Финансируемое из федерального бюджета исследование, проведенное биологами из Университета Брауна, показывает, что рацион различных крупных травоядных животных более разнообразен и сложен, чем предполагали ученые ранее. На протяжении поколений ученые и студенты делили животных на категории в зависимости от их рациона: плотоядные едят мясо, травоядные - цветущие растения, хвойные деревья и кустарники, а травоядные - в основном траву.
Летом стадо бизонов пасется на траве в Йеллоустонском национальном парке. Фото предоставлено: Ханна Хофф.
Однако новое исследование, финансируемое из федерального бюджета, проведенное биологами из Университета Брауна в сотрудничестве с учеными Йеллоустонского национального парка, показывает, что травоядные животные часто едят гораздо более широкий спектр растений, чем считалось ранее, в зависимости от условий, с которыми они сталкиваются.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что давние методы классификации трав на основе их доли в рационе травоядных слишком упрощают реальность. Тайлер Карцинель, доцент кафедры экологии, эволюции и биологии организмов в Университете Брауна и соавтор исследования, объяснил, что эта система классификации может игнорировать важные различия в рационе людей одного и того же вида, а также сходства, которые могут возникнуть между разными видами.
«Это побудило биологов задуматься о том, наблюдаем ли мы в природе закономерности, которые подкрепляют наше представление о том, что животные должны делать, а не о том, что они на самом деле делают», — сказал Кацнер. «Это убедительное доказательство того, что в Йеллоустоне мы помещаем животных в одну классификационную рамку со всеми представителями вида, не принимая во внимание различия в пищевом поведении внутри видов или, что, возможно, что более важно, некоторые сходства между видами».
Кацнер отмечает, что такие исследования могут дать ценную информацию о том, как дикая природа будет использовать ресурсы в изменяющихся ландшафтах, особенно в условиях, когда методы сохранения являются спорными.
«Эти результаты имеют решающее значение для понимания того, как в Йеллоустоне сосуществует так много крупных видов млекопитающих», — сказал Кацнер. «Наши результаты показывают, что поддержание разнообразия растений является ключевым условием сохранения разнообразия мигрирующих диких животных».
В течение последних семи лет исследовательская группа изучала, как животные в Йеллоустоне находят и выбирают пищу. В исследовании, опубликованном в прошлом году в журнале Royal Society Open Science, они сосредоточились на выявлении типичных моделей кормления каждого вида травоядных животных в парке.
В последнем исследовании ученые снова объединились с исследователями из Йеллоустоуна для наблюдения за пятью крупными травоядными животными: вилорогами, снежными баранами, чернохвостыми оленями, лосями и бизонами. Они собрали образцы растений и фекалии от выслеживающих животных. В Университете Брауна исследователи использовали технологию метабаркодирования ДНК для анализа образцов и идентификации конкретных растений, которые они ели. Команда также применила простые методы искусственного интеллекта, чтобы оценить, сколько различных моделей питания существует в фауне Йеллоустона и поддерживает ли каждый вид свою собственную уникальную диету.
Исследователи обнаружили, что зимние зубры продолжают добывать траву, даже когда их замерзает снег. Фото предоставлено: Ханна Хофф
Ханна Хофф, аспирант по экологии, эволюции и биологии организмов в Университете Брауна, поделилась своим опытом в области ботаники и науки о данных. Хоф был вдохновлен объединить методы машинного обучения с генетическим анализом, чтобы получить более глубокое понимание пищевого поведения травоядных животных, вдохновленный семинаром Сохини Рамачандрана, профессора биологии и науки о данных в Брауне.
Исследования показывают, что различия в питании между видами не так выражены, как ожидали ученые. Фактически, особи разных видов часто едят значительную часть своего рациона, и степень сходства варьируется в зависимости от местоположения и сезона.
Ключевой вывод заключается в том, что на структуру питания могут в большей степени влиять имеющиеся ресурсы, чем характеристики вида. Летом различные животные, как правило, питаются богатыми питательными веществами полевыми цветами, встречающимися на лугах, а зимой многие животные переходят на диету, в которой преобладают хвойные деревья и кустарники.
Зимой бизоны, в частности (но не исключительно), как правило, продолжают добывать траву и аналогичную пищу, даже если они заморожены снегом, в то время как некоторые более мелкие травоядные животные, такие как чернохвостый олень и вилорог, имеют тенденцию более резко переключаться на питание вечнозелеными деревьями.
«Оказывается, правильный вопрос не в том, «Ест ли этот вид траву?», — сказал Кацнер, — а в том, «Ест ли он траву сейчас?»»
Будучи экологом растений, Хоф использует растительный подход к пониманию этого экологического сообщества.
«Люди иногда склонны думать о растительности как о статическом «типе среды обитания», а не как о динамическом наборе взаимодействующих видов со своими уникальными экологическими нишами», — сказал Хаф. «Наш анализ диетических групп был сосредоточен на различении этих видов растений, что позволило нам изучить, как сезонность, питание и пространственное распределение влияют на добывание пищи травоядными животными - идеи, которые могут быть скрыты широкими диетическими классификациями».
Кацнер сказал, что это открытие может послужить уроком не только для ученых, но и для животных-иконоборцев.
«Представьте себе стадо бизонов, которые все должны быть травоядными, но один или два из них любят есть, как травоядные», — сказал Кацнер. «Традиционный способ, которым ученые рассказывали эту историю, возможно, заключался в том, чтобы отмахнуться от этой разницы как от ненормальной или неважной. Но подобные результаты показывают, что разнообразие рациона питания на самом деле нормально, и что мы также должны рассказывать историю травоядных бизонов».
Собрано из /scitechdaily