Начало > Эко новости > Биологическое разнообразие может быть неограниченным, считают ученые
Биологическое разнообразие может быть неограниченным, считают ученые
Модель возникновения неограниченного количества видов растений и животных в экосистемах с ограниченным количеством ресурсов и жесткой конкуренцией разработана группой ученых под руководством Джонатана Ливайна (Jonathan Levine) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Модель позволит также выявить уязвимые места подобных биологических сообществ - будь то растения или животные, обитающие в море или на суше, - когда исчезновение одного вида запускает цепной процесс, приводящий к коллапсу всей системы.
"Если у вас есть два соперника в экосистеме, и один из них сильнее другого, то второй в итоге вымрет. Если же у вас три или более соперников, то логика противостояния "камень-ножницы-бумага" позволит им сосуществовать в течение неограниченного времени", - пояснил Стефано Алесина (Stefano Allesina), соавтор публикации из Чикагского университета.
В таком противостоянии видов все участники борьбы за ограниченные ресурсы - скажем, деревья, нуждающиеся в свете, воде, пространстве, азоте и так далее - не могут быть выстроены в ряд "по росту" их приспособленности к условиям обитания. Будучи разбитыми попарно, эти виды могут выявить потенциальных победителей и проигравших, однако в противостоянии трех и более соперников никогда не появится абсолютный "чемпион".
"Несмотря на то, что подобный механизм формирования разнообразия видов в экосистемах наблюдался и прежде, никому до сих пор не приходило в голову изучить пределы, которых может достичь биоразнообразие в такой модели соперничества животных и растений - может ли вместо трех видов быть 4 тысячи соперников за одни и те же ресурсы в одних и тех же условиях. Именно этому и посвящена наша работа", - добавил Алесина.
Используя современные математические инструменты в сочетании с теорией игр, графов и динамических систем, ученые смоделировали результаты соперничества большого количества видов за ограниченное количество ресурсов. Выяснилось, что добавление даже одного ограничивающего фактора в экосистему резко увеличивает её биоразнообразие - несмотря на то, что слабые игроки быстро "уходят", общее разнообразие поддерживается на высоком уровне благодаря множеству неразрешимых тройственных противостояний типа "камень-ножницы-бумага".
Так, ученым удалось показать, что даже если у видов есть всего два ресурса, за которые ведется конкурентная борьба (при этом сами участники имеют преимущество над несколькими видами в отношении одного из ресурсов и проигрывают в отношении другого), разработанная модель их противостояния приведет к стабилизации биоразнообразия на уровне примерно половины изначального количества видов. Это происходит вне зависимости от того, насколько большим был набор этого первоначального количества.
"Грубо говоря, наша модель показывает, что биологическое разнообразие может быть бесконечно большим", - добавил Алесина.
Модель, согласно авторам статьи, успешно описывает разнообразие деревьев в бассейне Амазонки. Теперь с её помощью можно понять, насколько устойчивыми являются экосистемы, состоящие из большого количества видов.
"Если вы играете в "камень-ножницы-бумага", и выбрасываете из игры камень, то в итоге окажетесь только с ножницами. В более сложной системе подобный процесс может быть каскадным, он может затрагивать большое количество видов при исчезновении всего одного-двух редких членов экосистемы", - подытожил Ливайн.