Деревья в тропических лесах хорошо известны тем, что удаляют углекислый газ из воздуха и хранят мощный парниковый газ в виде углерода в своих покрытых листвой ветвях и обширных корнях. Но новый анализ, проведенный исследователями из Стэнфордского университета, показал, что крупные лесные животные также являются важной частью углеродного цикла.
Выводы основаны на более чем миллионе записей о наблюдениях за животными и их деятельности, собранных 340 местными техниками в Амазонии в течение более чем трех лет экологических исследований, координируемых экологом Хосе Фрагозо и поддерживаемых биологом Родольфо Дирзо, который работали вместе в Стэнфорде в то время. Команда обнаружила, что места, где животные наиболее разнообразны, коррелируют с местами, где больше всего углерода поглощается почвой.
«Недостаточно беспокоиться о том, что деревья в мире удерживают углерод. Это действительно важно, но это еще не все», - сказал Фрагозо. «Мы также должны заботиться о сохранении разнообразия и численности животных, особенно млекопитающих, чтобы обеспечить хорошо функционирующий углеродный цикл и удержание углерода в почвах».
Хотя ученые уже давно поняли, что животные - через проглатывание, пищеварение, дыхание и разложение - являются частью углеродного цикла, работа, опубликованная 9 октября в журнале Nature Ecology and Evolution, является первой, которая предполагает важность животных биоразнообразие, а не просто количество животных в углеродном цикле.
Если мы хотим увеличить секвестрацию углерода, мы должны сохранить не только большое количество животных, но и множество различных видов, говорят авторы.
Майнинг беспрецедентного источника данных
Вдохновение для этой работы пришло из разговора во время счастливого часа на кафедре биологии много лет назад. Ученые знали, что экосистема с большим количеством видов обычно функционирует лучше, что, по их предположению, должно включать углеродный цикл. Однако доказать взаимосвязь между разнообразием животных и углеродом было не так просто.
«Очень сложно проверить позвоночных в реальной системе, такой как Амазонка», - сказал Мар Собрал, ведущий автор статьи, который во время этого исследования был научным сотрудником в лаборатории Дирзо.. «Объем данных, необходимых для проверки такой идеи, огромен, а тип данных - большая проблема. Экономические ресурсы, время и логистика, задействованные в нашем проекте, беспрецедентны».
Чтобы собрать эти данные, люди из коренных народов Макуши, Вапишана и Вайвай путешествовали по Амазонке, отмечая количество, разнообразие и потенциальные запасы углерода деревьев - используя оценки размера и количества осадков - а также присутствие и деятельность позвоночных животных, включая крупных млекопитающих, птиц, рептилий и амфибий. За трехлетний период они увидели 132 995 отдельных позвоночных животных и зафиксировали признаки еще 190 369, представляющих 218 видов. Были доказательства 43 448 случаев кормления, и для каждого из них техники записывали, что было съедено. Эти наборы данных были сопоставлены с уровнями углерода, взятыми из 825 образцов почвы, взятых за последние шесть месяцев полевых работ.
Исследователи обнаружили, что почва имеет самые высокие концентрации углерода там, где они видели больше всего видов позвоночных. Когда они искали механизм, который мог бы объяснить эту взаимосвязь, оказалось, что области с наибольшим разнообразием животных имели самую высокую частоту пищевых взаимодействий, таких как охота животных на других животных или поедание фруктов, что приводит к образованию органического материала на поверхности и внутри нее. земля. Исследователи предполагают, что эти остатки пищи увеличивают разнообразие и обилие почвенных микробов, которые превращают остатки в накопленный углерод.
«Традиционно вопросы о запасах углерода задают биологи растений, и растения являются приемлемыми организмами для работы», - сказала Кирстен Сильвиус, старший научный сотрудник Технологического института Вирджинии и соавтор этой статьи..«Я надеюсь, что это исследование будет способствовать более целостному взгляду на сообщества и лучшему пониманию крупных позвоночных как полноправных участников функции экосистемы, а не как несколько удаленных бенефициаров этой функции экосистемы или жертв потери функции».
Кредит, причитающийся по кредиту
Фрагозо, недавно уехавший из Стэнфорда в Калифорнийскую академию наук, Сильвиус и Собрал планируют вернуться на Амазонку для дальнейшей проверки своей гипотезы вместе с Дирзо и другими. Они хотят больше узнать о почвенных микробах и им интересно, имеют ли определенные ключевые виды в окружающей среде решающее значение для почвенного углерода, а не для биоразнообразия животных.
Исследователи также протестируют новый метод, который, как они надеются, позволит им измерять разнообразие с помощью ДНК, собранной у комаров и мух.
Фрагозо сказал, что коренные жители, с которыми они работали, сыграли решающую роль в сборе таких высококачественных данных. Каждый месяц собирали данные не менее 70 техников. Опираясь на свои знания и местные навыки, а также на обучение методам измерения численности животных, они смогли идентифицировать виды на глаз и по другим признакам их присутствия, включая следы, норы и экскременты.
«Без коренных жителей это было бы совершенно невозможно», - сказал Фрагозо. «У моих аспирантов и докторантов не было бы навыков, чтобы ходить и обнаруживать животных в этих отдаленных, часто гористых или болотистых тропических лесах».
Он также подчеркнул важность справедливого вознаграждения коренных жителей за их работу и за сохранение леса и животных в нем.