Учёные давно классифицировали животных по типу их питания: хищники едят мясо; травоядные потребляют растения; а грызущие животные (браузеры) питаются цветущими растениями, хвойными и кустарниками. Однако новое исследование, проведённое биологами из Университета Брауна и учёными Йеллоустонского национального парка, показало, что в разных условиях травоядные животные едят гораздо больше видов растений, чем считалось ранее.
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences
Согласно новому исследованию, традиционные схемы классификации, которые различают травоядных по процентному содержанию травы в их рационе, являются упрощёнными и не отражают вариативность питания внутри и между видами, — говорит соавтор исследования Тайлер Карцинель, доцент кафедры экологии, эволюции и биологии организмов в Университете Брауна.
«Это заставляет биологов задуматься, не находим ли мы в природе закономерности, которые подкрепляют наше представление о том, что должны делать животные, а не то, что они делают на самом деле», — сказал Карцинель. «Оно убедительно доказывает, что в Йеллоустоне мы помещаем животных в рамки, которые включают всех представителей вида, но не учитываем различия в пищевом поведении внутри видов или — что, возможно, более важно — некоторые сходства, которые объединяют разные виды».
По словам Карцинеля, такие исследования могут помочь учёным лучше предсказывать, какие ресурсы используют дикие животные в меняющихся ландшафтах, где существуют расходящиеся мнения о стратегиях сохранения.
«Эти результаты — большой шаг к пониманию того, как так много видов крупных млекопитающих могут сосуществовать в Йеллоустоне», — сказал Карцинель. «Наши выводы показывают, что поддержание разнообразия растений является критически важным условием для сохранения разнообразия мигрирующих диких животных».
Исследование поведения животных в Йеллоустоне
Исследовательская группа изучает поведение животных в Йеллоустоне уже семь лет. В исследовании, опубликованном в прошлом году в Royal Society Open Science, учёные сосредоточились на том, что средний представитель видов травоядных делает, чтобы найти пищу в Йеллоустоне.
В новом исследовании команда снова сотрудничала с учёными из Йеллоустоуна, которые отслеживали животных из пяти видов травоядных и собирали фекальные и растительные образцы. Виды включали вилорогов, толсторогов, мулов, лося и бизонов. В Университете Брауна исследователи проанализировали образцы с помощью ДНК-метабарокдирования, которое помогло определить, какие растения потребляли животные, и простые методы искусственного интеллекта, чтобы выяснить, сколько различных типов рациона существует в обширных стадах Йеллоустонского национального парка и есть ли у каждого вида свой уникальный тип рациона.
Результаты исследования
Соавтор исследования Ханна Хофф, кандидат наук, изучающая экологию, эволюцию и биологию организмов в Университете Брауна, внесла свой вклад в проект, объединив ботанику и науку о данных. Вдохновлённая семинаром, который провела профессор биологии и науки о данных Университета Брауна Сохини Рамачандран, Хофф использовала машинное обучение в сочетании с генетическими методами, чтобы лучше понять поведение травоядных.
Различия в питании между видами оказались меньше, чем предполагалось ранее. Вместо этого исследователи обнаружили, что представители разных видов могут иметь много общего в своём рационе, и степень этого сходства зависела от того, где и когда они питались.
Одним из выводов команды стало то, что возможности могут влиять на пищевое поведение больше, чем вид животного. Летом многие животные всех видов переходили на питание питательными дикими цветами на лугах летнего ареала, в то время как зимой более распространённым становилось питание, сосредоточенное на хвойных деревьях и кустарниках.
В частности, зимой бизоны, как правило, продолжали искать траву и подобные виды пищи, даже когда она была покрыта снегом, в то время как некоторые мелкие травоядные, такие как мулы и вилорогие антилопы, более резко переходили на питание вечнозелёными деревьями.
«Оказывается, правильный вопрос не „Ест ли этот вид траву?“, — сказал Карцинель, — а „Ест ли он траву прямо сейчас?“».
Как эколог растений, Хофф использовала подход, ориентированный на растения, чтобы понять это экологическое сообщество. «Иногда существует тенденция рассматривать растительность как статичный „тип среды обитания“, а не как динамичный набор взаимодействующих видов со своей индивидуальной экологией», — сказала Хофф. «Сосредоточение нашего анализа групп питания на видах растений, которые их отличают, позволило нам изучить, как сезонность, питание и пространственное распределение влияют на кормление травоядных — идеи, которые могут быть скрыты за широкими классификациями рациона».
Карцинель сказал, что результаты исследования предлагают урок как учёным, так и животным-нонконформистам. «Представьте себе стадо бизонов, которые все должны быть травоядными, но один или два хотят питаться как грызущие животные, — сказал Карцинель. — Традиционный способ, которым учёные рассказали бы эту историю, мог бы состоять в том, чтобы dismiss разницу как аномальную или несущественную. Но такие находки показывают нам, что разнообразие рациона на самом деле является нормой, и мы должны рассказать историю о грызущем бизоне, а не только о травоядном».