Znovuzavedení bizonů do oblastí prérie, kde kdysi žili, ale byli vyhubeni lidmi, má pozitivní vliv na místní flóru, zjistili američtí ekologové. Po rozboru výsledků asi třicet let trvajícího experimentu zjistili, že v přítomnosti bizonů se zvýšila druhová rozmanitost prérijních rostlin a jejich odolnost vůči suchu. Podobný, ale mnohem slabší efekt poskytuje pastva hospodářských zvířat. Jak je uvedeno v článku v časopise Sborník Národní akademie věd, studie ukazuje, jak důležití jsou velcí býložravci pro ekosystémy.
Velcí býložravci hrají klíčovou roli v suchozemských ekosystémech. Zabraňují zarůstání travnatých plání stromy a keři, zúrodňují půdu výkaly, roznášejí semena a také jedí nejhojnější druhy rostlin, čímž zvyšují druhovou rozmanitost společenstev. Předpokládá se, že poté, co lidé vyhubili nebo snížili počty většiny druhů býložravé megafauny, se ekosystémy po celém světě staly méně rozmanitými a odolnými. Situaci může zároveň zlepšit reintrodukce těchto zvířat nebo jejich nahrazení hospodářskými zvířaty na volné pastvě.
Tým ekologů vedený Zakem Ratajczakem z Kansas State University se rozhodl toto téma prozkoumat na příkladu bizonů (Bizon bizon). Tito býložravci byli rozšířeni po pláních Severní Ameriky, dokud je evropští kolonisté téměř nevyhladili. Naštěstí se stavy bizonů v dnešní době díky ochraně postupně zvyšují. Dokonce jsou znovu vysazováni do mnoha míst, kde v minulosti žili, ale vyhynuli kvůli lovu (ačkoli celkově areál bizonů je stále jen asi procento jeho původní velikosti).
Ratajczak a jeho spoluautoři se zaměřili na jedno takové místo, ekoregion Flint Hills, který se rozprostírá nad východním Kansasem a severní Oklahomou a představuje největší zbývající část prérie vysoké trávy v Great Plains. Po dobu 29 let zde probíhal polní experiment, který měl zkoumat vliv bizonů a hospodářských zvířat na druhovou diverzitu bylinných ekosystémů. Odborníci vybrali dvanáct prérijních lokalit o rozloze každé přes 18 hektarů, z nichž čtyři celoročně pásli divocí zubři, další čtyři od listopadu do dubna pásly domácí krávy a býci a zbývající čtyři byly bez velcí býložravci.
Analýzou složení flóry na všech lokalitách autoři zjistili, že bez přítomnosti velkých býložravců pocházelo 80 procent čisté primární produkce komunity pouze ze čtyř druhů trav: orlosupa bradatého (Andropogon gerardii), pokleslý soudruh (Sorghastrum nutans), proso (panicum virgatum) a Schisachyrium paniculata (Schizachyrium scoparium). Postupem času se plocha obsazená těmito dominantními druhy postupně zvětšovala, ale druhová diverzita společenstva se nezměnila.
Tam, kde se pásli zubři, se plocha obsazená dominantním travním druhem na začátku experimentu snížila, pak se stabilizovala na devět let a pak pokračovala v poklesu dalších sedm let. V posledních 11 letech studie byl její podíl 20–25 procent. Druhové bohatství rostlin na těchto lokalitách se od roku 1994 do roku 2010 zvýšilo. V letech 2011–2012 se kvůli rekordnímu suchu snížil, ale po dvou až čtyřech letech se vrátil na předchozí úrovně a dále rostl.
Na pozemcích, kde se pásly domácí krávy a býci, byla plocha s dominantními travinami mezi pozemky s bizony a pozemky bez velkých býložravců. Zůstal relativně stabilní až do let 2011–2012, během sucha prudce klesl a poté se vzpamatoval. Diverzita rostlinných druhů se zde rok od roku lišila jen málo a dosahovala průměrných hodnot mezi oblastmi, kde se pásli zubři, a oblastmi, kde chyběli velcí býložravci.
