رسم توضيحي يصور الثدييات العاشبة (الخضراء) ، آكلة اللحوم (الأرجواني) ، العاكسة (الصفراء) ، والثدييات آكلة اللحوم (الحمراء). يتضمن كل عمود أنواعًا من الثدييات التي انقرضت خلال 2.58 مليون سنة الماضية (الظل الخفيف) ؛ تلك التي من المتوقع أن تضيع في المستقبل القريب (الظل المتوسط ، احتمال الانقراض> 50٪) ؛ وتلك التي من المحتمل أن تستمر (لون غامق ، احتمال الانقراض أقل من 20٪). أظهرت دراسة جديدة من جامعة نبراسكا – لنكولن ومؤسسات في أربع قارات ، أن الانقراضات المرتبطة بالبشر لأكبر الحيوانات العاشبة والحيوانات آكلة اللحوم تعطل ما يبدو أنه سمة أساسية للنظم البيئية السابقة والحالية. الائتمان: يوليوس Csotonyi / علم البيئة والتطور الطبيعي
تم العثور على علاقة حجم النظام الغذائي عبر الزمن العميق ، العديد من مجموعات الفقاريات.
وفقًا لدراسة جديدة ، فإن الارتباط على شكل حرف U بين النظام الغذائي وحجم الجسم في الثدييات الأرضية الحديثة يمكن أن يعني أيضًا “ عالميًا ” ، حيث تمتد العلاقة على الأقل 66 مليون سنة ومجموعة من مجموعات الحيوانات الفقارية.
لقد مرت عقود منذ أن أدرك علماء البيئة أن رسم علاقة حجم النظام الغذائي للثدييات الأرضية ينتج منحنى على شكل حرف U عند محاذاة هذه الثدييات على تدرج بروتيني نباتي. كما يوضح هذا المنحنى ، تميل الحيوانات العاشبة الآكلة للنبات في أقصى اليسار والحيوانات آكلة اللحوم في أقصى اليمين إلى النمو بشكل أكبر بكثير من تلك التي تتغذى على اللحوم واللافقاريات اللافقارية في الوسط.
“لا نعرف ماذا سيحدث لأنه لم يحدث من قبل”. – ويل جيرتي
حتى الآن ، لم يبحث أي بحث تقريبًا عن نمط يتجاوز الثدييات أو العصر الحديث. في دراسة جديدة ، خلص باحثون من جامعة نبراسكا لينكولن ومؤسسات في أربع قارات إلى أن النمط يعود في الواقع إلى العصور السحيقة وينطبق على الطيور البرية والزواحف وحتى أسماك المياه المالحة.
ومع ذلك ، تشير الدراسة أيضًا إلى أن الانقراضات التي يتسبب فيها الإنسان للحيوانات العاشبة والحيوانات آكلة اللحوم الكبيرة تسبب اضطرابًا لما يبدو أنه مكون أساسي للنظم البيئية السابقة والحالية ، مع تداعيات محتملة لا يمكن التنبؤ بها.
قال ويل غيرتي ، باحث ما بعد الدكتوراه في نبراسكا والمؤلف المشارك للدراسة ، التي نشرت في 21 أبريل / نيسان في مجلة Nature Ecology and Evolution: “لا نعرف ما الذي سيحدث لأنه لم يحدث من قبل”. “ولكن نظرًا لأن الأنظمة كانت في حالة تبدو مستقرة جدًا لفترة طويلة جدًا ، فإن الأمر يتعلق بما قد يحدث عندما يغادرون تلك الحالة.”
حجم ما يصل ، حجم أصغر
قال جيرتي إن القصص التطورية والبيئية للأنواع الحيوانية يمكن سردها جزئيًا من خلال التأثيرات المتشابكة للنظام الغذائي والحجم. يحدد النظام الغذائي للأنواع استهلاكها للطاقة ، والذي بدوره يحفز النمو ويساعد في النهاية على تحديد حجمه. ومع ذلك ، يمكن لهذا الحجم أيضًا أن يحد من جودة وكمية الغذاء المتاح للأنواع ، حتى عندما يضع عتبات للجودة والكمية اللازمتين للبقاء على قيد الحياة.
قال غيرتي: “يمكنك أن تكون كبيرًا بقدر ما يسمح لك طعامك بذلك”. “في الوقت نفسه ، غالبًا ما تكون كبيرًا بالقدر الذي تحتاجه لاصطياد طعامك ومعالجته. لذلك هناك تفاعل تطوري هناك.
