Forskning publicerad denna vecka i Science ger den tydligaste bilden hittills av de återklangande konsekvenserna av landdäggdjurs nedgång på näringsnät under de senaste 130 000 åren.

Det är ingen vacker bild.

"Medan cirka 6% av landdäggdjuren har dött ut under den tiden, uppskattar vi att mer än 50% av däggdjurens matnätlänkar har försvunnit", säger ekologen Evan Fricke, huvudförfattare till studien. "Och de däggdjur som mest sannolikt kommer att minska, både förr och nu, är nyckeln till komplexiteten i däggdjurens matnät."

En näringsväv innehåller alla länkar mellan rovdjur och deras byten i ett geografiskt område. Komplexa näringsvävar är viktiga för att reglera populationer på ett sätt som tillåter fler arter att samexistera, vilket stödjer ekosystemets biologiska mångfald och stabilitet. Men djurnedgångar kan försämra denna komplexitet och undergräva ekosystemets motståndskraft.

Även om nedgången av däggdjur är ett väldokumenterat inslag i den biologiska mångfaldskrisen – med många däggdjur som nu är utrotade eller kvarstår i en liten del av sina historiska geografiska områden – har det inte varit klart hur mycket dessa förluster har försämrat världens näringsnät.

För att förstå vad som har gått förlorat från matnät som länkar samman landdäggdjur ledde Fricke ett team av forskare från USA, Danmark, Storbritannien och Spanien i att använda de senaste teknikerna från maskininlärning för att avgöra "vem åt vem" för 130 000 år sedan till idag. Fricke genomförde forskningen under ett fakultetsstipendium vid Rice University och är för närvarande forskare vid Massachusetts Institute of Technology.

Med hjälp av data om moderna observationer av interaktioner mellan rovdjur och bytesdjur, tränade Fricke och kollegor sin maskininlärningsalgoritm för att känna igen hur egenskaperna hos arter påverkade sannolikheten för att en art skulle byta en annan. När den väl tränats kan modellen förutsäga interaktioner mellan rovdjur och bytesdjur mellan par av arter som inte har observerats direkt.

"Det här tillvägagångssättet kan berätta för oss vem som äter vem idag med 90% noggrannhet", säger risekolog Lydia Beaudrot, studiens seniorförfattare. "Det är bättre än tidigare tillvägagångssätt har kunnat göra, och det gjorde det möjligt för oss att modellera interaktioner mellan rovdjur och bytesdjur för utdöda arter."

Forskningen erbjuder en aldrig tidigare skådad global syn på näringsväven som länkade istidens däggdjur, sa Fricke, såväl som hur födonät skulle se ut idag om sabeltandade katter, gigantiska marksengångare, pungdjurslejon och ulliga noshörningar fortfarande strövade tillsammans med överlevande däggdjur .

"Även om fossiler kan berätta för oss var och när vissa arter levde, ger denna modellering oss en rikare bild av hur dessa arter interagerar med varandra," sa Beaudrot.

Genom att kartlägga förändringar i näringsnät över tid avslöjade analysen att näringsnät över hela världen kollapsar på grund av djurens nedgång.

"Modelleringen visade att matnät från landdjur har försämrats mycket mer än vad som skulle förväntas om slumpmässiga arter hade dött ut," sa Fricke. "Istället för motståndskraft under utrotningstryck visar dessa resultat en kollaps av matväv i slow motion orsakad av selektiv förlust av arter med centrala näringsvävsroller."

Studien visade också att allt inte är förlorat. Medan utdöende orsakade ungefär hälften av de rapporterade nedgångarna i näringsväven, berodde resten på sammandragningar i de geografiska utbredningsområdena för befintliga arter.

"Att återställa dessa arter till deras historiska utbredningsområde har stor potential att vända dessa nedgångar," sa Fricke.

Han sa att ansträngningar för att återställa inhemska rovdjur eller bytesarter, såsom återinförandet av lodjur i Colorado, europeisk bison i Rumänien och fiskare i delstaten Washington, är viktiga för att återställa komplexiteten i näringsväven.

"När ett djur försvinner från ett ekosystem, återkommer dess förlust över nätet av anslutningar som länkar samman alla arter i det ekosystemet," sa Fricke. "Vårt arbete presenterar nya verktyg för att mäta vad som har gått förlorat, vad mer vi kan förlora om hotade arter utrotas och den ekologiska komplexitet vi kan återställa genom artåterhämtning." + Utforska vidare

Försvunna fåglar och däggdjur betyder undergång för vissa växter