Srovnání údajů z roku 2020 (nejnovější ve vzorku) ukázalo, že tam, kde se pasou zubři, je plocha s dominantními druhy trav mnohem nižší než v oblastech, kde se nevyskytují velcí býložravci. Naproti tomu u oblastí s pastvou hospodářských zvířat se tento ukazatel jen málo lišil od oblastí bez býložravců. V přítomnosti bizonů byla druhová bohatost rostlin v roce 2020 o 86 až 103 procent vyšší než tam, kde se nepásli žádní velcí býložravci. Krávy a býci také zvýšili druhové bohatství prérií, ale pouze o 30 až 41 procent. Kromě toho se do roku 2020 v oblastech, kde se bizoni sháněli potravou, objevilo několik druhů rostlin, které v oblastech, kde se pásla hospodářská zvířata nebo kde se nevyskytovali velcí býložravci, do značné míry chyběly. Mezi nimi je zlatobýl (Solidago tuhý) a 11 druhů jednoletých trav. Byliny Bouteloua gracilis и B. dactyloides, které preferují sušší prérie, byly také mnohem pravděpodobněji nalezeny v přítomnosti bizonů. Pastva dobytka měla pozitivní vliv na méně druhů rostlin.
Ratajczak a jeho kolegové předpokládali, že bizon a skot zvyšují bohatost prérijních druhů tím, že jedí dominantní druhy trav a brání jim v příliš velkém růstu, čímž poskytují prostor pro růst vzácnějších druhů. Výpočty tuto hypotézu potvrdily. Prokázali, že plocha dominantních druhů trav negativně koreluje s druhovou bohatostí společenstva. Dodatečná analýza ukázala, že nárůst druhové rozmanitosti prérií v oblastech, kde se pasou zubři a hospodářská zvířata, je poháněn původními druhy trav. Invazní rostliny zavlečené lidmi z jiných oblastí zde zůstaly vzácné. V průměru se na každé lokalitě vyskytovaly pouze čtyři invazní druhy rostlin a 48,9 původních druhů rostlin. V průběhu experimentu se počet původních druhů rostlin adaptovaných na prérii zvýšil v oblastech, kde se pásli zubři a dobytek, ale zůstal nezměněn v oblastech, kde chyběli velcí býložravci.
Závěry studie ukazují, že opětovné vysazení bizonů dělá prérijní vegetaci rozmanitější a pomáhá jí lépe zvládat sucha. Efekt pastvy je podobný, ale mnohem slabší. Je to pravděpodobně způsobeno rozdíly v ekologii těchto zvířat: zatímco bizoni se živí hlavně trávou, domácí krávy a býci preferují jiné druhy rostlin. Zubři se navíc rádi koupou v prachu a vytvářejí tak oblasti bez vegetace. Krajinu tak činí méně homogenní, což má pozitivní vliv na rozmanitost flóry. Domácí krávy a býci se takto nechovají.
Dříve jsme hovořili o tom, jak se v britském hrabství Kent objevili nejbližší příbuzní bizonů – bizon (B. bonasus). Ochránci přírody doufají, že tito divocí býci nahradí bizony prérijní (B. priscus), kteří žili na Britských ostrovech před několika tisíci lety, ale byli vyhubeni lidmi. Plán požaduje, aby divocí býci proředili bývalou borovou plantáž a přeměnili ji na celoplošný les, který by lépe vázal uhlík a poskytoval stanoviště pro různé rostliny a malá zvířata.
Sergej Kolenov
Našli jste překlep? Vyberte fragment a stiskněte Ctrl + Enter.
Vědci poprvé analyzují genom vyhynulého chlupatého psa
Toto plemeno vyšlechtili indiáni ze západního pobřeží Severní Ameriky.