شكل يوضح العلاقة على شكل حرف U بين النظام الغذائي والحجم (أو الكتلة بالكيلوغرام) في الثدييات البرية. تمثل الأجزاء الرمادية من القضبان أنواعًا مهددة حاليًا بالانقراض ، وتمثل الأجزاء البيضاء الأنواع التي اختفت بالفعل. الائتمان: طبيعة البيئة والتطور / سبرينغر الطبيعة
نظرًا لأن الوجبات الغذائية للحيوانات العاشبة ذات الأصل النباتي فقيرة نسبيًا في العناصر الغذائية ، فإنها غالبًا ما تصبح ضخمة في محاولة لتغطية المزيد من الأرض للحصول على المزيد من الطعام – والتكيف مع المسالك الهضمية الطويلة والمعقدة الناتجة.استخراج أقصى قدر من العناصر الغذائية. من ناحية أخرى ، يجب أن تنمو الحيوانات آكلة اللحوم بشكل كبير بما يكفي لتتبع هذه الحيوانات العاشبة والقضاء عليها. على الرغم من أن قائمة الطعام على طراز البوفيه للحيوانات آكلة اللحوم عادة ما تحافظ على بطونهم ممتلئة ، فإن احتياجاتهم من الطاقة العالية عادة ما تجعلهم يركزون على المكسرات والحشرات والأطعمة الصغيرة الأخرى كثيفة الطاقة. وبينما تستمتع العاكسات في المقام الأول بفريسة غنية بالبروتين ، فإن الطبيعة الصغيرة لهذه الفرائس ، جنبًا إلى جنب مع المنافسة الشرسة من العديد من العاكسات الأخرى ، تنزلهم إلى أصغر الأحجام على الإطلاق.
النتيجة النهائية: توزيع على شكل حرف U لمتوسط وأقصى أحجام للجسم في الثدييات. لتحليل إمكانية تعميم هذا النموذج في العصر الحديث ، قام الفريق بتجميع بيانات حجم الجسم لعدد كبير من الأنواع الباقية: 5033 ثدييات و 8991 طائرًا و 7356 زاحفًا و 2795 سمكة.
“من المثير حقًا ، والمدهش حقًا ، أن ترى أن هذه العلاقة تستمر حتى عندما يكون لديك حيوانات مهيمنة أخرى.” – ويل جيرتي
على الرغم من أن هذا النمط كان غائبًا في الثدييات البحرية والطيور البحرية ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى المتطلبات الفريدة للحياة في الماء ، فقد ظهر في مجموعات الفقاريات الأخرى – الزواحف وأسماك المياه المالحة والطيور البرية – التي راجعها الفريق. حتى أن هذا النمط سار عبر مختلف المناطق الأحيائية – الغابات مقابل الأراضي العشبية مقابل الصحاري ، على سبيل المثال ، أو المحيط الأطلسي الاستوائي مقابل شمال المحيط الهادئ المعتدل – عند تحليل الثدييات البرية والطيور البرية والأسماك المائية.
قالت الكاتبة المشاركة كيت ليونز ، الأستاذة المساعدة في العلوم البيولوجية في نبراسكا: “إن إظهار وجودها في كل هذه المجموعات المختلفة يشير إلى أنه شيء أساسي حول كيفية اكتساب الفقاريات للطاقة ، وكيفية تفاعلها مع بعضها البعض ، وكيفية تعايشها”. . . “لا نعرف ما إذا كان هذا ضروريًا – فقد تكون هناك طرق أخرى لتنظيم مجتمعات الفقاريات فيما يتعلق بحجم الجسم والنظام الغذائي – لكنه بالتأكيد كافٍ.”
لكن الباحثين أرادوا أيضًا معرفة المدة التي قد يستمر فيها منحنى U. لذلك قاموا بتحليل السجل الأحفوري لـ 5427 نوعًا من الثدييات ، يعود بعضها إلى العصور المبكرة طباشيري فترة من 145 مليون إلى 100 مليون سنة. قام ليونز وزملاؤه في البداية بجمع البيانات الأحفورية كجزء من ملف 2018 دراسة انقراض الثدييات الكبيرة في أيدي البشر وأسلافهم الجدد.
