Африканская "машина времени": что заставляет постояно мигрировать антилоп гну, зебр и газелей в Серенгети

Экосистема Серенгети в Танзании похожа на машину времени. Будучи одной из последних в мире сохранившихся полностью нетронутых пастбищных экосистем, она дает представление о том, как могли выглядеть такие в Австралии, Евразии и Америке, когда сообщества крупных пасущихся млекопитающих свободно бродили по этим континентам.

Во время позднего плейстоцена, который длился от 129 000 до 11 700 лет назад и который иногда называют «ледниковым периодом», популяции этих пасущихся животных исчезли по всему миру.

Но эти популяции оставили свой след: влияние, которое они оказали на растительные сообщества. Животные и растения влияют на эволюцию друг друга. Эти эффекты заметны и продолжаются в Серенгети. Одним из примеров этого является одна из последних великих миграций травоядных животных на Земле – зебр, антилоп гну и газелей Томсона в Национальном парке Серенгети на севере Танзании.

С начала 1970-х годов появились различные теории о том, что объясняет порядок и время появления трех основных миграций травоядных Серенгети. Всегда ли сначала зебры, затем антилопы гну, а затем газели? Это из-за конкуренции за лучшую еду? Или риска быть съеденным хищниками? Какие преимущества получают мелкие травоядные животные, следуя за более крупными травоядными? 

Теперь мы считаем, что у нас есть ответ. В нашем новом исследовании, опубликованном в журнале Science, мы сообщаем, что большие стада, проносящиеся по лугам Танзании в синхронизированных миграционных волнах, накладывающихся друг на друга, на которые  влияют пожары и дожди.

Наши результаты могут помочь защитникам природы управлять мигрирующими популяциями травоядных, особенно в связи с тем, что они сталкиваются с будущими угрозами из-за антропогенного изменения климата.

Различные гипотезы

Серенгети состоит из Национального парка Серенгети, Масаи Мара в Кении и нескольких небольших охраняемых территорий. Это тропическая саванна, в которой преобладает трава. Колючие акации редко разбросаны по лугам.

За последние пять десятилетий появилось несколько конкурирующих гипотез о миграции серенгетов.

В 1971 году Ричард Белл, ведущий исследователь в области экологии и сохранения африканских саванн, описал миграцию Серенгети как «пастбищную сукцессию». Во время этого годичного похода африканские травоядные перемещаются по экосистеме размером с Лесото (около 30 355 км²) в зависимости от размера тела.

В его описании зебры стоят на первом месте. Антилопы гну следуют примерно через восемь недель. И, примерно через восемь недель, газели Томсона следуют за ними. В описании миграция изображалась как гигантская игра, в которой нужно следовать за лидером, более мелкие травоядные получают выгоду от следования за более крупными травоядными. Зебры (а затем и антилопы гну) пасутся самыми высокими, низкокачественными компонентами травы. Это обнажает более питательные ткани травы ближе к земле и способствует отрастанию свежих, высококачественных тканей листьев.

Посетив пастбищный участок через несколько недель после того, как их выпасли более крупные травоядные животные, более мелкие травоядные, которым требуется больше белка на единицу массы тела, могут получать лучшее питание.

В годы, последовавшие за основополагающей статьей Белла, появились другие конкурирующие гипотезы, которые также могли объяснить модели передвижения мигрирующих травоядных из Серенгети.

Антилопы гну и зебры в Серенгети. Томас Моррисон

Некоторые авторы утверждали, что конкуренция между пасущимися видами объясняет порядок миграции, определяемой размером тела. Энтони Синклер из Университета Британской Колумбии, например, утверждал, что антилопы гну из-за своего огромного размера популяции и способности уменьшать высоту растительности вытесняют зебр в конкуренции за пищу. Это вынуждает зебр искать более высокую растительность, чтобы удовлетворить свои потребности в энергии. Согласно гипотезе конкуренции, зебры мигрируют впереди антилоп гну, потому что они постоянно должны идти вперед, чтобы получать обильный корм, чтобы их не оставили голодать позади огромных стад антилоп гну.