Vědci poprvé analyzovali genom vyhynulého psa srstnatého. Coast Selish, původní obyvatelé severozápadní Severní Ameriky, toto plemeno vyšlechtili pro jeho hustou podsadu, která se používala při výrobě přikrývek. Studie potvrdila, že se vlnění psi objevili před kolonizací Ameriky Evropany – tedy patří k předkolumbovským plemenům. Autoři práce přitom vymírání těchto zvířat spojují s poklesem počtu pobřežních vesničanů v důsledku epidemií a konfliktů s prospektory a také s pronásledováním jejich tradiční kultury ze strany koloniálních úředníků. Výsledky studie byly zveřejněny v článku pro časopis Science. Domácí psi (Canis (lupus) familiaris) se poprvé dostali do Ameriky před deseti až patnácti tisíci lety spolu s lidmi, kteří sem přišli z Asie. A v době, kdy přišli evropští kolonialisté, indiánské národy již měly různá plemena těchto zvířat. Některé byly používány k lovu a pastevectví, zatímco jiné byly chovány pro maso nebo pro rituální oběti. Nyní však téměř všichni původní severoameričtí psi vyhynuli, vytlačeni svými příbuznými ze Starého světa. Pouze několik arktických plemen nese významný podíl genů, které jsou zděděny od předkolumbovských předků. Tým specialistů pod vedením Audrey T. Lin z Národního přírodovědného muzea ve Washingtonu se rozhodla dozvědět se více o psech, které vyšlechtily Coast Selish, původní obyvatelé kanadské provincie Britská Kolumbie a amerických států Washington a Oregon. Podle historických záznamů měli tito indiáni lovecké psy a volně pobíhající psy – stejně jako neobvyklé plemeno malých, vlněných psů. Měl dlouhou bílou srst a silnou vrstvu podsady, která se stříhala a používala k výrobě přikrývek, v mnoha případech smíchaných se srstí koz tlustorohých (Oreamnos americanus), chmýří vodního ptactva a rostlinných vláken. Zooarcheologové odhadují, že pobřežní Selishové chovali srstnaté psy přibližně 5000 let. Na přelomu 19. a 20. století však toto plemeno vyhynulo. Lin a její spoluautoři provedli genetické a izotopové analýzy jediné přežívající vlněné psí kůže ve sbírce Smithsonian Institution. Patřila muži jménem Muttton, který byl až do své smrti v roce 1859 společníkem přírodovědce a etnografa George Gibbse. Vědci porovnávali Muttonův mitochondriální genom s mitochondriálními genomy 207 starověkých a moderních psů. Díky tomu mohli potvrdit, že skopové bylo zástupcem původního severoamerického plemene. Jeho nejbližší příbuzný z matčiny strany byl starověký pes, starý asi 1500 let, jehož ostatky byly objeveny v přístavu Port of Prince Rupert v Britské Kolumbii. Vzdálenější vztah spojuje tohoto jedince s jedním moderním a jedním starověkým psem z Aljašky; jejich společný předek žil v letech 1853 až 4776 let. Předpoklady některých raných autorů, že psi byli přivezeni na severozápad Severní Ameriky z Japonska nebo severních oblastí Kanady, lze tedy považovat za mylné. Analýza jaderného genomu ukázala, že Mutton je příbuzný dvěma původním severoamerickým psům, z nichž jeden žil na ostrově Newfoundland asi před 4000 lety a druhý v americkém státě Virginia asi před 1500 lety. Lin a její kolegové odhadují, že pes získal 84 procent svého jaderného genomu z předkolumbovských plemen a zbývajících 16 procent ze psů dovezených z Evropy. Evropská příměs v genomu Muttona vznikla hybridizací, ke které došlo přibližně 32 let před jeho narozením. Pro srovnání, neosrstěný pes, který žil