رسم توضيحي يظهر الثدييات العاشبة (خضراء) ، آكلات اللحوم (أرجوانية) ، عاكسات (صفراء) وآكلات اللحوم (حمراء). يتضمن كل عمود أنواعًا من الثدييات التي فقدت في 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 (الظل الداكن ، احتمال الانقراض <20٪). تقول دراسة جديدة من جامعة نبراسكا - لينكولن ومؤسسات في أربع قارات ، إن الانقراضات المرتبطة بالبشر لأكبر الحيوانات العاشبة وآكلات 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 مجموعات فقارية متعددة في الزمن العميق.
وفقًا لدراسة جديدة ، فإن الارتباط على شكل حرف U بين النظام الغذائي والحجم في الثدييات الأرضية الحديثة يمكن أن يمثل أيضًا “عالميًا” ، حيث تغطي العلاقة ما لا يقل عن 66 مليون سنة ومجموعة من مجموعات الحيوانات الفقارية.
لقد مرت عدة عقود منذ أن أدرك علماء البيئة أن الرسم البياني لعلاقة حجم النظام الغذائي للثدييات الأرضية ينتج منحنى على شكل حرف U عند محاذاة تلك الثدييات على تدرج من النبات إلى البروتين. كما يتضح من 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 الحيوانات العاشبة واللافقاريات التي تتغذى في المنتصف.
“لسنا متأكدين مما سيحدث ، لأن هذا لم يحدث من قبل.” – ويل جيرتي
حتى الآن ، على الرغم من ذلك ، 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 التي تعيش على اليابسة والزواحف وحتى أسماك المياه المالحة.
ومع ذلك ، تشير الدراسة أيضًا إلى أن الانقراضات التي يسببها الإنسان لأكبر الحيوانات العاشبة والحيوانات آكلة اللحوم تسبب اضطرابًا في ما يبدو أنه مكون أساسي للنظم البيئية الماضية والحالية ، مع آثار 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: “لسنا متأكدين مما سيحدث ، لأن هذا لم يحدث من قبل”. “ولكن نظرًا لأن الأنظمة كانت في حالة مستقرة جدًا لفترة طويلة جدًا ، فإن الأمر يتعلق بما قد يحدث عندما يغادرون تلك الحالة.”
حجم ما يصل ، حجم أصغر
قال جيرتي إن التاريخ التطوري والإيكولوجي للأنواع الحيوانية يمكن سرده جزئيًا من خلال التأثيرات المتشابكة للنظام الغذائي والحجم. يحدد النظام الغذائي للأنواع استهلاكها للطاقة ، والذي بدوره يدفع النمو ويساعد في النهاية على تحديد حجمه. ومع ذلك ، يمكن لهذا الحجم أيضًا أن يحد من جودة وكمية الطعام المتاح للأنواع ، حتى عندما يضع عتبات للجودة والكمية اللازمة للبقاء على قيد الحياة.
قال غيرتي: “يمكنك أن تكون كبيرًا بقدر ما يسمح لك طعامك بأن تكون”. “في الوقت نفسه ، غالبًا ما تكون كبيرًا بالقدر الذي تحتاجه لالتقاط ومعالجة طعامك. لذلك هناك تفاعل تطوري هناك “.
شكل يوضح العلاقة على شكل حرف U بين النظام الغذائي والحجم (أو الكتلة بالكيلوغرام) بين الثدييات البرية. تمثل الأجزاء الرمادية من القضبان الأنواع المعرضة حاليًا لخطر الانقراض ، حيث تمثل الأجزاء البيضاء الأنواع التي انقرضت بالفعل. الائتمان: طبيعة البيئة والتطور / Springer Nature
نظرًا لأن النظام الغذائي النباتي للحيوانات العاشبة فقير نسبيًا في التغذية ، فإنها غالبًا ما تنمو بشكل كبير من أجل تغطية المزيد من الأرض لتغذية المزيد من الطعام – واستيعاب المسالك الهضمية الطويلة والمعقدة التي تستخلص منها أقصى قدر من العناصر الغذائية. في غضون ذلك ، يجب أن تنمو الحيوانات آكلة اللحوم بشكل كبير بما يكفي لمواكبة تلك الحيوانات العاشبة والقضاء عليها. على الرغم من أن قائمة البوفيه للحيوانات آكلة اللحوم عادة ما تحافظ على بطونهم ممتلئة ، إلا أن متطلباتهم العالية من الطاقة تجعلهم يركزون بشكل عام على المكسرات والحشرات والأطعمة الصغيرة الأخرى كثيفة الطاقة. وبينما تتمتع العاكسات بفريسة غنية بالبروتين في الغالب ، فإن الطبيعة الضئيلة لتلك الفريسة ، جنبًا إلى جنب مع المنافسة الشديدة من العديد من العاكسات الأخرى ، تنزلهم إلى أصغر الأحجام على الإطلاق.
النتيجة النهائية: توزيع على شكل حرف U لأحجام الجسم المتوسطة والأقصى في الثدييات. لتحليل قابلية تعميم هذا النمط في العصر الحديث ، قام الفريق بتجميع بيانات عن 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 ، ربما بسبب المتطلبات الفريدة للعيش في الماء ، فقد ظهر في مجموعات الفقاريات الأخرى – الزواحف وأسماك المياه المالحة والطيور البرية – التي فحصها 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 وأسماك المياه المالحة.
