Исследование, опубликованное в журнале PLOS ONE, объединяет эволюционную теорию и экологию для изучения одного из главных вопросов экологии: как развивается и поддерживается биоразнообразие?
"Это фундаментальный вопрос, если мы хотим защитить биоразнообразие — что именно нам нужно для защиты?- говорит директор программы эволюции и экологии IIASA Ульф Дикманн, который руководил исследованием вместе с Флорианом Хартигом из Фрайбургского университета, сотрудничая с коллегами из Центра экологических исследований им. Гельмгольца в Лейпциге и Французского национального центра научных исследований в Гренобле.
На курсе «Биология 101» студенты узнают, что два вида не могут занимать одну и ту же нишу, и что биоразнообразие мира, таким образом, тесно связано с количеством существующих ниш. Но на самом деле в реальном мире это часто неверно — кажется, что организмы могут занимать и занимают одну и ту же нишу, то есть они питаются одним и тем же ресурсом, в одном месте, в одно и то же время.
«Например, — говорит Дикманн, — сельдь и килька в Балтийском море занимают очень похожие экологические ниши, питаясь одними и теми же видами планктона.
Как такие виды могут устойчиво сосуществовать — ключевой вопрос современной экологии."
Одна теория, известная как относительная нелинейность конкуренции (RNC), предполагает, что такие виды могут сосуществовать, потому что они по-разному реагируют на колебания ресурсов или другие ограничивающие факторы, такие как цветение водорослей для рыб или колебания количества осадков для комаров, вызывая изменения в окружающей среде, которые временно приносят пользу другим видам. Это приводит к динамическим отношениям, в которых каждый вид временно извлекает выгоду из влияния другого на окружающую среду, поддерживая баланс между двумя видами.
«Идея хорошо зарекомендовала себя в теории, но ее трудно проверить на практике», — говорит Дикманн. Поэтому он и его коллеги решили протестировать RNC с другой точки зрения, используя три стандартные эволюционные модели. «Мы хотели выяснить, что происходит с механизмом RNC, когда мы позволяем видам адаптироваться."
Их результаты показывают, что RNC обычно нестабильны, если рассматривать эволюцию: во всех трех моделях видовые различия, которые поддерживали их сосуществование, исчезают в результате адаптации.
Это означает, что эволюционно два сосуществующих вида вытесняются и заменяются одним видом. Дикманн говорит: «Таким образом, мы предполагаем, что потенциал этого механизма для объяснения происхождения и поддержания биоразнообразия, возможно, был переоценен в литературе."
Ученые пришли к выводу, что потребуются дальнейшие исследования, чтобы понять, какие еще механизмы поддерживают биоразнообразие.
Дикманн говорит, что исследование указывает на важность междисциплинарных исследований, например, проведенных в IIASA. "Поскольку исследования эволюции и экологии чаще всего проводятся изолированно, никто еще не подумал спросить, был ли этот механизм эволюционно устойчивым."