Как правило, пространственные и временные факторы влияют на формирование сообществ организмов в экосистеме. Понимание структуры ассоциированных сообществ необходимо для обеспечения биоразнообразия. Однако предсказать структуру сообщества или комбинацию организмов, образующих сообщество, в естественной экосистеме было сложно, поскольку он включает в себя сложные факторы, такие как постоянно меняющиеся метеорологические условия и взаимодействие видов.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа под руководством доцента Шунсуке Утсуми и докторанта Синносукэ Кагия из Университета Хоккайдо изучила геномную изменчивость основных видов деревьев, чтобы предсказать сообщество членистоногих.
Исследователи изучили членистоногих на 85 взрослых ольхах (Alnus hirsuta) в 12 местах вдоль рек в экспериментальном лесу Урю площадью 25 000 гектаров Университета Хоккайдо, непрерывном смешанном лесу. Они исследовали генетическое расхождение среди ольхи на основе 1077 однонуклеотидных полиморфизмов, полученных из генома ольхи, и обнаружили различия в последовательности их ДНК. За два года исследования они собрали 115 разновидностей насекомых с ольхи.
Кроме того, исследователи исследовали деревья, окружающие ольху, чтобы учесть межвидовые ассоциации. Они также собрали данные о пространственном расстоянии между деревьями, расстояниях по речным тропам, времени сбора насекомых и окружающей растительности. Данные были проанализированы с использованием различных статистических моделей для объяснения структуры сообщества насекомых.
Команда обнаружила существенные корреляции между генетической дистанцией между ольхами и непохожестью живущих на них сообществ членистоногих. Даже с учетом пространственных расстояний между деревьями и различий в условиях окружающей среды, которые считаются основными факторами, влияющими на формирование сообщества насекомых, корреляция между генетической дистанцией ольхи и структурой сообщества насекомых остается устойчивой и неизменной для обследованных два года. Действительно, генетическая дистанция была самым важным предиктором, объясняющим изменчивость сообществ членистоногих.
Кроме того, межгодовые временные изменения в сообществах членистоногих были более сходными между генетически близкими популяциями ольхи.
Поскольку сообщества членистоногих вызывают различные последствия в сетях взаимодействий видов в экосистеме, геном отдельного дерева, отражающий его эволюцию, является ключом к пониманию структуры сообществ организмов в более широком масштабе. Также «Наши результаты могут дать подсказки для более эффективных планов сохранения экосистемы», - говорит Шунсуке Утсуми.