قال جيرتي: “على حد علمي ، هذا هو التحقيق الأكثر شمولاً لتطور حجم الجسم وخاصة النظام الغذائي في الثدييات بمرور الوقت”.
وجد أن منحنى U يعود إلى ما لا يقل عن 66 مليون سنة ، عندما تم القضاء للتو على الديناصورات غير الطيرية ، لكن الثدييات لم تتفرع بعد إلى فئة الحيوانات المهيمنة التي هي عليها اليوم.
قال جيرتي: “إنه أمر مثير ومذهل حقًا ، أن ترى أن هذه العلاقة تستمر حتى عندما يكون لديك حيوانات مهيمنة أخرى.
“نشك في أنه كان موجودًا بالفعل منذ ظهور الثدييات كمجموعة.”
شكل الأشياء القادمة
بعد فهرسة منحنى U للحاضر والماضي ، تحول جيرتي وليونز وزملاؤهم إلى مستقبله أو عدمه المحتمل. انخفض متوسط ارتفاع الحيوانات العاشبة والحيوانات آكلة اللحوم حوالي 100 مرة منذ ظهور إنسان نياندرتال و الانسان العاقل أفاد الفريق أنه على مدى مئات الآلاف من السنين الماضية ، انخفض حجم الحيوانات آكلة اللحوم حوالي 10 مرات خلال نفس الفترة. نتيجة لذلك ، بدأ منحنى U الذي استمر لفترة طويلة في التسطح بشكل ملحوظ ، على حد قول غيرتي.
في هذا السياق ، توقع الفريق أكثر من 50٪ فرصة لانقراض العديد من الثدييات الكبيرة والمتوسطة الحجم – بما في ذلك النمر ووحيد جافان ، وكلاهما يعتبر البشر كحيوانات مفترسة وحيدة – في غضون 200 عام.السنوات القادمة. قال الباحثون إن هذه الانقراضات المتوقعة لن تؤدي إلا إلى تفاقم اضطراب منحنى U ، خاصة وأن فقدان الحيوانات العاشبة الكبيرة يمكن أن يؤدي أو يسرع من فقدان الحيوانات آكلة اللحوم الكبيرة التي تتغذى عليها.
قال جيرتي: “من الممكن بالتأكيد أنه من خلال إزالة بعض هذه الحيوانات من أعلى (منحنى U) وتقليل بعض هذه النطاقات من أحجام الجسم ، فإننا نغير طريقة توزيع الطاقة”. المشار. “يمكن أن يكون لها آثار أساسية على البيئة والنظام البيئي ككل.”
وخلص الباحثون إلى أنه من الممكن أيضًا أن يكون الانخفاض القادم في حجم جسم الثدييات يتجاوز حتى الانخفاض غير المسبوق الذي لوحظ على مدى مئات الآلاف من السنين الماضية.
قال ليونز: “ما زلت ترى ، في الأدبيات البيئية ، أناسًا يتكهنون حول كيف أن النظم البيئية أقل استقرارًا الآن ، وأقل مرونة ، وأكثر عرضة للانهيار”. “أعتقد أن هذا مجرد مصدر آخر للأدلة يشير إلى أن هذا قد يكون بالفعل هو الحال في المستقبل.”
المرجع: “الاضطرابات البشرية المنشأ للأنماط الطويلة الأمد لبنية الحجم الغذائي في الفقاريات” بقلم روب كوك ، وويليام جيرتي ، وآبي إس إيه تشابمان ، وجيليان دونيك ، وغراهام ج. – سميث ، س كاثلين ليونز وأماندا إي بيتس ، 21 أبريل 2022 ، بيئة الطبيعة والتطور.
DOI: 10.1038 / s41559-022-01726-x
قام جيرتي وليونز بتأليف الدراسة مع روبرت كوك ، مركز المملكة المتحدة للبيئة والهيدرولوجيا. أماندا بيتس من جامعة فيكتوريا (كندا). آبي تشابمان من كلية لندن الجامعية ؛ جيليان دونيك ، جامعة سيمون فريزر (كندا) ؛ جراهام إدغار وريك ستيوارت سميث من جامعة تسمانيا (أستراليا) ؛ جوناثان ليفتشيك ، مركز سميثسونيان للبحوث البيئية ؛ كريج ماكلين ، الاتحاد البحري لجامعات لويزيانا ؛ وجيل ريلوف من معهد أبحاث علم المياه وعلوم المحيطات في إسرائيل.
