Новое исследование, проведенное учеными из Стэнфорда и Калифорнийского университета в Беркли в выпуске журнала Science на этой неделе, показывает, что эволюционно отдельные виды больше всего страдают в интенсивно возделываемых территориях. Однако они также обнаружили, что в диверсифицированных системах земледелия существует невероятная эволюционная история, которая определяет стратегию балансирования сельскохозяйственной деятельности и усилий по сохранению.«Эта работа является неотложной, потому что человечество ведет к вымиранию около половины всех известных форм жизни, в основном за счет сельскохозяйственной деятельности, чтобы поддержать нашу огромную численность и богатые мясом диеты», — сказала Гретхен Дейли, профессор экологических наук в Стэнфорде и старший автор. на бумаге. «Как мы реструктурируем древо жизни?
Каковы последствия для людей? И что мы можем сделать, чтобы гармонизировать сельское хозяйство с природой?»Расчет эволюционной историиРезультаты получены в результате 12-летнего исследовательского проекта, проведенного учеными из Стэнфорда на пересечении ферм и джунглей в Коста-Рике.
Большая часть исследований была сосредоточена на том, как методы ведения сельского хозяйства могут повлиять на биоразнообразие, и зашли так далеко, что установили экономическую ценность птиц, питающихся вредителями, и пчел-опылителей.Исследователи разработали чрезвычайно подробный набор данных, чтобы показать влияние человека на филогенетическое разнообразие, показатель эволюционной истории, воплощенный в дикой природе — в данном случае, птицах.Например, территория, населенная двумя видами черных дроздов, которые разошлись всего пару миллионов лет назад, будет иметь относительно низкое филогенетическое разнообразие.
Тинамо — крапчатая нелетающая птица в форме футбольного мяча — отделилась от черных дроздов около 100 миллионов лет назад, и если бы они переместились в среду обитания черного дрозда, филогенетическое разнообразие этой области значительно увеличилось бы.«Если у вас есть территория с большим количеством близкородственных видов, у вас не будет большого филогенетического разнообразия», — сказал со-ведущий автор Люк Фришкофф, докторант биологии в Стэнфорде. «Чем дальше друг от друга виды находятся на эволюционном дереве, тем большее филогенетическое разнообразие представляет ваша система».
Биологи насчитали почти 120 000 птиц, принадлежащих к почти 500 видам, в трех различных средах обитания Коста-Рики: нетронутые лесные заповедники; сельхозугодья с множеством культур и небольшими участками леса; и интенсивные сельскохозяйственные угодья, состоящие из отдельных культур, таких как сахарный тростник или ананас, без прилегающих лесных участков. Затем они проанализировали распространение видов в этих типах мест и рассчитали филогенетическое разнообразие в каждом из них.
Результаты были плохими и хорошими. Неудивительно, что диверсифицированные сельскохозяйственные угодья поддерживали в среднем на 300 миллионов лет эволюционной истории меньше, чем леса. Но они сохранили на удивление 600 миллионов лет эволюционной истории больше, чем фермы, выращивающие единственные культуры.
«Утрата среды обитания для сельского хозяйства является основной причиной потери разнообразия во всем мире, но до сих пор мы не знали, как сельское хозяйство влияет на разнообразие в эволюционном контексте», — сказал со-ведущий автор исследования Дэниел Карп, который начал работу над этим проектом, когда он был докторантом в Стэнфорде и продолжил его в качестве научного сотрудника в Калифорнийском университете в Беркли. «Мы обнаружили, что леса превосходят сельское хозяйство, когда речь идет о поддержке более широкого круга видов, которые более отдаленно связаны друг с другом».Но тот факт, что диверсифицированные фермы сохраняют гораздо больше филогенетического разнообразия, чем интенсивное сельское хозяйство, обнадеживает.«Это показывает, насколько важно для сохранения биоразнообразия окружать охраняемые территории продуктивными формами диверсифицированного сельского хозяйства, когда это возможно», — сказала соавтор Клэр Кремен, профессор экологических наук, политики и управления Калифорнийского университета в Беркли.Спасение вида
Авторы связывают снижение филогенетического разнообразия сельскохозяйственных угодий с тем фактом, что эволюционно различные виды, как правило, нуждаются в нишевых средах обитания для выживания, и они часто исчезают на развитых землях.Воробьи умеют находить убежище на сельскохозяйственных угодьях и с удовольствием поедают различные семена, найденные в этих местах, тинамо и другие эволюционно отличные виды сильно зависят от среды обитания джунглей и имеют очень специфические потребности, такие как диета, которую можно удовлетворить только в те среды.Исследователи также выдвигают теорию о том, что человеческое сельское хозяйство просто склоняет чашу весов в пользу видов, происхождение которых связано с аналогичными условиями.
«Природные саванны обладают некоторыми чертами многоотраслевого сельского хозяйства», — сказал Фришкофф. «Мы находим некоторые свидетельства того, что птицы, которые эволюционировали в таких средах обитания, такие как дрозды и воробьи, сегодня чувствуют себя лучше в этих средах».По словам Фришкоффа и Карпа, сохранение биоразнообразия и филогенетической истории имеет решающее значение как для здоровых экосистем, так и для процветающих ферм. Различные виды специализируются на том, чтобы держать под контролем различных насекомых-вредителей, опылять множество цветущих деревьев и других растений в тропических ландшафтах, а затем рассеивать их семена.
«Иметь в экосистеме только воробьев — все равно что инвестировать только в технологические акции: если пузырь лопнет, вы проиграете», — сказал Фришкофф. «Вы хотите иметь действительно диверсифицированную экосистему с множеством видов, каждый из которых приносит разные выгоды. Эта работа действительно подчеркивает необходимость сохранения естественных тропических лесов и, когда это возможно, сделать сельскохозяйственные системы максимально благоприятными для дикой природы. Даже относительно скромное увеличение объемов растительность на фермах может поддерживать различные родословные птиц ».