Экологи выяснили, что оценить устойчивость экосистем можно с помощью всего двух факторов — количества видов и степени их взаимодействия между собой. Благодаря этому ученые, имея минимум информации о природном сообществе, смогут прогнозировать его будущее. Исследование опубликовано в журнале Science.
Устойчивые экосистемы способны довольно быстро возвращаться к своему исходному состоянию после различных неблагоприятных воздействий извне, например пожаров, наводнений или засух. Чтобы оценить, как будет вести себя сообщество при потере равновесия, нужно проанализировать множество различных факторов, которые влияют на его устойчивость. Такой анализ считается довольно сложной задачей, поэтому экологи ищут альтернативные подходы.
Исследователи из Массачусетского технологического института на примере бактерий опередили два основных признака, по которым можно оценить, насколько сообщество устойчиво. Для этого экологи в лабораторных условиях создали бактериальные сообщества с различным числом входящих в них видов — от двух до сорока восьми.
Эксперимент показал, что все естественные сообщества последовательно проходят три фазы развития. Первую из них можно назвать абсолютно стабильным сосуществованием. В этом случае все виды обитают совместно, не принося вреда друг другу. Затем, по мере увеличения числа видов или усиления взаимодействия между ними, сообщества вступают во вторую фазу частично стабильного сосуществования. На этом этапе экосистемы остаются стабильными, но некоторые виды полностью вытесняются другими. Наконец, когда количество видов или сила взаимодействий между ними еще больше увеличиваются, сообщества переходят к третьей фазе, численность особей в которой сильно колеблется. Такое состояние указывает на то, что экосистема становится нестабильной.
На основе полученных результатов исследователи создали фазовую диаграмму, которая описывает изменения, происходящие в экосистемах в зависимости от количества видов и силы взаимодействия между ними. Этот подход можно сравнить с фазовыми диаграммами, которые физики создают, чтобы описывать поведение воды, основываясь также всего на двух факторах: температуре и давлении.
«Используя такой подход, мы можем прогнозировать будущее сообщества, даже не имея подробных сведений о том, какие процессы происходят внутри него. Нам даже не обязательно знать, какие виды помогают или вредят друг другу. Наш прогноз основан исключительно на статистическом распределении взаимодействий внутри экосистемы», — рассказывает Джефф Гор из Массачусетского технологического института. В дальнейшем исследователи планируют изучить, как поток новых видов между изолированными популяциями влияет на динамику их видового состава и численности. Это поможет понять, как острова поддерживают видовое разнообразие, даже когда происходят вымирания.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
