Популяции вымирающих видов достигают критической точки в своей жизни, когда они либо выживают, либо эволюционируют в сторону исчезновения. Поэтому попытки предсказать и даже предотвратить вымирание биологических видов требуют глубокого понимания лежащих в его основе механизмов. В новом исследовании, опубликованном в EPJ B, Хатем Баргати и его коллеги из Университета науки и технологии штата Миссури, США, изучили, как возмущение окружающей среды в случайные моменты времени может вызвать сильные колебания числа особей в биологических популяциях. Это, в свою очередь, облегчает вымирание даже для больших популяций. Они обнаружили, что нарушение окружающей среды может привести к периоду медленного роста населения, прерываемому внезапным исчезновением населения. Эти результаты также имеют значение для решения противоположной проблемы при попытке предсказать, контролировать и искоренить популяцию вирусов во время эпидемий.
Чтобы смоделировать биологические популяции, они провели моделирование с использованием модели на основе агентов. Поведение вымирающих популяций можно анализировать с помощью методов статистической физики. Они помогают нам изучать переходы между состоянием, когда популяция активна и ее численность колеблется, и неактивным состоянием, когда популяция вымирает.
Авторы обнаруживают, что при наличии зависящих от времени нарушений окружающей среды среднее время вымирания биологической популяции медленно растет с ростом численности популяции. Это позволяет быстро вымирать даже большим популяциям. Напротив, при не зависящих от времени нарушениях окружающей среды большие популяции живут очень долго.
Баргати и его коллеги также обнаружили, что, когда биологическая популяция близка к переходу к вымиранию, популяция претерпевает периоды медленного роста, чередующиеся с колебаниями, приводящими к резкому уменьшению числа особей.