大型哺乳动物在生态系统中发挥着至关重要的作用。它们创造栖息地、充当猎物、帮助植物茁壮成长，甚至影响野火的燃烧方式。但现在，五万年前生存的大型哺乳动物物种现在只剩下不到一半，而那些幸存的哺乳动物则因气候变化和人类活动的加剧而面临灭绝的威胁。

虽然哺乳动物的灭绝有充分的记录，但很少有研究探讨这些灭绝对哺乳动物群落与其环境相互作用的微妙方式的影响。佐治亚理工学院的研究人员正在使用一种新颖的方法来调查哺乳动物在其环境中的功能在过去如何受到威胁，以及它们未来可能面临哪些挑战。

生物科学学院副教授、空间生态学和古生物学实验室负责人珍妮·麦奎尔(JennyMcGuire)和研究生丹尼尔·劳尔(DanielLauer)回顾了数百万年的过去，观察东非食草动物与环境的关系如何以及为何发生变化面对生物多样性丧失，跨越时空。

他们使用一种新颖的方法建立模型，展示哺乳动物的特定特征(如体重和牙齿形状)如何随着时间的推移而随着环境的变化而演变，揭示导致生物多样性丧失的因素以及生物多样性丧失如何影响哺乳动物群落的功能。他们的方法提供了一种新策略，用于研究生态变化的影响，并优先考虑保护工作，以帮助哺乳动物群落在未来蓬勃发展。

他们的研究论文发表在《自然通讯》杂志上。

梳理数据

研究人员首先深入研究了东非186个地点的数据集合。这些数据包含200多种已灭绝和48种现代草食动物物种(包括非洲象、长颈鹿和河马)的记录，显示了过去740万年中每个物种在特定时间点生活的地点和时间。

数据显示，东非的哺乳动物生物多样性在大约500万年前开始下降。它还揭示了生物多样性下降的多个方面，并且灭绝与环境变化和早期人类的出现同时发生。但麦奎尔和劳尔想了解更多。

劳尔说：“我们想知道，如果我们调查哺乳动物的身体特征如何随着环境的变化而变化，而不是仅仅关注其生物多样性的模式，我们会发现什么。”“这很重要，因为如果哺乳动物物种拥有非常适合其环境的特征，它就能够更好地为该环境的功能做出贡献。但如果情况并非如此，环境可能无法发挥应有的作用。”

为了描绘更全面的图景，他们需要从不同的角度审视生物多样性。这需要一种新的方法，这导致他们采用了一种称为经济计量学的方法。

生态计量学是一种研究动物群落所在的环境条件(例如天气和植被)与动物功能性状(影响其生物性能的性状)之间关系的方法。研究小组选择关注三个特征：体重、牙齿高度和齿数(臼齿上的脊数)。

这些特征中的每一个都表现出一种基于草类与木本植物主导环境的程度的关系。例如，如果一个物种有更高的牙齿，它可以更持久地消耗草原上的磨蚀性草质植被。牙齿较短的物种反而适合吃较软的木本植物，如灌木。

对于这三个特征中的每一个，他们都建立了一个特征与环境关系的模型。他们利用性状数据来估计每个哺乳动物群落周围植被随时间变化的情况，特别是树木和灌木与草地的百分比。

“使用我们的模型，我们能够利用哺乳动物群落内发生的特征信息来估计周围植被的外观，”劳尔说。“因为这些群落存在于不同的时间点，这使我们能够观察哺乳动物与其环境的关系在一段时间内保持的一致性。”

分析干扰

利用他们的生态计量框架，研究人员发现了大约170万年前之前和之后发生的哺乳动物生物多样性下降之间的一个关键区别。虽然生物多样性在大约500万年前开始减少，但尽管发生了这种损失，性状与环境的关系仍然保持一致。

他们的分析表明，早期生物多样性丧失是物种适应草原环境或跨地域追踪其偏好环境的结果。简而言之，生物多样性的丧失并不一定会对哺乳动物群落在其环境中正常运作的能力产生任何负面影响。

但后来，大约170万年前，当气候变得更加干旱和多变，树木覆盖率下降到35%以下时，发生了重大转变。物种数量和种类迅速减少，性状与环境关系也受到严重破坏。研究人员的研究结果表明，与之前的生物多样性丧失不同，过去170万年发生的生物多样性丧失可能威胁到许多哺乳动物物种在当地环境条件下良好生存的能力。

“我们的发现让我们着迷，因为我们能够区分正在发生的不同生物多样性丧失及其影响，”劳尔说。“这项工作强化了这样一个观点，即并非所有生物多样性丧失都是相同的。”

保护弱势群体

他们的发现对于可能影响哺乳动物未来的环境和气候变化类型具有重要意义。在过去，当变化是渐进的，野生动物能够在景观上自由移动时，它们很容易适应这些环境条件。

现在，围栏、道路和城市对野生动物栖息地的破碎化可能会限制野生动物适应当今快速环境变化的能力。当今气候的快节奏和不断变化的气候加剧了这种情况，这使动物面临失去在当地环境中正常运作的能力的风险。

展望未来，该团队的分析可以揭示哪些哺乳动物群落应该在未来的保护工作中优先考虑。该研究表明，在所有正在经历生物多样性丧失的社区中，应优先考虑那些风险最大的社区——这些社区未来的生物多样性丧失将深刻影响其正常运作的能力。

麦奎尔说：“通过审视过去，我们可以非常清楚地了解动物如何应对先前的环境变化。”“我们计划与保护从业者合作，利用我们的发现制定明智的策略来保护最危险的哺乳动物群落。”

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