v selišské vesnici Semiahmoo Bay v polovině 19. století, měl mnohem smíšenější původ. Je pravděpodobné, že vysoký podíl genů skopového zděděných z předkolumbovských plemen svědčí o indiánských pokusech chránit chlupaté psy, kteří byli ústředním bodem jejich kultury, před nechtěnou hybridizací s loveckými a volně pobíhajícími psy. Tato praxe však nejen umožnila plemeni přetrvat v průběhu času, ale také snížila jeho genetickou rozmanitost. Ve srovnání s moderními psy byla Mattonova úroveň heterozygotnosti extrémně nízká. Lin a jeho spoluautoři se také pokusili identifikovat mutace zodpovědné za neobvykle hustou podsadu Muttona a jeho příbuzných. Nejprve identifikovali 125 kandidátních genů, které byly silně ovlivněny umělým výběrem u srstnatých psů. Z nich pak bylo vybráno 28, které jsou zodpovědné za růst vlasů a regeneraci vlasových folikulů (například KANK2 a KRT77) nebo fungování kůže a pojivové tkáně (CERS3, PRDM5, HAPLN1 a GPNMB). Na konci práce vědci diskutovali o možných důvodech vymizení vlněných psů. Podle populárního názoru si Selishové po příchodu četných kolonistů mohli koupit přikrývky a už si je nepotřebovali vyrábět sami. Už tedy nepotřebovali vlněné psy. Autoři však pochybují, že by indiáni mohli tak snadno opustit důležitý prvek své kultury. Pravděpodobnější je, že kvůli epidemiím a konfliktům s prospektory, kteří dorazili do severozápadní Severní Ameriky v polovině 19. století, populace Selishů prudce poklesla, což následně negativně ovlivnilo jejich psy. Navíc koloniální představitelé kulturu těchto indiánů aktivně potlačovali. V důsledku toho byli ztraceni neobvyklí vlnění psi. Podobný osud potkal i vlněné psy jiných plemen, které vyšlechtili indiáni z jiných krajů. Dříve jsme mluvili o tom, jak paleogenetikové poprvé četli genom slavného saňového psa Balta. Analýza DNA ukázala, že tento jedinec byl součástí geneticky zdravé populace psů s nízkým výskytem příbuzenské plemenitby. Tím se znatelně odlišoval od moderních čistokrevných zvířat.
Článek do soutěže “Bio/Mol/Text”: Vědci se nadále snaží definitivně odpovědět na otázku: „Proč vyhynuli mamuti? A nejen mamuti, ale i další zvířata pliocénu. Této problematice bylo věnováno obrovské množství práce a jedním ze zajímavých aspektů problému je osud reliktů starověku, které existovaly na pevnině ještě nějakou dobu po skončení doby zalednění před 10 000 lety. Výzkumná skupina z paleoekologické laboratoře Institutu rostlinné a živočišné ekologie v Jekatěrinburgu se již několik let zabývá výzkumem historie starověkých kopytníků severní Eurasie, a přestože je v této oblasti stále mnoho záhad, nová data vrhají světlo na důvody za vyhynutí zvířat, jako je divoký kůň, evropský osel, obří jelen, primitivní bizon, pižmoň a zubr v Eurasii.
Soutěž “Bio/Mol/Text”-2022/2023
Tato práce byla publikována v kategorii „Vlastní práce“ soutěže „Bio/Mol/Text“ – 2022/2023.
Partnerem nominace je společnost Helicon.
Asi před dvěma miliony let začaly na naší planetě čtvrtohory, nebo, jak se někdy říká, období antropocénu (obr. 1). Vyznačuje se střídáním dlouhých studených („doby ledové“, glaciály) a relativně krátkých teplých (interglaciály, interglaciály) fází. Vědci v tomto období rozlišují dvě geologické éry: pleistocén a holocén. Žijeme v holocénu, který začal právě před 10 000 lety a je v podstatě dalším interglaciálem. Další, ale velmi neobvyklé.
