Manusia mengganggu fitur fundamental ekosistem berusia 66 juta tahun – ‘Ini tidak pernah terjadi’

Rasio antara ukuran makanan dan ukuran makanan ditemukan di waktu yang dalam, beberapa kelompok vertebrata.

Hubungan berbentuk U antara pola makan dan ukuran pada mamalia darat modern juga bisa berarti “universal,” menurut sebuah studi baru, karena hubungan tersebut berlangsung setidaknya 66 juta tahun dan di berbagai kelompok vertebrata.

Sudah beberapa dekade sejak ahli ekologi menyadari bahwa merencanakan rasio ukuran makanan mamalia darat menghasilkan kurva berbentuk U ketika mamalia ini disejajarkan dengan gradien tanaman-ke-protein. Seperti yang ditunjukkan kurva ini, herbivora herbivora di paling kiri dan karnivora karnivora di paling kanan cenderung tumbuh jauh lebih besar daripada omnivora omnivora dan invertebrata di tengah.

Namun, hingga saat ini, hampir tidak ada penelitian yang mencari pola di luar mamalia atau zaman kontemporer. Dalam sebuah studi baru, para peneliti dari Universitas Nebraska-Lincoln dan institusi di empat benua telah menyimpulkan bahwa pola tersebut sebenarnya kembali ke masa lalu dan berlaku untuk burung darat, reptil dan bahkan ikan air asin.

Namun, penelitian ini juga menunjukkan bahwa kepunahan yang disebabkan manusia dari herbivora dan karnivora terbesar menyebabkan gangguan pada komponen yang tampaknya mendasar dari ekosistem masa lalu dan sekarang, dengan efek yang berpotensi tidak dapat diprediksi.

“Kami tidak yakin apa yang akan terjadi karena itu belum pernah terjadi sebelumnya,” kata Will Gearty, peneliti pascadoktoral di Nebraska dan rekan penulis studi tersebut, yang diterbitkan 21 April di jurnal Nature Ecology and Evolution. “Tetapi karena sistem telah berada dalam keadaan yang tampaknya sangat stabil untuk waktu yang sangat lama, pertanyaannya adalah apa yang mungkin terjadi jika mereka meninggalkan keadaan itu.”

Ukuran lebih besar, ukuran lebih kecil

Sejarah evolusi dan ekologi spesies hewan dapat diceritakan sebagian melalui pengaruh pola makan dan ukuran yang saling terkait, kata Gearty. Pola makan suatu spesies menentukan pengeluaran energinya, yang pada gilirannya mendorong pertumbuhan dan pada akhirnya membantu menentukan ukurannya. Namun, ukuran ini juga dapat membatasi kualitas dan kuantitas makanan yang tersedia bagi suatu spesies, bahkan ketika ukuran tersebut menetapkan ambang batas kualitas dan kuantitas yang dibutuhkan untuk kelangsungan hidup.

“Kamu bisa menjadi sebesar makananmu,” kata Gearty. “Pada saat yang sama, Anda sering kali sebesar yang Anda butuhkan untuk menangkap dan memproses makanan Anda. Jadi ada interaksi evolusioner.”

Gambar yang menggambarkan hubungan berbentuk U antara makanan dan ukuran (atau massa, dalam kilogram) pada mamalia darat. Area abu-abu dari batang mewakili spesies yang saat ini terancam punah, sedangkan area putih mewakili spesies yang sudah punah. Kredit foto: Ekologi dan Evolusi Alami / Alam Pegas

Karena pola makan nabati herbivora relatif miskin nutrisi, mereka sering tumbuh besar-besaran untuk menutupi lebih banyak tanah untuk mencari lebih banyak makanan — dan untuk mengakomodasi saluran pencernaan yang panjang dan kompleks yang mengekstrak nutrisi maksimum darinya. Karnivora, di sisi lain, harus tumbuh cukup besar untuk mengimbangi dan mengalahkan herbivora ini. Meskipun menu prasmanan omnivora biasanya membuat perut mereka kenyang, permintaan energi mereka yang tinggi membuat mereka umumnya fokus pada kacang-kacangan, serangga, dan makanan kecil berenergi tinggi lainnya. Dan sementara pemakan terbalik terutama menikmati mangsa yang kaya protein, sifat kecil mangsa ini, dikombinasikan dengan persaingan ketat dari banyak pemakan terbalik lainnya, menurunkan mereka ke ukuran terkecil dari semuanya.

Hasil akhirnya: distribusi berbentuk U dari ukuran tubuh rata-rata dan maksimum pada mamalia. Untuk menganalisis generalisasi pola ini di zaman modern, tim mengumpulkan data ukuran tubuh untuk sejumlah besar spesies yang masih hidup: 5.033 mamalia, 8.991 burung, 7.356 reptil, dan 2.795 ikan.

Meskipun pola itu tidak ada pada mamalia laut dan burung laut, kemungkinan karena tuntutan kehidupan air yang unik, pola itu muncul pada kelompok vertebrata lain – reptil, ikan air asin, dan burung darat – yang dipelajari oleh tim. Pola tersebut bahkan berlaku di berbagai bioma—misalnya, hutan vs. padang rumput vs. gurun, atau Atlantik tropis vs. Pasifik Utara yang beriklim sedang—saat menganalisis mamalia darat, burung darat, dan ikan air asin.

