«Когда первые люди начали заниматься сельским хозяйством и стали доминировать в наземном ландшафте, мы стали свидетелями драматической реструктуризации сообществ растений и животных», — сказал биолог из Университета Вермонта Николас Готелли, эксперт по статистике и старший автор нового исследования.В поисках начала столь обсуждаемого «антропоцена» — предполагаемой новой геологической эры, определяемой влиянием человека на планету — новое исследование предполагает необходимость оглянуться назад во времени, чем наступление антропогенного климата. перемены, атомное оружие, урбанизация или промышленная революция.«Это говорит нам о том, что люди оказывают огромное влияние на окружающую среду в течение очень долгого времени», — сказала С. Кэтлин Лайонс, палеобиолог из Смитсоновского национального музея естественной истории, руководившая новым исследованием.Исследование было опубликовано 16 декабря в журнале Nature.
Разделение видовГотелли и Лайонс были частью команды из 29 ученых при поддержке Национального научного фонда, которые изучали наборы данных о растениях и животных из современных экосистем и летописи окаменелостей, уходящей корнями в каменноугольный период, задолго до появления динозавров.Изучая тысячи пар видов, ученые пытались выяснить, как часто определенная пара видов растений или животных встречается в одном сообществе.
Анализ современных сообществ растений и животных показал, что для большинства пар видов присутствие одного вида в сообществе не влияет на присутствие или отсутствие другого. «Мы не ожидаем большого взаимодействия, скажем, между дятлом и дождевым червем», — объясняет Готелли.Но некоторые пары видов кажутся «агрегированными», то есть они имеют тенденцию появляться вместе в природе чаще, чем можно было бы ожидать случайно — например, гепарды и жирафы, которые оба зависят от среды обитания саванн. Другие виды «сегрегированы», что означает, что, когда один будет найден, вряд ли найдется и другой — «скажем, два вида дятлов, которые соревнуются за добычу насекомых», — говорит Готелли, — которых, возможно, изгоняют разные среды обитания. потребности или жесткая конкуренция, так что они встречаются вместе реже, чем можно было бы ожидать случайно.В современных сообществах растений и животных недавние исследования показывают, что отдельные пары видов встречаются чаще, чем агрегированные.
Но когда команда исследовала состав древних сообществ, используя данные по окаменелостям, они были удивлены, обнаружив обратную закономерность: с 307 миллионов лет назад до примерно 6000 лет назад была более высокая частота агрегированных пар видов. Затем, с 6000 лет назад по настоящее время, картина изменилась в сторону преобладания обособленных пар видов. Изменилось древнее правило.Люди были здесь«У нас нет прямых доказательств того, что это изменение модели было вызвано людьми», — предупреждает Готелли, но косвенные доказательства убедительны.
Статистический анализ команды рассмотрел почти 358 896 пар организмов в 80 сообществах растений или млекопитающих на разных континентах с наборами данных, которые в совокупности охватили последние 300 миллионов лет истории Земли, включая наборы данных, которые охватили огромное пермско-триасовое вымирание (" Великое вымирание »252 миллиона лет назад), мелово-палеогеновое вымирание динозавров (66 миллионов лет назад) и период быстрого глобального изменения климата около 56 миллионов лет назад.Образец появления агрегированных видов оставался неизменным на протяжении этих массовых нарушений и временных промежутков, но затем, примерно 6000 лет назад, во время великой неолитической революции, когда люди развили сельское хозяйство, их популяции росли и распространились по всему миру, начала проявляться совершенно новая картина.
С этого времени и по настоящее время в сообществах растений и животных наблюдается меньшая совместная встречаемость и более высокая частота сегрегированных пар видов.Ученые изучили — и устранили — многие возможные причины появления этого нового паттерна, включая несколько видов статистических и выборочных артефактов, которые могли бы объяснить сдвиг, который они заметили в данных. Например, климат Земли в наше время стал гораздо более изменчивым, и команда задалась вопросом, может ли это объяснить этот сдвиг.
Но когда они проследили климатические тенденции, которые имели место в периоды, представленные их окаменелостями, используя данные, полученные из древних льдов и глубоководных кернов, они не обнаружили никаких доказательств того, что древняя изменчивость климата была ответственной за изменение моделей совместной встречаемости.«Итак, мы остались с человеческими ударами», — сказал Лайонс. «Мы думаем, что именно то, что делают люди, создает препятствия для распространения как растений, так и животных».
Эта идея подтверждается данными современных островных сообществ растений и животных, которые показывают даже меньшее количество сопутствующих пар, чем современные сообщества на материке. Авторы отмечают, что наборы данных об островах являются ярким примером этого явления.
«Если деятельность человека привела к тому, что наземный ландшафт стал более похожим на остров, более фрагментированным, — сказал Готелли, — это согласуется с этой моделью более обособленных пар видов».Сложный разгон
Примерно в то время, когда эти модели изменились, люди становились все более зависимыми от сельского хозяйства — культурный сдвиг, который физически изменил окружающую среду и создал новые препятствия для распространения растений и животных. Даже во время начального развития сельского хозяйства и расширения человеческих популяций ученые смогли обнаружить сдвиг в структуре совместного присутствия видов, возможно, предполагая, что виды не могли мигрировать так же легко, как в предыдущие 300 миллионов лет.«Структура сосуществующих видов оставалась стабильной благодаря эволюции наземных организмов от самых ранних четвероногих до динозавров, цветковых растений и млекопитающих», — сказала Анна К. Беренсмейер, палеобиолог Смитсоновского музея естественной истории и соавтор книги изучение. «Эта закономерность не изменилась из-за предыдущих массовых вымираний или древней изменчивости климата, но вместо этого ранняя человеческая деятельность 6000 лет назад внезапно начала восстанавливать основное свойство естественных сообществ».
Климатические соображенияИ это изменение в древнем природном образе может иметь последствия для современной охраны природы. «Изоляция видов имеет последствия — она может катализировать эволюционные изменения на протяжении сотен тысяч и миллионов лет, — сказал Беренсмейер, — но также делает виды более уязвимыми перед исчезновением».
«Мы, люди, оказали влияние на ландшафт, но, возможно, намного дольше, чем мы предполагали ранее», — говорит Готелли, профессор кафедры биологии UVM. «Когда мы смотрим на пейзажи и говорим:« он нетронутый или неизменный », это не обязательно верно. Возможно, мы изменили правила в гораздо большем масштабе, чем нам кажется».
Современные антропогенные силы, такие как изменение климата и загрязнение, «на порядок более разрушительны, чем то, что делали первые люди», сказал Лайонс, но даже на заре человеческих цивилизаций у людей, безусловно, были большие — и беспрецедентные — экологическое воздействие, сказала она. «Если мы думаем о том, как мы собираемся восстановить экосистемы или как они будут реагировать на изменение климата, — сказал Готелли из UVM, — нам нужно понять, как они были организованы, прежде чем люди когда-либо появились».