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滅絕的回聲：揭示哺乳動物未來挑戰的新方法

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滅絕的回聲：揭示哺乳動物未來挑戰的新方法


東非食草巨型動物的環境條件和生物多樣性的黃土回歸趨勢 。鳴謝:自然通訊(2023) 。DOI: 10.1038/s41467-023-39480-8
據喬治亞理工學院（凱瑟琳·巴茲勒）：大型哺乳動物在生態系統中扮演著至關重要的角色 。它們創造棲息地 ， 充當獵物，幫助植物茁壯成長，甚至影響野火的燃燒方式 。但是現在，不到一半的生活在5萬年前的大型哺乳動物物種今天仍然存在，并且那些仍然存在的物種由于日益加劇的氣候變化和人類活動而面臨滅絕的威脅 。
雖然哺乳動物的滅絕被很好地記錄下來，但很少有研究探討這些損失對哺乳動物群落與其環境相互作用的微妙方式的影響 。佐治亞理工學院的研究人員正在使用一種新的方法來研究哺乳動物在環境中的功能在過去是如何受到威脅的，以及它們在未來可能面臨的挑戰 。
生物科學學院副教授兼空間生態學和古生物學實驗室負責人珍妮·麥奎爾(Jenny McGuire)和研究生丹尼爾·勞爾(Daniel Lauer)回顧了數百萬年前的歷史 ， 觀察了東非食草動物在面臨生物多樣性喪失的情況下，它們與環境的關系如何以及為什么會隨著時間和空間發生變化 。
他們使用一種新的方法來建立模型，顯示特定的哺乳動物特征——如體重和牙齒形狀——如何隨著時間的推移隨著環境的變化而演變 ， 揭示了導致生物多樣性損失的因素以及這種損失如何影響哺乳動物群落的功能 。他們的方法提供了一種新的策略，用于調查生態變化的影響，并優先保護努力，以幫助哺乳動物群落在未來繁榮發展 。
他們的研究論文發表在《自然通訊》雜志上 。
梳理數據
研究人員開始研究來自東非186個地點的數據 。這些數據包含了200多種滅絕的和48種現代食草動物物種(包括非洲象、長頸鹿和河馬)的記錄 ， 顯示了每個物種在過去740萬年的特定時間點生活在哪里和什么時候 。
數據顯示，非洲東部的哺乳動物生物多樣性在大約500萬年前開始下降 。它還揭示了生物多樣性下降的各個方面發生在多個時間點，滅絕與環境變化和早期人類的出現相吻合 。但是麥奎爾和勞爾想知道更多 。
勞爾說:“我們想知道，如果我們調查哺乳動物的身體特征是如何隨著環境的變化而變化的，而不是僅僅看它們的生物多樣性模式，我們會發現什么這很重要 ， 因為如果一個哺乳動物物種擁有非常適合其環境的特征，它就能更好地為該環境的功能做出貢獻 。但是，如果情況不是這樣 ， 環境可能無法發揮應有的作用 。"
為了描繪一幅更完整的畫面，他們需要從不同的角度來審視生物多樣性 。這需要一種新的方法 ， 這導致他們采用一種被稱為生態計量學的方法 。
生態計量學是一種研究動物群落所處的環境條件(如天氣和植被)與動物功能特征(影響其生物表現的特征)之間關系的方法 。該團隊選擇關注三個特征:體重、牙齒高度和loph計數(臼齒脊的數量) 。
這些特征中的每一個都表現出一種關系，這種關系基于環境中草本植物相對于木本植物的主導程度 。例如 ， 如果一個物種有更高的牙齒，它可以更持久地消耗草原的磨蝕性草植被 。牙齒較短的物種更適合吃柔軟的木本植物，比如灌木 。
對于這三種特質中的每一種，他們都建立了一個特質-環境關系的模型 。他們使用性狀數據來估計隨著時間的推移每個哺乳動物群落中周圍的植被是什么樣的，特別是樹木和灌木相對于草地的百分比 。
“使用我們的模型 ， 我們能夠利用哺乳動物群落中出現的特征信息來估計周圍的植被是什么樣子的，”勞爾說 ?！耙驗檫@些群落存在于不同的時間點 ， 這使我們能夠觀察哺乳動物與環境的關系如何隨著時間的推移而保持一致 。"
分析中斷
使用他們的生態測量框架，研究人員發現了大約170萬年前和之后發生的哺乳動物生物多樣性下降之間的關鍵差異 。雖然生物多樣性在大約500萬年前開始下降，但性狀-環境關系仍然保持一致 。
他們的分析表明，早期的生物多樣性喪失是物種適應草原環境或跨地理追蹤其偏好環境的結果 。簡而言之 ， 這些生物多樣性的喪失并不一定會對哺乳動物群體在其環境中正常運作的能力產生任何負面影響 。
但是后來，大約170萬年前，當氣候變得更加干旱和多變，樹木覆蓋率下降到35%以下時 ， 一個重大的轉變發生了 。物種的數量和種類迅速減少，同時特征與環境的關系也受到嚴重破壞 。研究人員的發現表明 ， 與以前的生物多樣性損失不同，過去170萬年發生的生物多樣性損失可能威脅到許多哺乳動物物種在當地環境條件下的良好功能 。
“我們的發現令我們著迷，因為我們能夠區分正在發生的不同生物多樣性損失及其影響，”勞爾說 。"這項工作強化了一個觀點 ， 即并非所有的生物多樣性損失都是一樣的."
保護弱勢群體
他們的發現對未來可能影響哺乳動物的環境和氣候變化類型具有重要意義 。在過去 ， 當變化是漸進的，野生動物能夠在景觀上自由移動時，它們可以很容易地適應這些環境條件 。
現在，柵欄、道路和城市對野生動物棲息地的分割有可能限制野生動物適應當今快速環境變化的能力 。當今氣候的快節奏和日益增加的可變性加劇了這種情況，使動物面臨失去在當地環境中正常運作能力的風險 。
展望未來 ， 該團隊的分析可以揭示哪些哺乳動物群落應該在未來的保護工作中優先考慮 。該研究表明，在所有正在經歷生物多樣性喪失的社區中，應優先考慮那些面臨最大風險的社區——對這些社區來說，未來的生物多樣性喪失將深刻影響其正常運作的能力 。
“通過研究過去，我們可以非常清楚地了解動物是如何對先前的環境變化做出反應的，”McGuire說 ?！拔覀冇媱澟c保護工作者合作，利用我們的發現制定明智的策略來保護最危險的哺乳動物群落 ?！?br/>