Команда микробиологов Университета Оклахомы разработала математическую основу для количественной оценки экологического разнообразия в экологическом сообществе, будь то детерминированное или стохастическое. В недавнем исследовании группы, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, рассматриваются механизмы, контролирующие биологическое разнообразие, и даются рекомендации по использованию подходов, основанных на нулевой модели, для изучения процессов внутри сообщества.
Экологическое сообщество представляет собой динамическую сложную систему с множеством взаимодействующих видов. Как детерминистические, так и стохастические силы могут формировать сообщество, но то, как количественно оценить их относительный вклад, остается большой проблемой. Это исследование предоставляет экологам эффективный и надежный инструмент для количественной оценки экологической стохастичности», - сказал Джичжун Чжоу, директор Института экологической геномики, профессор Колледжа искусств и наук Университета штата Огайо и Инженерного колледжа Галлогии, член Департамента США. Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли по энергетике.
Чжоу руководил исследованием вместе с членами команды OU Далян Нин и Йе Дэн; и Джеймс М. Тидже, Университет штата Мичиган. В этом исследовании команда модифицировала структуру для более общих ситуаций при количественной оценке стохастических механизмов, лежащих в основе экологических сообществ, и продемонстрировала, что она имеет явно лучшие количественные характеристики, чем предыдущие методы..
Команда использовала структуру для переоценки важности детерминизма и стохастичности в обеспечении последовательности микробных сообществ подземных вод в ответ на введение органического углерода, в данном случае эмульгированного растительного масла, для стимулирования биоремедиации. Кроме того, команда оценила влияние различных алгоритмов нулевой модели и показателей подобия на количественную оценку стохастичности микробных сообществ подземных вод в ответ на закачку углерода.
Результаты исследования показывают, что микробное сообщество изменилось от детерминированного к более стохастическому сразу после поступления органического углерода. Когда растительное масло было израсходовано, сообщество вернулось к более детерминированному образу жизни. Кроме того, результаты исследования показали, что алгоритмы нулевой модели и показатели подобия сообщества оказали сильное влияние на количественную оценку экологической стохастичности.