Na rozhraní holocénu a pleistocénu došlo k hromadnému vymírání tzv. mamutí fauny, kdy v řádu desítek tisíc let zmizelo z povrchu planety mnoho druhů velkých zvířat a areály malých zvířat. byly výrazně sníženy. Například samotní mamuti, kteří úspěšně existovali již z dob před pleistocénem, zmizeli na kontinentu s počátkem holocénu a ostrovní populace definitivně vymřely před 4 tisíci lety. Nejen oni zmizeli, ale i nosorožci srstnatý, jeskynní medvědi a mnoho dalších. Stejně jako zmizel biotop, kde všichni žili – tundrová step neboli „mamutí prérie“ (mamutí step), jak se jim obvykle říká v anglicky mluvící tradici.
Tundrové stepi vzkvétaly na severní polokouli planety během období zalednění, kdy se klima stalo suchým a chladným a během meziledových období byly téměř celé zarostlé lesy. Velmi připomínaly africké savany, jen studené. A zvířata, která tam žila, byla podobná, ale chladnomilnější. Téměř pro každý druh afrického velkého savce bylo možné najít ekologicky podobný jiný druh nebo dokonce poddruh stejného druhu savců z tundrové stepi. Slon africký odpovídal mamutovi, zebra – divoký kůň, africký lev – lev jeskynní, hyena skvrnitá – poddruh téže hyeny skvrnité, zvané hyena jeskynní a tak dále.
Celá tato rozmanitost velkých savců úspěšně přežila předchozí meziledové doby, ale před nástupem holocénu došlo k postupnému, ale na geologické poměry rychlému vymírání zástupců megafauny (tzv. zvířat, jejichž tělesná hmotnost přesahuje 40 kg) začal a tento proces se zjevně nezastavil. Vědci zatím nemohou definitivně určit příčiny tohoto vymírání. Existuje mnoho hypotéz o tomto skóre, ale žádná z nich nebyla dosud dostatečně potvrzena.
Tým laboratoře paleoekologie Ústavu rostlin a živočichů Uralské pobočky Ruské akademie věd shrnul původní a mnohé již dříve publikované údaje o nálezech kopytníků z území Eurasie, kteří se stali pleistocénními relikty, tj. jsou součástí mamutí fauny a na kontinentu vyhynuly po nástupu holocénu [1]. Jsou to divoký kůň, osel evropský, obří jelen, primitivní bizon, pižmoň a zubr (divoký vůl). Získané výsledky umožňují vysledovat charakter degradace biotopů všech těchto druhů a získat podrobnější obraz o jejich vymírání.
Tak divoký kůň (obr. 2) byl početný v době ledové a pásl se na rozlehlých pláních Eurasie a Severní Ameriky po způsobu zeber na pláních Afriky. V holocénu zcela vymizel v Americe a v Eurasii byl jeho areál narušen v důsledku zarůstání tundrové stepi stromy a vzniku lesní zóny nevhodné pro život tohoto živočicha. Hlavní část divokých koní žila ve stepních a lesostepních zónách, potulovala se po území Ciscaucasia, oblasti středního a dolního Volhy, kaspické oblasti, předaltajských stepí atd. Zde poslední z divokých koní zmizeli až v 2000. století v důsledku přímého vyhubení lidmi. Navíc v prvních tisíciletích holocénu přetrvávaly malé izolované populace koní i v pásmu lesů (například na středním Uralu) a na dalekém severu Sibiře tento druh přežíval až do příchodu našeho letopočtu (např. například koňské kosti z Taimyru jsou radiokarbonově staré asi XNUMX let) .
Měl podobný osud jako divoký kůň primitivní bizon (obr. 3), také zvyklý žít v rozlehlých otevřených prostranstvích. V pleistocénu byl jedním z nejčastějších zástupců mamutí fauny, jejíž početná stáda se pásla po celé tundrové stepi. Ale s nástupem holocénu se stal extrémně vzácným a jeho malé izolované populace postupně vymřely na severu Evropy, na dalekém severu Sibiře a v Zabajkalsku. Zdá se, že většina bizonů zmizela již před 8000 3000 lety, ale některá refugia přežila až před XNUMX XNUMX lety.