قالت الكاتبة المشاركة كيت ليونز ، الأستاذة المساعدة في العلوم البيولوجية في نبراسكا: “إن إظهار أن هذا موجود في جميع 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 ذلك ضروريًا – فقد تكون هناك طرق أخرى لتنظيم مجتمعات الفقاريات فيما يتعلق بحجم الجسم والنظام الغذائي – لكنها بالتأكيد كافية.”
لكن الباحثين كانوا مهتمين أيضًا بمعرفة المدة التي قد يستغرقها منحنى U. لذلك قاموا بتحليل سجلات الحفريات من 5427 نوعًا من الثدييات ، بعضها يعود إلى العصور المبكرة طباشيري فترة من 145 مليون إلى 100 مليون سنة. قام ليونز وزملاؤه في الأصل بجمع البيانات الأحفورية كجزء من ملف 2018 دراسة عن انقراض الثدييات الكبيرة على أيدي البشر وأسلافهم الجدد.
قال جيرتي: “على حد علمي ، هذا هو التحقيق الأكثر شمولاً لتطور حجم الجسم وخاصة النظام الغذائي في الثدييات بمرور الوقت”.
كشفت أن منحنى U يمتد إلى ما لا يقل عن 66 مليون سنة ، عندما تم القضاء على الديناصورات غير الطيرية للتو ، لكن الثدييات لم تنوع بعد إلى فئة الحيوانات المهيمنة التي هي عليها اليوم.
قال جيرتي: “إنه أمر مثير للاهتمام حقًا ، ومدهش حقًا ، أن ترى أن هذه العلاقة تستمر حتى عندما يكون لديك حيوانات مهيمنة أخرى.
“نشك في أنه موجود بالفعل منذ ظهور الثدييات كمجموعة.”
شكل الأشياء القادمة
بعد فهرسة منحنى U للحاضر والماضي ، لجأ جيرتي وليونز وزملاؤهم إلى مستقبله أو عدمه المحتمل. انخفض متوسط أحجام العواشب والحيوانات آكلة اللحوم بما يقرب من 100 ضعف منذ ظهور إنسان نياندرتال و الانسان العاقل على مدى مئات الآلاف من السنين الماضية ، أفاد الفريق ، مع انخفاض حجم الحيوانات آكلة اللحوم بنحو 10 مرات في نفس الفترة. نتيجة لذلك ، بدأ منحنى U الذي استمر لفترة طويلة في التسطح بشكل ملحوظ ، كما قال غيرتي.
في هذا السياق ، توقع الفريق أن هناك احتمالية بنسبة تزيد عن 50٪ أن تنقرض العديد من الثدييات الكبيرة والمتوسطة الحجم – بما في ذلك النمر ووحيد القرن الجافان ، وكلاهما يعتبر البشر كحيوانات مفترسة وحيدة لهما – في غضون 200 عام مقبلة. وقال الباحثون إن هذه الانقراضات المتوقعة لن تؤدي إلا إلى تفاقم اضطراب منحنى U ، خاصة إلى الحد الذي يمكن أن يؤدي فيه فقدان الحيوانات العاشبة الكبيرة إلى أو تسريع فقدان الحيوانات آكلة اللحوم الكبيرة التي تتغذى عليها.
“من الممكن بالتأكيد أنه عندما نأخذ بعض هذه الحيوانات من أعلى (منحنى U) ، وبينما نقوم بهدم بعض نطاقات أحجام الجسم هذه ، فإننا نغير طريقة تقسيم الطاقة ،” قالت. “ربما يكون لذلك تداعيات أساسية على البيئة والنظام البيئي ككل.”
وخلص الباحثون إلى أنه من الممكن أيضًا أن يتفوق الانخفاض القادم في أحجام أجسام الثدييات حتى على 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 دليل آخر يشير إلى أن هذا قد يكون بالفعل هو الحال في المستقبل.”
المرجع: “الاضطرابات البشرية المنشأ لأنماط طويلة الأمد للبنية ذات الحجم الغذائي في الفقاريات” بقلم روب كوك ، وويليام جيرتي ، وآبي سا تشابمان ، وجيليان دونيك ، وغراهام ج. . Stuart-Smith، S. Kathleen Lyons and Amanda E. Bates، 21 April 2022، علم البيئة وتطور الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41559-022-01726-x
قام جيرتي وليونز بتأليف الدراسة مع روبرت كوك من مركز المملكة المتحدة للبيئة والهيدرولوجيا. أماندا بيتس من جامعة فيكتوريا (كندا). آبي تشابمان من كلية لندن الجامعية ؛ جيليان دونيك من جامعة سيمون فريزر (كندا) ؛ جراهام إدغار وريك ستيوارت سميث من جامعة تسمانيا (أستراليا) ؛ جوناثان ليفتشيك من مركز سميثسونيان للبحوث البيئية ؛ كريج ماكلين ، من اتحاد جامعات لويزيانا البحري ؛ وجيل ريلوف ، من أبحاث علم الأحياء المائية وعلوم المحيطات الإسرائيلية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”