Распространявшиеся за счет гомфотериев чилийские растения так и не оправились от их вымирания
Ученые подтвердили гипотезу, согласно которой вымирание в конце плейстоцена большинства крупных растительноядных млекопитающих Южной и Центральной Америки навредило многим видам местных растений, семена которых они распространяли. Основываясь на анализе изотопного состава, зубного камня и микроизноса коренных зубов гомфотериев Notiomastodon platensis, найденных в центральной части Чили, исследователи продемонстрировали, что эти вымершие хоботные регулярно поедали плоды. Таким образом, они участвовали в распространении семян. При этом виды растений из Центрального Чили, которые, судя по характеристикам плодов, расселялись за счет гомфотериев и другой вымершей мегафауны, в наши дни не могут эффективно распространяться и сталкиваются с повышенным риском вымирания. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Nature Ecology & Evolution.
Гипотезу о том, что после вымирания мегафауны в Южной и Центральной Америке многие местные растения лишились распространителей семян, впервые высказали в 1982 году эколог Дэниэл Дженсен (Daniel Janzen) и палеонтолог Пол Мартин (Paul Martin). С тех пор эта идея приобрела широкую популярность (кроме того, были сделаны предположения, что с похожей проблемой столкнулись растения из других регионов, где в конце плейстоцена и голоцене вымерли крупные растительноядные животные; например, из Северной Америки, Австралии, Новой Зеландии и с Мадагаскара), Тем не менее, до сих пор у ученых не было прямых доказательств, что вымершие представители центрально- и южноамериканской мегафауны действительно регулярно поедали плоды — и что исчезновение этих животных повысило вероятность вымирания каких-либо видов растений.
Команда биологов под руководством Клаудио Латорре (Claudio Latorre) из Института экологии и биоразнообразия в Сантьяго решила поискать аргументы в пользу гипотезы Дженсена и Мартина. Исследователи сосредоточили внимание на гомфотериях Notiomastodon platensis — крупных хоботных весом более четырех тонн, которые жили почти по всей Южной Америке вплоть до вымирания в конце плейстоцена. Считается, что эти животные питались в основном листьями; однако в теории они также могли поедать плоды и участвовать в распространении семян.
Чтобы уточнить рацион N. platensis, Латорре и его коллеги изучили 96 коренных зубов этих хоботных, найденных в центральной части Чили. На первом этапе авторы проанализировали состав изотопов углерода в этих образцах. Полученные данные сравнили с изотопным составом зубов ныне живущих млекопитающих и тканей современных растений. Основываясь на низком значении показателя δ13C, исследователи пришли к выводу, что на юге Центрального Чили N. platensis жили в густых лесах и питались в основном листьями C3-фотосинтезирующих деревьев и кустарников. Напротив, на севере этого региона гомфотерии населяли мозаичный ландшафт и дополняли диету из листьев С4-фотосинтезирующими растениями, такими как злаки. Таким образом, у этих хоботных была возможность кормиться плодами.
На следующем этапе исследователи проанализировали 60 образцов зубного камня N. platensis. В 27 из них были обнаружены прямые указания на кормление семенами и плодами: крахмальные зерна, каменистые клетки и игольчатые кристаллы моногидрата оксалата кальция. Авторам, в частности, удалось продемонстрировать, что гомфотерии поедали семена бобовых и бамбука из рода Chusquea, а также плоды пальмы юбеи чилийской (Jubaea chilensis). При анализе микроизноса коренных зубов N. platensis было выявлено большое количество ямок и сравнительно немного царапин, что указывает на рацион, состоящий в основном из листьев. При это многие ямки представляют собой проколы — это свидетельство частого потребления плодов и твердых семян.
Таким образом, Латорре и его коллегам удалось обнаружить первые прямые свидетельства, что вымершие представители южноамериканской мегафауны регулярно кормились плодами. После этого авторы перешли к проверке второго следствия из гипотезы Дженсена и Мартина, согласно которому вымирание крупных животных в Южной и Центральной Америке навредило растениям, семена которых они распространяли. Для этого исследователи составили выборку из растений Центрального Чили, которые, судя по характеристикам их плодов, могли распространяться гомфотериями и другими ныне вымершими крупными травоядными. Затем они оценили, какая их доля находится под угрозой исчезновения.
Оказалось, что среди растений из Центрального Чили, которые, возможно, расселялись за счет мегафауны, 40 процентов видов относятся к числу уязвимых (Vulnerable, VU), вымирающих (Endangered, EN) или находящихся на грани полного исчезновения (Critically Endangered, CR). Среди них уже упомянутая юбея чилийская, а также Beilschmiedia miersii, Geoffroea decorticans, Gomortega keule и Trichocereus chilensis. Для сравнения, среди плодоносящих растений этого же региона, чьи семена, скорее всего, не распространялись мегафауной, доля угрожаемых видов в четыре раза ниже (около 10 процентов). Авторы заключают, что без гомфотериев и других крупных травоядных многие зависевшие от них растения из Центрального Чили перестали эффективно расселяться, что привело к сокращению ареалов и генетического разнообразия и сделало их более уязвимыми перед последствиями человеческой деятельности. Хотя, судя по данным из других стран Южной Америки, травоядные и всеядные животные среднего размера могут частично заменить вымершую мегафауну в качестве распространителей семян, в центральной части Чили этого не происходит.