Evropský pleistocénní osel (obr. 4) v době zalednění žil téměř na celém jihu Evropy až po Kavkaz. Ale v holocénu se tento druh stal extrémně vzácným (jeho fosilní kosti pocházející z této doby jsou vzácné), nějakým způsobem přežil na území Krymu, dolního Podněstří a oblasti Azov. Asi před 6000 lety vyhynul osel evropský. Pravděpodobně měl mnoho společných rysů s asijskými osly, což znamená, že preferoval vyprahlou, otevřenou krajinu a jeho vyhynutí je spojeno se zvýšením vlhkosti klimatu.
Čekal podobný osud obří jelen (obr. 5). Toto zvíře, jehož rohy mohly dosahovat čtyřmetrového rozpětí, se v postupujících lesích nemohlo cítit pohodlně. V pleistocénu byli jeleni nalezeni od západní Evropy po Transbaikalii včetně, ale v holocénu se zvíře stalo extrémně vzácným a jeho areál byl roztrhán na malé a široce rozložené části na území moderní lesostepi. Asi před 7000 lety tento druh definitivně vymřel.
Ale ne u všech druhů vedl nástup holocénu ke snížení počtu a plochy jejich stanovišť. Takovou výjimkou byl divoký býk resp tour (obr. 6), obývající lesostepní a částečně lesní zóny Eurasie. Ale již před 2000 lety tento druh zmizel z většiny svého areálu, s největší pravděpodobností kvůli antropogennímu faktoru: přímému vyhubení lidmi, přeměně biotopů zvířat v důsledku ekonomické aktivity a konkurence s dobytkem.
Pižmoň na území Eurasie začal koncem pleistocénu svůj areál redukovat. Několik populací přežilo do holocénu, z nichž všechny žily v arktické zóně. Poslední euroasijský pižmoň vyhynul asi před 2500 lety, ale tento druh nadále existuje v Severní Americe.
Každý z druhů ve studované skupině má tedy svou vlastní historii vymírání: od počátku poklesu počtu, charakteru redukce a fragmentace areálu až po geografickou polohu a biotopický charakter refugia, kde poslední populace vymřel. Totéž platí pro další druhy zvířat, jejichž historii vymírání se vědci zavazují zkoumat. To vše připomíná kousky skládačky, které dosud nebyly poskládány do jediného obrazu hromadného vymírání mamutí fauny, ke kterému přesto došlo. Takové příklady ilustrují, jak roztříštěné dnes zůstávají znalosti o tom, jak se život na naší planetě vyvíjel relativně nedávno, doslova před několika tisíci lety. Aby byl obraz srozumitelnější a celistvější, čeká vědce ještě hodně práce. V budoucnu budeme muset skládat dílky skládačky dohromady.
Studium vymírání různých živočišných druhů v různých časových obdobích může pomoci kontrolovat šíření populací zvířat v moderních podmínkách, zachovat biologickou rozmanitost a bojovat proti invazivním druhům. Existují další články o biomolekulách, které se zabývají tímto aspektem ekologie. Mezi nimi:
- «Globální oteplování dopadá na zobáky„(o tom, jak změna klimatu ovlivňuje životy ptáků) [2];
- «Biokontrola populací v moderním světě„(o nových metodách boje proti škodlivým a invazním druhům) [3];
- «Historický genom krávy Stellerovy vrhá světlo na důvody jejího vyhynutí“(o výsledcích analýzy genomu dávno vyhynulého druhu) [4].
Literatura
- N. A. Plasteeva, V. V. Gasilin, M. M. Devjashin, P. A. Kosintsev. (2020). Holocenní rozšíření a vymírání kopytníků v severní Eurasii. Zool. a.. 99554-568;
- Globální oteplování bije do zobáků;
- Biokontrola populací v moderním světě;
- Historický genom krávy Stellerovy vrhá světlo na důvody jejího vyhynutí;
- Daniel E. Platt, Marc Haber, Magda Bou Dagher-Kharrat, Bouchra Douaihy, Georges Khazen, et. kol.. (2017). Mapování postglaciálních expanzí: Obyvatelé jihozápadní Asie. Sci Rep. 7.