Наконец, смешанное стадное поведение, иногда наблюдаемое во время миграции, было представлено в качестве стратегии борьбы с хищниками, которая снижает риск гибели от крупных хищников, таких как львы, гепарды и леопарды. Эта гипотеза утверждает, что если травоядные должны перемещаться в поисках корма, они должны делать это группами, содержащими другие виды, чтобы уменьшить свои шансы быть убитыми хищниками.

Прорыв

Масштабы миграции (около двух миллионов животных), включающей большие популяции травоядных животных и огромный пространственный след, сделали практически невозможным явную проверку этих гипотез.

Затем, в 2010 году, Крейг Пэкер из Университета Миннесоты запустил смелый проект по установке 200 фотоловушек в центре Серенгети. На сегодняшний день база данных фотоловушек Серенгети предлагает самое продолжительное исследование фотоданных в Африке. Это одна из самых значительных пространственно-временных баз данных о заселении, перемещениях и выборе местообитаний травоядных животных, из когда-либо собранных.

В это же время Грант Хопкрафт из Университета Глазго прикреплял спутниковые ошейники GPS к мигрирующим антилопам гну и зебрам, чтобы отслеживать передвижения животных.

Спутники, управляемые НАСА, предоставляли данные о росте растительности и пожарах, на которые животные реагируют из года в год.

Наконец, лаборатория Роба Прингла в Принстоне стала пионером новой технологии, которая опирается на данные о последовательностях ДНК из фекалий отдельных травоядных животных. Это открыло дверь для количественной оценки рациона травоядных животных во времени и пространстве.

Сочетание наблюдений с помощью фотоловушек и нескольких сезонных данных о питании и GPS-ошейниках позволило мне и моим коллегам впервые в явном виде протестировать механизмы, предложенные для контроля миграции Серенгети.

Наше исследование

Мы сделали несколько важных выводов.

Во-первых, движение мигрирующих травоядных лишь поверхностно соответствовало классическим предсказаниям пастбищной сукцессии. Вместо того, чтобы находиться на расстоянии нескольких месяцев друг от друга, как заметил Белл, зебры и антилопы гну путешествовали ближе друг к другу, чем ожидалось. Они также часто пересекались во время миграции. Газели Томсона следовали за более крупными мигрантами примерно на три недели. Это согласуется с классическими предсказаниями о сукцессии выпаса скота и облегчении кормления, но в течение более короткого окна, чем сообщал Белл.

Во-вторых, статистический анализ, проведенный профессором Университета Уэйк-Форест Стейси Хеплер, выявил пространственные связи между газелями Томсона и антилопами гну, которые были сильны в годы с большим количеством осадков и ослабевали в годы с широкомасштабными пожарами. Это укрепило доказательства в пользу облегчения добывания пищи в конце миграции.

Перемещения отдельных  зебр и антилоп гну с  GPS-ошейниками продемонстрировали поразительную закономерность: зебры постоянно выбирали места обитания вдали от антилоп гну, особенно в засушливый год. Антилопы гну, однако, были безразличны к местонахождению зебр во время выбора среды обитания. Анализ рациона питания показал сильное потребление травы и значительное совпадение между зебрами и антилопами гну. А газели Томсона потребляли в основном цветущие растения, которые стали доступны только после того, как более крупные травоядные вытеснили высокие травы.

Экосистема Серенгети похожа на машину времени. Томас Моррисон

В совокупности полученные результаты позволяют предположить существование механизма многовидовой миграции «тяни-толкай». Зебры опережают антилоп гну из-за негативных последствий конкуренции. Более мелкие газели Томсона следуют за более крупными травоядными, чтобы получить доступ к высококачественному корму. Осадки усиливают эту связь, стимулируя продуктивность травы и создавая большую зависимость мелких травоядных животных от добычи пищи более крупными травоядными. Пожары, однако, ослабляет ассоциацию, сжигая растительность и открывая полог травы для более мелких травоядных.

Общие сведения о популяциях травоядных животных

Если защитники природы собираются защитить оставшиеся популяции травоядных животных или восстановить те, которые исчезли, они должны иметь фундаментальное понимание того, как они функционируют и что способствует их стабильности. Мы надеемся, что уроки, извлеченные из этого исследования, помогут в этом.

1. Т. Майкл Андерсон

   Профессор биологии, Университет Уэйк-Форест

Источник