Черты вида определяют роль, которую он играет в экосистеме, в которой он живет, - к такому выводу пришли исследователи из Университета Линчёпинга, Швеция. Новые методы могут облегчить прогнозирование экологической роли, которую будет играть вид, когда он будет интродуцирован случайно или преднамеренно в новую среду обитания.
Как влияет на экосистему вымирание одного или нескольких видов или появление нового вида, нарушающего экологическую систему? Чтобы предсказать, как сложные экосистемы будут реагировать на нарушения, важно понимать, как виды влияют друг на друга. Теоретическая экология подходит к таким экологическим вопросам с помощью математических моделей. Новое теоретическое экологическое исследование, опубликованное в научном журнале Ecology Letters, посвящено морским экосистемам, таким как коралловые рифы, фьорды и открытое море. Эти морские системы содержат несколько местообитаний, имеющих большое экологическое и экономическое значение. Однако научный анализ этих местообитаний сложен из-за количества и разнообразия видов, которые называют их своим домом.
Один из способов справиться с этой сложностью - описать систему как пищевую сеть, где узлы представляют разные виды, а связи соответствуют взаимодействиям между ними. Взаимодействие может заключаться, например, в том, что один вид питается другим, что насекомое опыляет определенные растения или что паразит атакует определенных хозяев.
Исследования экологических сетей были сосредоточены на том, как прямые взаимодействия, такие как хищничество, контролируются такими признаками вида, как размер тела. Мы сделали еще один шаг в этой идее и рассмотрели, как экологическая роль вида или, другими словами, его характер прямых и косвенных взаимодействий контролируется его признаками», - говорит Анна Эклёф, старший преподаватель кафедры физики. Химия и биология и руководитель исследования.
Это дорого, требует много времени и сложно измерить, кто кем питается в естественном мире и как на каждый вид влияет схема питания других видов. Таким образом, это большое преимущество, если мы можем срезать путь и предсказать роль вида в экосистеме на основе его известных признаков, не зная всех его взаимодействий с другими видами.
«Более точное предсказание экологической роли видов, основанное на их признаках, также может помочь нам предсказать роли видов, случайно или преднамеренно интродуцированных в новые места обитания», - говорит Алисса Киртвилл, постдоктор в кафедры физики, химии и биологии и главный автор статьи.
Исследователи начали с определения всех возможных комбинаций взаимодействий для трех видов в пищевой сети. Эти паттерны известны как «мотивы» и используются во многих областях исследований для анализа сетей и отражения функций внутри сети.
Исследователи определили экологическую роль вида в экосистеме как количество раз, когда вид появляется в разных местах в разных мотивах. Они использовали данные из шести сложных морских пищевых сетей, от тропиков до полюсов, и искали корреляции между экологическими ролями видов и некоторыми легко собираемыми признаками. Признаки видов и их роли оказались взаимосвязанными, и исследователи обнаружили, что среда, в которой вид ищет свою добычу, особенно важна.
Этого и следовало ожидать, поскольку взаимодействие хищник-жертва между двумя видами в первую очередь требует, чтобы они встретились в одной и той же среде. Однако это требование не всегда учитывается в моделях, используемых для прогнозирования взаимодействий. Наши результаты демонстрируют, насколько важно учитывать факторы, влияющие на выбор среды, в которой вид ищет свою добычу», - говорит Анна Эклёф.
В исследовании рассматривались морские экосистемы, и необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, зависят ли роли видов в наземной среде обитания от их характеристик таким же образом.
«Наши методы легко использовать в других системах, и мы надеемся, что наше исследование вдохновит других на изучение других систем в будущем», - говорит Анна Эклёф.