Природные экосистемы столь же уязвимы, сколь и разнообразны. Изменения окружающей среды, такие как изменение климата, загрязнение или распространение чужеродных видов, могут легко вывести экосистему из равновесия. Поэтому исследователи изучают, насколько восприимчивы экосистемы к разрушению. Но в поисках ответов они сталкиваются с проблемой, состоящей в том, что сложная сеть отношений включает в себя бесчисленные взаимодействия, которые практически невозможно всесторонне зафиксировать и преобразовать в измеримые данные.
Набор данных с информацией из 290 пищевых сетей
В попытке преодолеть это препятствие группа под руководством эколога проф. Ульрих Брозе из Университета им. Фридриха Шиллера в Йене (Германия) и Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) разработал новый подход. Особенностью метода является то, что требуется лишь ограниченная информация о характеристиках «хищников», охотящихся на добычу. Эти данные позволяют исследователям определять структуру и стабильность среды обитания без необходимости всестороннего изучения взаимоотношений с другими организмами. Ученые смогли подтвердить ценность своего метода, используя большой набор данных из 220 000 взаимодействий из 290 пищевых сетей. Они собирали данные от партнеров по исследованию по всему миру в течение более 10 лет.
Большие охотники с мелкой добычей идеально подходят для экосистемы
«Решающей характеристикой хищника является соотношение между массой его тела и массой его жертвы», - объясняет Броз, недавно получивший премию Тюрингии за исследования.«Если есть большая разница, это положительно влияет на равновесие энергетических потоков пищевой сети и, соответственно, на стабильность экосистемы». Таким образом, крупные охотники с мелкой добычей, такие как охотящиеся на мышей куницы, оказывают важное положительное влияние на среду обитания организмов.
С помощью собранных данных Броуз и его команда смогли точно предсказать, какие животные играют ключевую роль в пищевой сети. Прогноз становится еще более точным, если помимо массы тела учитывать дополнительные признаки, такие как способ передвижения или тип метаболизма. Анализ показал, что в зависимости от характера среды обитания разные виды хищников поддерживают равновесие экосистемы. В трехмерных биотопах (воздух, вода) стабилизирующим действием обладают очень крупные хищники, тогда как в двухмерных пространствах (суша) это делают более мелкие хищники.
Теория пищевой сети дает стимул для практического сохранения природы
Брозе и его команда теперь хотят изучить причины этих различий. На следующем этапе они хотят дополнить существующие данные о пищевых сетях дополнительными физическими факторами, такими как сила гравитации или вязкость среды, в которой живут организмы. «Наша цель - раскрыть фундаментальные законы архитектуры биоразнообразия», - говорит Броз, который делает свои данные доступными для других исследовательских групп через базу данных iDiv. Его последние открытия могут также помочь сократить разрыв между теорией пищевой сети и практическим сохранением природы. Если мы понимаем охрану природы как способ защиты природы от внешних воздействий, мы добьемся наибольшего успеха, если будем защищать крупных охотников, таких как киты и акулы, в воде и крупных хищных птиц в воздухе. Напротив, на суше мы должны отдавать предпочтение мелким млекопитающим, таким как ласки или хорьки.