Для нечеловеческих животных, таких как лоси, ситуация не менее сложна. Взрослый лось должен съедать около 40 фунтов растительности в день, чтобы поддерживать себя. Тем не менее, несмотря на потребность в ежедневном потреблении большого количества пищи, лоси не едят все, с чем сталкиваются. Вместо этого лоси гораздо более избирательны, чем это очевидно, при принятии решения о том, какие виды растений употреблять в пищу.
Сара Хой, доцент-исследователь, и Джон Вучетич, выдающийся профессор Школы лесных ресурсов и экологических наук Мичиганского технологического университета, в сотрудничестве с учеными Геологической службы США (USGS) и Университета Вайоминга разработали метод анализа, почему лоси предпочитают есть то, что они делают, как их выбор меняется в присутствии хищников и как рацион лося на самом деле влияет на стабильность целых экосистем.
Результаты представлены в статье «Отрицательное частотно-зависимое поведение при поиске пищи у универсальных травоядных (Alces alces) и его стабилизирующее влияние на динамику пищевой сети», опубликованное в Journal of Animal Ecology.
"Исследование показывает, что то, что вы думаете, является простым решением – что есть – это сложный процесс, который зависит от многих факторов окружающей среды, таких как, насколько распространены типы пищи, насколько вероятно, что лось будет убит хищником. и как трудно передвигаться и искать пищу из-за глубокого снега ", – сказал Хой. "Лоси съедают более 40 фунтов каждый день. Можно было бы подумать, что если бы у вас были такие диетические требования, вы бы набили лицо всем, что сможете найти, но, похоже, это не так."
"То, что можно считать маленьким, даже тривиальным, – то, что лоси предпочитает есть, – похоже, оказывает стабилизирующее влияние на всю пищевую сеть."- Сара Хой, доцент-исследователь
Преимущество лося в том, что он тратит время на поиск и употребление в пищу относительно редких видов растений, – это хорошо сбалансированная диета, требующая питательных веществ, которые могут быть найдены только в этих более редких растениях. Многие растения также содержат химические вещества, которые в больших количествах токсичны для лосей, а это означает, что лоси могут их проглотить только в ограниченных количествах. Однако лось, чей вкус слишком проницателен, платит цену; цена слишком большого внимания к редким растениям – это время, потраченное на поиск.
Кроме того, лось в поисках деликатеса может быть более вероятной целью для волка.
«У лося есть выбор: есть редкие продукты с риском недоедания в целом или есть то, что чаще всего встречается в лесу, рискуя пропустить хорошо сбалансированную диету», – сказал Хой. "До сих пор мы не знали, как лоси справляются с этим выбором."
Поляризованные корма и математика
Проанализировав под микроскопом поляризованного света лосиный помет за десятилетие – метод, известный как микрогистология, который дополнительно исследуется в блоге о науке и исследованиях Michigan Tech, – чтобы определить, что именно лоси едят на острове Рояль, исследователи пришли к выводу, что лоси предпочитали есть то, что было относительно редко в их домашнем ареале. Если пихтовый бальзам встречается редко, они его предпочитают; если пихта бальзамическая, они проявляют меньшее предпочтение – во многих случаях даже отказываются от нее, чтобы найти менее распространенное растение. Однако лоси стали менее привередливы в еде в годы, когда был высок риск быть убитыми волками, и в годы, когда глубокий снег, вероятно, затруднял лосям передвижение и поиск пищи.
Объединив доказательства многолетних кропотливых полевых исследований с математической моделью, представляющей систему острова Рояль, Хой и ее коллеги-ученые смогли сделать выводы о том, почему важно, чтобы лоси были разборчивыми в еде в контексте экосистемы.
Введите Ронгсонг Лю, доцент математики Университета Вайоминга.
Лю построила математическую модель пищевой цепочки, которая, по ее словам, «демонстрирует, что стратегии выборочного кормодобывания лося могут иметь важный стабилизирующий эффект на динамику сообщества и обеспечивать полезную основу для оценки влияния других аспектов кормового поведения на стабильность сообщества."
Модель дополнительно демонстрирует силу взаимосвязей на трех трофических уровнях ландшафта острова Рояль: растительность, травоядное животное, хищник.
«Математическая модель – это способ проверить, насколько важны модели поведения лосей, которые мы наблюдали, для сообщества в целом», – сказал Хой. "Лоси могут изменить свой рацион в ответ на суровую зиму или высокий риск быть убитыми волками, но насколько это важно для экосистемы?"
Дон ДеАнгелис, эколог-исследователь Геологической службы США, работал с Лю над разработкой и анализом моделей травоядных животных бореальных лесов, включая лосей. Одним из факторов, влияющих на то, что лось предпочитает есть, являются вышеупомянутые токсины в определенных растениях и то, как эти токсины могут эффективно искажать рацион лося в сторону лучшего общего баланса.
«Данные предполагали, что лоси намеренно ограничивали потребление хвойной растительности, а также, что этот эффект был связан с уровнем других условий окружающей среды, вероятно, с уровнем хищничества волков», – сказал ДеАнгелис. «Моя роль заключалась в том, чтобы работать с Лю, чтобы преобразовать то, как мы думаем, что волки, лоси и лесная растительность взаимодействуют друг с другом, в математические уравнения, а затем использовать эти уравнения для построения модели, отражающей способ работы экосистемы острова Рояль."
Экологическая теория указывает на то, что простые пищевые цепи, такие как в национальном парке Айл-Рояль, склонны к исчезновению. Там, где есть один хищник – волки – и одно травоядное животное – лось, который питается двумя основными видами растений: лиственными и хвойными деревьями, – могут наблюдаться беспорядочные потоки популяций.
Однако Хой, Вучетич и его коллеги обнаружили, что поведение лося при кормлении может быть одним из факторов, способствующих сохранению устойчивости волков, лосей и различных видов деревьев в пищевой цепи.
Эта отличительная комбинация теоретических моделей и полевых наблюдений из исследования хищников и жертв на острове Рояль дает экологам больше информации о том, как и почему популяции, как правило, сохраняются там, где основные теории экологии в противном случае предполагают, что они не должны этого делать.