Может ли биоразнообразие животных помочь климату?
В этой статье показано, что количество различных видов млекопитающих и их взаимодействие влияют на то, как углерод, необходимый для жизни элемент, перемещается между растениями, животными и окружающей средой в Амазонии. Уже было известно, что биоразнообразие растений влияет на круговорот углерода, и некоторые ученые предположили, что эта связь может быть справедлива и для животных. Млекопитающие и их взаимодействие увеличивают количество углерода, хранящегося в почве и деревьях. Когда углерод накапливается, это помогает замедлить изменение климата, поскольку он выводится из атмосферы. Однако популяции животных во всем мире сокращаются. Мы должны учитывать, что сохранение млекопитающих увеличит количество углерода в почвах и деревьях, а значит, поможет нам бороться с изменением климата.
Углерод перемещается по углеродному циклу в живых и неживых организмах
Все живые существа содержат важный элемент, называемый углеродом. Но это не единственное место, где вы можете найти углерод. Углерод присутствует и в окружающей среде - в воде, в почве и в атмосфере Земли. Углерод постоянно циркулирует между живыми существами и окружающей средой в процессе, называемом углеродным циклом.
Растения - ключевые биологические участники углеродного цикла, поскольку они улавливают углерод из атмосферы. Благодаря процессу, называемому фотосинтезом, растения поглощают углекислый газ (CO2) из атмосферы и используют энергию солнечного света для производства углеродсодержащих молекул, называемых углеводами, а также кислорода, которым мы дышим. Каждый год растения превращают атмосферный CO2 в около 100 миллиардов тонн углеводов. Обычно мы видим эти углеводы в корнях, стеблях и листьях. Это перемещение углерода между атмосферой Земли и растениями является частью углеродного цикла. Когда растения умирают, углерод, содержащийся в их корнях, стеблях и листьях, переходит в почву. В почве часть углерода из отмерших растений может быть изменена почвенными микроорганизмами и стать частью почвы, а часть возвращается в атмосферу. Если больше углерода улавливается - переходит в живые организмы и почву, - то меньше углерода попадает в атмосферу.
Возможно, вы слышали, что CO2это один из газов в атмосфере Земли, который способствует изменению климата и потеплению нашей планеты. В углеродном цикле до промышленной революции только два фактора регулировали концентрацию CO2 в атмосфере: фотосинтез и геологические явления, такие как вулканы и т.д. С наступлением индустриальной эпохи новый фактор - деятельность человека - начал нарушать естественный круговорот углерода. Такие действия, как сжигание древесины и ископаемого топлива, добавили углерод в атмосферу и изменили климат.
Когда углерод удаляется из атмосферы и включается в живые организмы или почву, это может помочь замедлить изменение климата.
Биоразнообразие имеет большое значение
Тропические леса отличаются самым большим биоразнообразием растений на планете. Биоразнообразие - это разнообразие живых существ в каком-либо месте. Деревья в тропических лесах играют важную роль в углеродном цикле, поскольку они улавливают углерод и регулируют климат. Но лес состоит не только из растений. Многие другие лесные организмы играют важную роль в круговороте углерода. Например, биоразнообразие млекопитающих влияет на круговорот углерода в Амазонии [ 1 ].
Биоразнообразие важно, потому что каждый вид играет определенную роль в природе. Когда экосистема состоит из множества различных видов, в ней развивается большее количество ролей или функций, а значит, экосистема становится более здоровой. Биоразнообразные экосистемы могут оказывать важные услуги человечеству. Одна из таких услуг связана с накоплением углерода. Биоразнообразие может снизить концентрацию углерода в атмосфере, и это снижение может помочь уменьшить изменение климата.