“Menunjukkan bahwa ini ada di semua kelompok yang berbeda ini menunjukkan bahwa itu adalah sesuatu yang mendasar bagaimana vertebrata memanen energi, bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain, dan bagaimana mereka hidup berdampingan,” kata rekan penulis Kate Lyons, asisten profesor ilmu kehidupan di Nebraska. . “Kami tidak tahu apakah itu perlu – mungkin ada cara lain untuk mengatur komunitas vertebrata dalam hal ukuran tubuh dan pola makan – tapi itu pasti cukup.”

Tetapi para peneliti juga tertarik pada berapa lama kurva U bisa bertahan. Jadi mereka menganalisis fosil dari 5.427 spesies mamalia, beberapa berasal dari zaman prasejarah kapur Periode 145 juta sampai 100 juta tahun yang lalu. Lyons dan rekan awalnya mengumpulkan data fosil sebagai bagian dari a Studi Kepunahan Mamalia Besar 2018 di tangan manusia dan nenek moyang mereka yang terbaru.

“Sepengetahuan saya, ini adalah studi paling komprehensif tentang evolusi ukuran tubuh, dan khususnya nutrisi, pada mamalia dari waktu ke waktu,” kata Gearty.

Kurva U terbukti kembali setidaknya 66 juta tahun, ketika dinosaurus non-unggas baru saja dimusnahkan, tetapi mamalia belum melakukan diversifikasi ke kelas hewan yang dominan seperti sekarang ini.

“Sangat menarik dan sangat mengesankan,” kata Gearty, “untuk melihat bahwa hubungan ini tetap ada bahkan ketika ada hewan dominan lain di sekitarnya.”

“Kami menduga itu benar-benar ada sebagai kelompok sejak munculnya mamalia.”

Bentuk hal-hal yang akan datang

Setelah membuat katalog kurva U saat ini dan masa lalu, Gearty, Lyons dan rekan-rekan mereka mengalihkan perhatian mereka ke masa depan, atau kemungkinan ketidakhadirannya. Ukuran rata-rata herbivora dan omnivora telah turun sekitar 100 kali lipat sejak munculnya Neanderthal homo sapiens Selama beberapa ratus ribu tahun terakhir, tim melaporkan, ukuran karnivora telah turun sekitar 10 kali lipat selama rentang waktu yang sama. Akibatnya, kurva U yang lama mulai terlihat rata, kata Gearty.

Dengan pemikiran tersebut, tim telah memproyeksikan peluang lebih dari 50% bahwa beberapa mamalia besar dan menengah – termasuk harimau dan badak Jawa, yang keduanya menganggap manusia sebagai satu-satunya predator mereka – akan punah dalam 200 tahun ke depan. Kepunahan yang diprediksi ini hanya akan memperburuk gangguan kurva U, kata para peneliti, terutama sejauh hilangnya herbivora besar dapat memicu atau mempercepat hilangnya karnivora besar yang memburu mereka.

“Sangat mungkin bahwa jika kita mengambil beberapa hewan ini dari atas[kurva U]dan meruntuhkan beberapa rentang ukuran tubuh ini, kita akan mengubah cara pembagian energi,” sebut Gearty. “Ini mungkin bisa memiliki efek mendasar pada lingkungan dan ekosistem secara keseluruhan.”

Para peneliti menyimpulkan bahwa mungkin juga penurunan ukuran tubuh mamalia yang akan datang bahkan dapat melampaui penurunan yang belum pernah terjadi sebelumnya yang diamati selama beberapa ratus ribu tahun terakhir.

“Di seluruh literatur ekologi, Anda melihat orang berspekulasi bahwa ekosistem sekarang kurang stabil dan kurang tangguh dan lebih rentan runtuh,” kata Lyons. “Saya pikir ini hanya bukti lebih lanjut bahwa ini memang bisa terjadi di masa depan.”

Referensi: “Gangguan antropogenik pada pola lama struktur ukuran trofik pada vertebrata” oleh Rob Cooke, William Gearty, Abbie SA Chapman, Jillian Dunic, Graham J Edgar, Jonathan S Lefcheck, Gil Rilov, Craig R McClain, Rick D Stuart-Smith , S. Kathleen Lyons dan Amanda E. Bates, 21 April 2022, Ekologi & Evolusi Alam.
DOI: 10.1038/s41559-022-01726-x

Gearty dan Lyons ikut menulis penelitian ini bersama Robert Cooke dari Pusat Ekologi & Hidrologi Inggris; Amanda Bates dari Universitas Victoria (Kanada); Abbie Chapman dari University College London; Jillian Dunic dari Universitas Simon Fraser (Kanada); Graham Edgar dan Rick Stuart-Smith dari Universitas Tasmania (Australia); Jonathan Lefcheck dari Smithsonian Environmental Research Center; Craig McClain dari Konsorsium Kelautan Universitas Louisiana; dan Gil Rilov dari Israel Limnological and Oceanographic Research.