Поскольку здоровье экосистем в регионах по всему миру ухудшается из-за множества растущих угроз, ученые продолжают искать подсказки, которые помогут предотвратить будущие коллапсы.
Новый анализ, проведенный учеными со всего мира под руководством исследователя из Калифорнийского университета в Сан-Диего, способствует лучшему пониманию науки взаимодействия видов и того, как разнообразие способствует сохранению здоровья экосистемы.
Коалиция из 49 исследователей изучила большой объем данных, описывающих виды деревьев в лесах, расположенных в самых разных странах, экосистемах и широтах. Информация о 16 участках лесного разнообразия в Панаме, Китае, Шри-Ланке, Пуэрто-Рико и других местах, многие из которых находятся в отдаленных и труднодоступных районах, собиралась сотнями ученых и студентов на протяжении десятилетий.
Ведущий исследователь Кристофер Уиллс, биолог-эволюционист и почетный профессор Отделения биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего, говорит, что новое исследование затрагивает важные вопросы об этих сложных экосистемах, состоящих из деревьев, животных, насекомых и даже бактерий и вирусы - и как поддерживается такое потрясающее разнообразие для поддержания здоровья леса.
Новый анализ, который считается наиболее подробным исследованием такого огромного набора экологических данных, опубликован в журнале PLOS Computational Biology.
"Наблюдения и экспериментальные данные показывают, что все экосистемы характеризуются сильным взаимодействием между их многочисленными видами. Эти сети взаимодействий могут внести важный вклад в сохранение разнообразия экосистем", - сказал Уиллс.
Авторы отмечают, однако, что многие из этих взаимодействий, в том числе с участием микроскопических патогенов и химической защиты, установленной их добычей, нелегко идентифицировать и проанализировать в экосистемах, в которых участвуют от десятков до сотен миллионов обитателей.
Исследователи использовали подробный вычислительный инструмент для извлечения скрытых деталей из данных лесной переписи. Их новый метод «кольца равной площади» идентифицирует пары и группы видов деревьев, которые демонстрируют необычно высокий или низкий уровень взаимодействия между видами, влияющий на их пополнение, смертность и рост. Авторы неожиданно обнаружили, что близкородственные пары древесных пород в лесу часто слабо взаимодействуют друг с другом, в то время как отдаленно родственные пары часто могут взаимодействовать с удивительной силой. Такая новая информация позволяет спланировать дальнейшие полевые исследования и эксперименты для выявления многих других видов организмов, которые могут влиять на эти взаимодействия. Эти исследования, в свою очередь, проложат путь к пониманию роли этих сетей взаимодействий в стабильности экосистемы.
Большинство из тысяч значимых взаимодействий, выявленных новым анализом, относились к типам, дающим преимущество видам деревьев, если они редки. Однако преимущества исчезают, когда эти виды становятся обычными. Некоторые хорошо изученные примеры таких исчезающих преимуществ связаны с болезнями определенных видов деревьев. Эти специализированные болезни с меньшей вероятностью распространяются, когда их деревья-хозяева редки, и с большей вероятностью распространяются, когда хозяев много. Такие модели взаимодействия могут помочь одновременно поддерживать в экосистеме множество различных видов деревьев-хозяев.
«Мы изучили, как наш метод можно использовать для выявления межвидовых взаимодействий, которые играют наибольшую роль в поддержании экосистем и их разнообразия», - сказал Уиллс. «Взаимодействие, которое мы обнаружили между видами, помогает объяснить, как многочисленные виды в этих сложных экосистемах могут защищать экосистемы от изменений окружающей среды, позволяя самим экосистемам выживать."
Двигаясь вперед, ученые планируют продолжать использовать данные, чтобы помочь выявить конкретные влияния, которые необходимы для здоровья экосистемы.
«Мы хотим показать, как мы можем поддерживать разнообразие планеты, в то же время сохраняя экосистемы, которые помогут нашему собственному выживанию», - сказал Уиллс.