Forschungsergebnisse, die diese Woche in veröffentlicht wurden Wissenschaft bietet das bisher klarste Bild der nachhallenden Folgen des Rückgangs von Landsäugetieren auf Nahrungsnetze in den letzten 130.000 Jahren.
Es ist kein schönes Bild.
„Während etwa 6 % der Landsäugetiere in dieser Zeit ausgestorben sind, schätzen wir, dass mehr als 50 % der Nahrungsnetze von Säugetieren verschwunden sind“, sagte der Ökologe Evan Fricke, Hauptautor der Studie. „Und die Säugetiere, die sowohl in der Vergangenheit als auch heute am wahrscheinlichsten zurückgehen, sind der Schlüssel für die Komplexität des Nahrungsnetzes von Säugetieren.“
Ein Nahrungsnetz enthält alle Verbindungen zwischen Raubtieren und ihrer Beute in einem geografischen Gebiet. Komplexe Nahrungsnetze sind wichtig, um Populationen so zu regulieren, dass mehr Arten koexistieren und die Biodiversität und Stabilität des Ökosystems unterstützt werden. Der Rückgang von Tieren kann diese Komplexität jedoch verringern und die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems untergraben.
Obwohl der Rückgang von Säugetieren ein gut dokumentiertes Merkmal der Biodiversitätskrise ist – mit vielen Säugetieren, die jetzt ausgestorben sind oder in einem kleinen Teil ihrer historischen geografischen Verbreitungsgebiete fortbestehen –, war nicht klar, wie sehr diese Verluste die Nahrungsnetze der Welt beeinträchtigt haben.
Um zu verstehen, was durch Nahrungsnetze, die Landsäugetiere verbinden, verloren gegangen ist, leitete Fricke ein Team von Wissenschaftlern aus den Vereinigten Staaten, Dänemark, dem Vereinigten Königreich und Spanien, um mithilfe der neuesten Techniken des maschinellen Lernens zu bestimmen, „wer wen gefressen hat“ vor 130.000 Jahren bis heute. Fricke führte die Forschung während eines Fakultätsstipendiums an der Rice University durch und ist derzeit Forschungswissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology.
Anhand von Daten zu modernen Beobachtungen von Räuber-Beute-Interaktionen trainierten Fricke und Kollegen ihren maschinellen Lernalgorithmus, um zu erkennen, wie die Merkmale von Arten die Wahrscheinlichkeit beeinflussen, dass eine Art Jagd auf eine andere macht. Einmal trainiert, könnte das Modell Räuber-Beute-Interaktionen zwischen Artenpaaren vorhersagen, die nicht direkt beobachtet wurden.
„Dieser Ansatz kann uns mit 90-prozentiger Genauigkeit sagen, wer heute wen isst“, sagte die Reisökologin Lydia Beaudrot, die leitende Autorin der Studie. „Das ist besser als bisherige Ansätze es konnten, und es ermöglichte uns, Räuber-Beute-Interaktionen für ausgestorbene Arten zu modellieren.“
Die Forschung bietet einen beispiellosen globalen Einblick in das Nahrungsnetz, das eiszeitliche Säugetiere verband, sagte Fricke, und wie Nahrungsnetze heute aussehen würden, wenn Säbelzahnkatzen, Riesenfaultiere, Beutellöwen und Wollnashörner noch neben überlebenden Säugetieren streiften .
„Obwohl Fossilien uns sagen können, wo und wann bestimmte Arten lebten, gibt uns diese Modellierung ein umfassenderes Bild davon, wie diese Arten miteinander interagierten“, sagte Beaudrot.
Durch die Aufzeichnung der Veränderung der Nahrungsnetze im Laufe der Zeit ergab die Analyse, dass Nahrungsnetze weltweit aufgrund des Rückgangs der Tiere zusammenbrechen.
„Die Modellierung zeigte, dass die Nahrungsnetze von Landsäugetieren viel stärker abgebaut wurden, als man erwarten würde, wenn zufällige Arten ausgestorben wären“, sagte Fricke. „Anstelle der Widerstandsfähigkeit unter dem Druck des Aussterbens zeigen diese Ergebnisse einen Zusammenbruch des Nahrungsnetzes in Zeitlupe, der durch den selektiven Verlust von Arten mit zentraler Rolle im Nahrungsnetz verursacht wird.“
Die Studie zeigte auch, dass nicht alles verloren ist. Während Aussterben etwa die Hälfte des gemeldeten Rückgangs des Nahrungsnetzes verursachte, stammte der Rest von Kontraktionen in den geografischen Verbreitungsgebieten bestehender Arten.
„Die Wiederherstellung dieser Arten in ihren historischen Verbreitungsgebieten birgt ein großes Potenzial, diesen Rückgang umzukehren“, sagte Fricke.
Er sagte Bemühungen, sich zu erholen einheimische Raub- oder Beutearten, wie die Wiedereinführung von Luchs in Colorado, Europäischer Bison in Rumänien u Fischer im Bundesstaat Washington, sind wichtig für die Wiederherstellung der Komplexität des Nahrungsnetzes.
„Wenn ein Tier aus einem Ökosystem verschwindet, hallt sein Verlust über das Netz von Verbindungen wider, die alle Arten in diesem Ökosystem verbinden“, sagte Fricke. „Unsere Arbeit stellt neue Instrumente vor, um zu messen, was verloren gegangen ist, was wir noch verlieren könnten, wenn gefährdete Arten aussterben, und die ökologische Komplexität, die wir durch Artenerholung wiederherstellen können.“
Evan C. Fricke, Zusammenbruch der Nahrungsnetze terrestrischer Säugetiere seit dem späten Pleistozän, Wissenschaft (2022). DOI: 10.1126/science.abn4012. www.science.org/doi/10.1126/science.abn4012