Экосистемы имеют множество преимуществ: они обеспечивают нас пищей, водой и другими ресурсами, а также пространством для отдыха. Поэтому еще более важно, чтобы эти системы оставались функциональными и стабильными, особенно с учетом изменения климата или загрязнения окружающей среды. Экологи из Цюрихского университета и Швейцарского федерального института водных наук и технологий (Eawag) изучили факторы, влияющие на эту стабильность, в ходе уникального комплексного эксперимента.
Мини-экосистемы с инфузориями
Ученые специально исследовали, как биоразнообразие влияет на стабильность экосистем. В качестве модельных организмов они использовали шесть видов инфузорий - крошечных простейших, обитающих в воде. Исследователи поместили различное количество и комбинации этих инфузорий в пробирки с образцами, тем самым создав миниатюрные экосистемы, которым затем позволили процветать при температуре от 15 до 25 градусов по Цельсию. Повышение температуры имитировало климатические изменения, так как использованные в эксперименте инфузории ранее жили при температуре 15 градусов по Цельсию.
Затем исследователи использовали новые методы оценки видео, чтобы проанализировать, насколько стабильным было производство биомассы в этих небольших экосистемах. Алгоритм, разработанный командой, позволил идентифицировать виды инфузорий примерно в 20 000 видеопоследовательностях многочисленных образцов, записанных под микроскопом.
Противоположные результаты
На первый взгляд, результаты эксперимента кажутся противоречивыми: высокое биоразнообразие одновременно способствует и препятствует устойчивости экосистемы. «Экологическая стабильность сложна и состоит из различных компонентов», - говорит Франк Пеннекамп, первый автор исследования.«Эксперимент показывает, как биоразнообразие по-разному влияет на отдельные компоненты стабильности». Иными словами, чем разнообразнее было видовое сообщество в миниатюрных экосистемах, тем меньше колебалась продукция биомассы - независимо от температуры. Однако исследователи обнаружили, что при более высоких температурах простейшие производили тем меньше биомассы, чем больше видов суетилось в системе.
«Тот факт, что различные компоненты реагируют по-разному, следует учитывать при управлении экосистемами, поскольку между разнообразием и общей стабильностью экосистемы могут возникать нелинейные связи в зависимости от веса компонентов», - говорится в сообщении. Пеннекамп.
Подобные эффекты наблюдаются и в других экосистемах
Литературные исследования показали, что другие ученые также наблюдают обратную связь между биоразнообразием и стабильностью в других экосистемах, таких как пастбища или сообщества водорослей. «Результаты показывают, что одного только количества видов недостаточно для обеспечения общей стабильности экосистемы», - говорит Флориан Альтерматт, профессор водной экологии в Eawag.«Помимо разнообразия видов, сами виды должны быть в состоянии реагировать на изменения окружающей среды различными способами».