Новое исследование показывает, что эти киты и негабаритные наземные млекопитающие, а также морские птицы и мигрирующие рыбы играли жизненно важную роль в поддержании плодородия планеты, доставляя питательные вещества из океанских глубин и распространяя их по морям, вверх по рекам и глубоко внутри страны. даже на горные вершины.Тем не менее, массовое сокращение численности и исчезновение многих из этих животных серьезно повредило эту планетарную систему рециркуляции питательных веществ, сообщила 26 октября группа ученых в Трудах Национальной академии наук.«Этот нарушенный глобальный цикл может ослабить здоровье экосистем, рыболовство и сельское хозяйство», — говорит Джо Роман, биолог из Университета Вермонта и соавтор нового исследования.На суше способность животных уносить питательные вещества из концентрированных «горячих точек», пишет команда, упала до восьми процентов от того, что было в прошлом — до исчезновения около 150 видов «мегафауны» млекопитающих в конце. последнего ледникового периода.
И, в основном из-за охоты человека за последние несколько столетий, способность китов и других морских млекопитающих переносить одно жизненно важное питательное вещество — фосфор — из глубоководных вод океана на поверхность уменьшилась более чем на семьдесят пять процентов. , показывает новое исследование.Игнорирование животных«Раньше считалось, что животные не играют важной роли в перемещении питательных веществ», — сказал ведущий автор исследования Кристофер Даути, эколог из Оксфордского университета.
Но новое исследование показывает, что животные являются важнейшим «распределительным насосом», пишут ученые, транспортируя массы фекалий для удобрения многих мест, которые в противном случае были бы менее продуктивными, включая поверхностные воды океана и внутренние части континентов.Эти удобренные экосистемы, в свою очередь, поддерживают естественные функции, жизненно важные для людей. Например, в новом исследовании отмечается, что восстановление популяций китов может помочь увеличить способность океана поглощать углекислый газ, вызывающий потепление климата.
Традиционно ученые, изучающие круговорот питательных веществ, сосредоточились на выветривании горных пород и сборе азота бактериями, в основном игнорируя животных. Эта точка зрения предполагала, что роль животных незначительна, и в основном это роль пассивного потребителя питательных веществ. «Однако это представление может быть своеобразным мировоззрением, возникшим в результате жизни в эпоху, когда количество и размер животных резко сократились по сравнению с их прежней добычей», — пишет команда из девяти ученых.«Это исследование ставит под сомнение предубеждение некоторых ученых о том, что все дело в микробах, а все дело в фитопланктоне и растениях», — говорит Джо Роман, эксперт по китам в Школе окружающей среды и природных ресурсов UVM Рубенштейна и Институт экологической экономики им.
Гунда.«Когда-то в этом мире было в десять раз больше китов; в двадцать раз больше проходных рыб, таких как лосось; вдвое больше морских птиц; и в десять раз больше крупных травоядных — гигантских ленивцев, мастодонтов и мамонтов», — говорит Роман.
На суше, до появления современных людей, существовали гомфотеры, похожие на слонов, размером с экскаватор, олени с рогами шириной в двенадцать футов и стада бизонов на горизонте. Это были лишь некоторые из огромных животных, которые могли поедать огромное количество растительного материала, ускоряя высвобождение питательных веществ в процессе пищеварения и унося эти питательные вещества из мест кормления на возвышенности через свои фекалии, мочу и, в случае смерти, разлагающиеся тела. .В целом, ученые подсчитали, что этот планетарный насос с приводом от животных, возможно, упал до шести процентов от своей прежней способности распространять питательные вещества от концентрированных источников как на суше, так и на море.
Кит РаботаСерия недавних исследований показывает, что крупные животные, по-видимому, непропорционально стимулируют перемещение питательных веществ.
Чтобы провести новое исследование, команда, в которую вошли ученые из Оксфордского университета, Университета Вермонта, Гарвардского университета, Орхусского университета в Дании, Принстонского университета, Нидерландского института экологии и Университета Пердью, использовала эти результаты и другие существующие данные о исторические и современные популяции животных. Затем они применили набор математических моделей для оценки вертикального перемещения питательных веществ в океанах и по суше — и того, как это движение изменилось с исчезновением и сокращением популяций животных.
Например, согласно оценкам исследования, плотность китов за последние три столетия снизилась на 66–90% из-за коммерческой охоты. Самое печальное, что 350 000 синих китов, многие из которых превышают 100 тонн, когда-то населяли океаны по всему миру.
Осталось всего несколько тысяч. Эти и другие большие киты питаются на глубине, а затем испражняются на освещенной солнцем поверхности «хлопьевидным жидким облаком», — говорит Роман.Ограниченный фосфор
В частности, новое исследование изучало фосфор, питательное вещество, имеющее решающее значение для роста растений. По оценкам ученых, до эры коммерческой охоты киты и другие морские млекопитающие ежегодно перемещали около 750 миллионов фунтов фосфора с глубины на поверхность.
Сейчас эта цифра составляет около 165 миллионов фунтов — около 23% от прежней мощности.Команда также собрала данные о популяциях морских птиц и рыб, которые питаются в море, а затем выходят на сушу — например, океанский лосось, который движется вверх по рекам, чтобы испражняться, нереститься и погибать.
Когда-то перемещения этих птиц и рыб приносили более 300 миллионов фунтов фосфора на сушу каждый год, но это число снизилось до менее четырех процентов от прошлых значений в результате уничтожения колоний морских птиц, потери среды обитания и перелова рыбы.«Фосфор — ключевой элемент в удобрениях, и легкодоступные запасы фосфата могут иссякнуть всего за пятьдесят лет», — говорит Крис Даути из Оксфорда. «Восстановление популяций животных до их прежнего изобилия может помочь переработать фосфор из моря на сушу, увеличивая глобальные запасы доступного фосфора в будущем».Восстановление
Мир гигантов пришел к концу на суше после вымирания мегафауны, которое началось около 12000 лет назад под воздействием сложной совокупности сил, включая изменение климата и неолитических охотников. И это закончилось в Мировом океане после охоты на китов и других млекопитающих в индустриальную эпоху людей.
«Но выздоровление возможно и важно», — говорит Роман из UVM. В качестве примера он указывает на зубров. «Это достижимо. Это может быть проблемой с политической точки зрения, но, безусловно, в наших силах вернуть стада бизонов в Северную Америку.
Это один из способов восстановить путь жизненно важных питательных веществ».Как отмечает Рим, многие популяции китов и морских млекопитающих также восстанавливаются. «Мы снова можем представить мир с относительно многочисленными популяциями китов», — говорит он.
Но взяли ли домашние животные, такие как коровы, на вымершие крупные наземные животные роль распределения питательных веществ? Нет, показывает новое исследование. Хотя коров много, изгороди ограничивают передвижение домашних животных и их питательных веществ. «Будущие пастбища могут быть созданы с меньшим количеством ограждений и с более широким спектром видов», — пишет команда.«Типичный поток питательных веществ спускается с гор к океанам», — говорит Джо Роман. «Мы ищем способы, которыми питательные вещества могут идти в другом направлении — и это в основном за счет кормления животных.
Они приносят питательные вещества из морских глубин, которые в конечном итоге могут достичь горы в Британской Колумбии».