Zaburzamy schemat, który istnieje w ekosystemie od 66 milionów lat

Naukowcy zajmujący się ekologią od kilkudziesięciu lat wiedzą, że wykres zależności rozmiarów ciała i diety u ssaków lądowych ma kształt litery U. Po lewej stronie znajdują się wielcy roślinożercy, po prawej wielcy mięsożercy, a pomiędzy nimi mniejsze ssaki wszystkożerne i odżywiające się bezkręgowcami. Okazuje się, że schemat ten dotyczy również innych gromad zwierząt i istnieje od milionów lat. Niestety, ludzie zaburzają ten schemat, a konsekwencji takiego działania nie znamy.

Wśród kręgowców dieta i masa ciała są nierozerwalnie związane. Roślinożercy i mięsożercy osiągają znacznie większe rozmiary ciała, a wszystkożercy i odżywiający się bezkręgowcami są przeciętnie mniejsi. Wykres zależności pomiędzy rozmiarami ciała a przynależnością do gildii troficznej ma kształt litery U. Taka struktura jest dobrze udokumentowana w przypadku ssaków lądowych, nie wiadomo jednak, czy wzorzec ten występuje u innych kręgowców. Nie znamy też momentu, w którym zależność ta się pojawiła i nie wiemy, czy wzorzec taki może utrzymać się w przyszłości, czytamy w abstrakcie artykułu opublikowanego na łamach Nature.

Jego autorzy, naukowcy z USA, Kanady, Szwecji, Australii i Izraela dowodzą, że taka zależność występuje również wśród ptaków lądowych, gadów oraz ryb słonowodnych. Istneije ona od co najmniej 66 milionów lat. Jednak badania sugerują również, że niszczenie przez ludzi kolejnych gatunków wielkich roślino- i mięsożerców niszczy ten element, który jest jedną z podstawowych cech przeszłych i obecnych ekosystemów. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć konsekwencji takich działań.

Nie wiemy, co się stanie, bo nic takiego nie miało miejsca w przeszłości. Ekosystemy przez bardzo długi czas znajdowały się w stanie równowagi, więc powinniśmy obawiać się tego, co się stanie, gdy tę równowagę zniszczymy, mówi Will Gearty z University of Nebraska-Lincoln.

Historia ewolucyjna gatunków jest powiązana z ich dietą i rozmiarami. Dieta determinuje ilość energii, a ta wpływa na rozmiary. Z kolei rozmiar zwierzęcia ma wpływ na ilość pożywienia i jakość diety, jakiej gatunek potrzebuje. Możesz osiągnąć takie rozmiary, na jakie pozwala ci dieta. Jednocześnie jednak jesteś najczęściej tak duży, jaki musisz być, żeby zdobyć i przetworzyć pożywienie. Mamy tutaj do czynienia z ewolucyjną grą o utrzymanie równowagi, dodaje Gearty.

Jako, że dieta roślinna jest dość uboga w składniki odżywcze, roślinożercy często osiągają duże rozmiary ciała, które pozwalają im na przebywanie większych odległości w poszukiwaniu pożywienia. Mają też długie i skomplikowane układy trawienne, umożliwiające pozyskanie maksymalnej ilości składników z pożywienia. Z kolei mięsożercy muszą osiągać duże rozmiary ciała, by móc dotrzymać kroku roślinożercom i powalić ofiarę. Pomiędzy nimi mamy zaś wszystkożerców oraz zwierzęta żywiące się bezkręgowcami. Ci pierwsi dość łatwo znajdują pokarm, ale przez duże zapotrzebowanie na energię skupiają się zwykle na orzechach, ziarnach czy insektach, zatem pożywieniu o niewielkich rozmiarach, za to o wysokiej wartości energetycznej. Z kolei dieta zwierząt zjadających bezkręgowce jest bogata w białko, ale niewielkie rozmiary ich ofiar oraz duża konkurencja sprawiają, że gatunki żywiące się bezkręgowcami są najmniejszymi wśród kręgowców. Wynikiem takiego sposobu odżywiania się jest wykres w kształcie litery U, zarówno jeśli chodzi o przeciętne, jak i maksymalne rozmiary ciała poszczególnych gildii troficznych.

Autorzy najnowszych badań przeanalizowali pod tym kątem 5033 gatunków ssaków, 8991 gatunków ptaków, 7356 gatunków gadów i 2795 gatunków ryb. Wspomnianego wzorca nie zauważono u ssaków i ptaków morskich. Prawdopodobnie u nich on nie występuje ze względu na specyficzne wymagania dotyczące życia w wodzie. Zauważono go za to u gadów, ryb słonowodnych i ptaków lądowych. Co więcej, występował też w różnych biomach. Ujawniał się np. przy analizowania lasów w porównaniu z sawannami i pustyniami czy przy analizie tropikalnych regionów Atlantyku czy Pacyfiku na umiarkowanych szerokościach geograficznych.

Wykazanie, że ten sam wzorzec występuje w różnych grupach zwierząt i różnych ekosystemach pokazuje, że mamy tutaj do czynienia z jakimś podstawowym prawem dotyczącym sposobu zdobywania energii przez kręgowce oraz interakcji pomiędzy nimi. Obecnie nie wiemy, czy taka zależność jest czymś niezbędnym, być może istnieją jeszcze inne elementy organizujące kręgowce w odniesieniu do diety i rozmiarów ciała. Jednak niewątpliwie to, co widzimy, jest całkowicie wystarczającym wytłumaczeniem obserwowanego zjawiska, mówi profesor Kate Lyons.

Uczeni byli zainteresowani też momentem, w którym taka zależność się pojawiła. Przeanalizowali więc skamieniałości 5427 gatunków ssaków. Niektóre z nich pochodziły z wczesnej kredy. Analiza wykazała, że obserwowana obecnie zależność pomiędzy dietą a rozmiarami ciała pojawiła się co najmniej 66 milionów lat temu, zaraz po wyginięciu dinozaurów, ale jeszcze zanim ssaki zróżnicowały się tak bardzo, jak obecnie. To bardzo interesujące. Zależność ta istniała nawet wtedy, gdy na Ziemi dominowały inne gromady. Podejrzewamy, że istnieje ona od momentu pojawienia się ssaków, dodaje Gearty.

Uczony i jego koledzy postanowili też sprawdzić, na ile zależność taka może utrzymać się w przyszłości. W ciągu ostatnich kilkuset tysięcy lat, od czasu pojawienia się na Ziemi neandertalczyka i H. sapiens średnie rozmiary roślinożerców i wszystkożerców zmniejszyły się się niemal 100-krotnie, a średnie rozmiary mięsożerców spadły niemal 10-krotnie – informują naukowcy. Wykres U, który przetrwał dziesiątki milionów lat, zaczął się znacząco spłaszczać.

Uczeni przewidują, że istnieje 50% szansy, iż w ciągu najbliższych 200 lat wyginie wiele dużych gatunków zwierząt, w tym tygrysy czy nosorożce jawajskie, dla których człowiek jest jedynym wrogiem. To wymieranie tylko przyspieszy dalsze spłaszczanie się wykresu U. Tym bardziej, że wytępienie przez człowieka dużych roślinożerców tylko przyspieszy wymieranie dużych mięsożerców, którzy na tych roślinożerców polują.

Możemy doprowadzić do zniknięcia wielu gatunków ze szczytu wykresu U, a w ten sposób doprowadzimy do zmiany sposobu dystrybucji energii w ekosystemie. Może mieć to olbrzymi wpływ na całe środowisko naturalne, mówi Gearty.

wykres U dieta masa ciała rozmiary ssaki ptaki