Как мы уже объясняли, растения улавливают углерод из атмосферы и накапливают его в виде углеводов в своих листьях, стеблях и корнях. Ученые измеряют накопление углерода как массу углерода, содержащегося в организме. Мы знаем, что биоразнообразие растений увеличивает количество улавливаемого углерода [ 2 ]. И мы знаем, что растения и животные взаимодействуют друг с другом. Основываясь на этой информации, мы хотели выяснить, играют ли млекопитающие, как они связаны с растениями, роль в круговороте углерода [1]. Млекопитающие могут взаимодействовать с растениями несколькими способами. Например, они поедают плоды, листья и цветы растений. Кроме того, животные рассеивают семена растений.
Наша гипотеза заключалась в том, что биоразнообразие млекопитающих, присутствующих в окружающей среде, увеличит количество углерода, накапливающегося в почве. Чтобы проверить эту гипотезу, мы непосредственно наблюдали за природой, используя традиционные экологические знания нескольких коренных (местных) племен, живущих в тропических лесах Гайаны.
Что мы делали
Нашу гипотезу было сложно проверить с помощью прямых наблюдений за животными, живущими в сложной, реальной системе, такой как Амазонка. Необходимо было собрать огромное количество данных, что потребовало участия 355 коренных жителей Гайаны - макуши, вапишана и ваи-ваи. Эти люди собирали данные о животных для исследования, и их знания о местных природных системах были очень важны для количества и качества данных. За сотни лет непосредственного контакта с окружающей средой эти местные жители накопили экспертные знания о взаимоотношениях между растениями и животными.
В течение 3 лет на территории 18 500 квадратных миль эти коренные жители провели более 10 000 исследований. В результате их работы было обнаружено 218 000 отдельных млекопитающих, относящихся к 48 видам. Они зарегистрировали более 43 000 случаев кормления и более миллиона образцов экскрементов животных. Кроме того, в сотнях мест были измерены концентрация углерода в почве и размеры деревьев.
Что мы обнаружили
Наши результаты показали, что разнообразие млекопитающих, наряду с разнообразием деревьев, влияет на круговорот углерода в Амазонии (рис. 1). Большее количество видов означает различные типы взаимодействий, например, животные поедают растения и т. д., и, следовательно, больше углерода перемещается от живых существ в почву (рис. 2). Как мы и предсказывали в нашей гипотезе, мы обнаружили, что количество видов млекопитающих связано с концентрацией углерода в почве в Амазонии (рис. 1). Количество видов млекопитающих также связано с количеством углерода, хранящегося в биомассе деревьев. Мы также обнаружили взаимосвязь между количеством видов деревьев, количеством углерода в почве и биомассой деревьев. Для концентрации углерода в почве мы обнаружили, что величина эффекта от разнообразия млекопитающих эквивалентна величине эффекта от разнообразия деревьев.
Почему это исследование важно?
Это исследование очень важно, поскольку оно доказывает, что каждый вид играет определенную роль в природе, а значит, исчезновение видов может нанести вред природным процессам. Эта идея уже была принята для растительного мира [2], и кажется логичным, что взаимоотношения между растениями и животными будут важны и для углеродного цикла.
Хотя нам еще многое предстоит узнать о взаимосвязях между животными, растениями и углеродным циклом, из нашей работы ясно, что исчезновение животных по вине человека может быть климатической проблемой, а сохранение биоразнообразия животных - решением климатической проблемы. Хотя наше исследование было посвящено млекопитающим и Гайане, мы считаем, что полученные выводы могут быть справедливы и для других существ, таких как рептилии, амфибии, птицы и беспозвоночные, а также в разных типах лесов. Эти различия необходимо проверить.
Это исследование важно с трех точек зрения. Во-первых, оно улучшает понимание мира, в котором мы живем, и мира природы, с которым мы эволюционировали. Во-вторых, это исследование подчеркивает важность знаний коренных жителей об их природных системах. Их знания сыграли решающую роль в установлении того, что разнообразие млекопитающих может способствовать чистоте неба. В-третьих, эта работа показывает, что действия по защите животных и окружающей среды могут помочь и людям. Разнообразие млекопитающих должно быть одним из факторов, учитываемых при разработке политики, направленной на снижение количества CO2 в нашей атмосфере.
