Озеро Ланьер в Джорджии является основным водохранилищем, обслуживающим пригород и столицу Атланты. Когда уровень воды в озере падает ниже определенной точки, раздаются призывы к сохранению воды, а в новостях появляются изображения береговой линии из красного ила. В некоторых пострадавших округах введены ограничения на воду. Сочетание ограничений использования и изменений в осадках в конечном итоге предотвращает кризис. Но когда кризис заканчивается, потребление воды восстанавливается - до следующей нехватки.
Вдохновленные этим примером, исследователи из Технологического института Джорджии разработали теорию, объединяющую изучение поведения и его влияния на окружающую среду. При этом они объединили теории стратегического поведения с теориями истощения и восстановления ресурсов, что привело к тому, что они назвали «колеблющейся трагедией общего достояния». Об исследовании сообщается 8 ноября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Изучение того, как поведение влияет на истощение ресурсов, имеет долгую историю. Исходным примером являются мелкие фермеры, которые делят общее пастбище. Каждый фермер должен решить, пасти ли его часть или все свое стадо, а также учитывать, какие действия могут предпринять другие фермеры. Чтобы не проиграть конкуренту, каждый фермер решает попытаться максимизировать выгоду, выпасая как можно больше овец. Следовательно, овцы перевыпасаются и повреждают пастбище. Парадоксально, но выгода для каждого фермера в долгосрочной перспективе меньше, чем если бы они сотрудничали и каждый из них пас меньше овец.
То, что люди, действующие в своих личных интересах, могут оказаться в худшем положении, чем если бы они координировали свои действия, называется «трагедией общин» - концепция, введенная почти 50 лет назад экологом Гарретом Хардином.(Употребление термина «трагедия» обозначает его неизбежность). Однако исходный пример не включает механизм, с помощью которого стимулы к сотрудничеству меняются по мере истощения ресурса.
«Наши действия могут существенно изменить окружающую среду, и, в свою очередь, меняющаяся среда влияет на стимулы для будущих действий», - сказал Джошуа Вайц, который руководил исследованием и является профессором Школы биологических наук Технологического института Джорджии и директором. междисциплинарной программы для выпускников в области количественных биологических наук. «Теория в нашей статье предлагает единый подход к совместной эволюции действий и окружающей среды».
Другими авторами исследования являются научный сотрудник с докторской степенью Джейхун Эксин и аспирант Кит Паарпорн, оба члены группы Вейца в Школе электротехники и вычислительной техники, а также профессора Сэм Браун и Уилл Рэтклифф, оба преподаватели в Школа биологических наук.
Есть много других выдающихся примеров трагедий общин. Одним из примеров является устойчивость микробов к антибиотикам. Широкое использование антибиотиков среди людей и в сельском хозяйстве приводит к отбору штаммов, устойчивых к антибиотикам. Со временем распространение резистентности делает антибиотики неэффективными для пациентов с излечимыми инфекциями. Следовательно, люди, пытающиеся максимизировать свою пользу, могут непреднамеренно снизить коллективную ценность антибиотиков.
Другой пример связан с индивидуальными решениями о том, делать ли прививку от детских инфекционных заболеваний, таких как корь, эпидемический паротит и краснуха. Важно отметить, что отозванное исследование, ложно связывающее аутизм с вакцинацией, вдохновило некоторых родителей не вакцинировать своих детей. Тем не менее, когда уровень иммунитета населения падает, эти потенциально смертельные инфекционные заболевания, которые были предотвращены в прошлом, вновь проявляются в виде спорадических вспышек или, что опасно, в виде крупномасштабных эпидемий.
«Отдельные агенты, действующие в своих собственных интересах - пытаясь сделать то, что правильно для них одних, - могут оказаться в худшем положении, чем если бы они координировали свои действия», - сказал Вайц. «Например, решение не вакцинировать людей увеличивает частоту опасных инфекционных заболеваний. Когда люди видят, что болезнь возвращается, стимулы для вакцинации меняются».
Исследование предлагает новую модель эволюционных игр с петлей обратной связи, в которой изменения в ресурсах - будь то водоснабжение, пастбища, антибиотики или использование вакцин - меняют стимулы для людей действовать самостоятельно. интересы. Среда и стимулы развиваются совместно и связаны друг с другом, что позволяет предсказать результат.
«Стимулы к использованию большого количества воды, когда воды не хватает, отличаются от стимулов, когда уровень воды в избытке», - сказал Вайц. «Когда дела обстоят плохо и ресурсы общин истощены, стимулов для сотрудничества может быть больше, чем когда ресурсы общин находятся в хорошем состоянии."
В отличие от исходного примера трагедии общин, Вайц и его коллеги сообщают, что трагедии могут повторяться снова и снова. Формально исследователи объединяют теорию игр с эволюционными моделями, в которых коэволюционируют как склонность к сотрудничеству, так и состояние среды.
Теоретическое исследование также указало путь к проверяемому принципу предотвращения трагедии общего пользования в конкретных областях применения. Например, в своем анализе Вайц и его коллеги обнаружили, что предотвратить трагедию общего достояния можно было только тогда, когда поощрялось сотрудничество, даже когда окружающая среда была истощена, а другие продолжали действовать, чтобы ухудшить ресурсы.
«Еще один урок заключается в том, что идеализм имеет значение, - сказал Вайц, продолжая: - Небольшая группа сотрудничающих друг с другом людей может со временем изменить социальный и экологический контекст для всех и к лучшему».