собственном опыте убедилась в этом во время своих исследований в Конго. Там исчезновение крупных травоядных, таких как носороги и слоны, привелo к сокращению некогда обширных саванн, покрытых травой, на которых животные паслись.
Воздействие человека на места обитания диких животных становится всё масштабнее, поэтому сохранение экосистем и управление ими требует быстрых, недорогих и неинвазивных технологий. Одним из наиболее многообещающих инструментов является изучение так называемой ДНК окружающей среды — из оставляемых животными всюду шерсти и волоса. После извлечения ДНК учёные секвенируют её и сравнивают с онлайновыми базами данных, чтобы идентифицировать организмы, присутствующие в той или иной области. По сравнению с традиционными методами, такими как непосредственное выслеживание и отлов живых существ и камеры-ловушки, это относительно быстрый и малозатратный способ.
Работая в стэнфордском заповеднике Jasper Ridge площадью 483 гектара, исследователи использовали свою методику для анализа фекалий плотоядных, таких как пумы, всеядных, таких как серые лисицы, и травоядных, таких как чернохвостый олень. Идентифицируя ДНК съеденных животных или растений в фекалиях, исследователи создали чрезвычайно подробную карту пищевой сети. Им удалось запечатлеть биоразнообразие территории точнее, чем с помощью камер или других способов наблюдения за животными в этом заповеднике.
Среди прочих сюрпризов, новый анализ выявил косвенное влияние хищников на растительность и позволил исследователям точно определить, как именно хищники конкурировали друг с другом. Эти результаты были сопоставлены с данными камеры заповедника Jasper Ridge за последние семь лет, в котором возвращение пум, главного хищника экосистемы, привело к снижению числа оленей и койотов. Без своего конкурента-койота, ранее редкая серая лисица вернулась на территорию заповедника. Серые лисицы потребляют растения, а именно фрукты и семена, в большей степени, чем койоты. Таким образом, рост популяции серых лисиц может привести к изменениям в распределении и изобилии плодовых растений в заповеднике, поскольку семена часто остаются жизнеспособными после переваривания млекопитающими, и лисы могут разносить их на большие расстояния. Вооружённые такого рода знаниями, учёные могут предсказывать последствия перемещения сообществ животных и растений. Благодаря этому, методы охраны природы становятся точнее и эффективнее.
ДНК, собранная исследователями в экскрементах животных, также позволяет определить виды растений и животных, которые, как правило, не встречаются на территории заповедника, и заранее оповещает об их вмешательстве.
Эти методы также позволяют исследователям моделировать, как экосистемы будут реагировать на определённые виды до того, как они действительно появятся на территории. Например, прежде чем вновь поселить африканского льва в охраняемые части Африки, учёные могли бы сначала изучить биоразнообразие и взаимосвязь видов на этих территориях и предсказать, как львы могут повлиять на популяции уже существующих там животных, и другие последствия для экосистемы, причиной которых они могут стать.
Учёные планируют распространить свою модель на охраняемые районы Африки, чтобы она могла помочь управлять заповедниками и заботиться о местных экосистемах.
Подготовка материала: Мария Толмачёва