Исследователи установили, что так называемые трофические сети, которые схематически представляют, кто кем питается в экосистеме, обладают определенной способностью — которая до сих пор оставалась незамеченной — называемой «трофической связностью», которая может помочь разгадать эту загадку. Это то, что специалисты в области наук об окружающей среде пытались решить на протяжении десятилетий.
На протяжении десятилетий ученые были очарованы количеством и разнообразием форм жизни, сосуществующих в определенных сложных экосистемах, таких как тропические леса Амазонки или коралловые рифы. Как такое огромное биоразнообразие могло возникнуть спонтанно, а затем выжить? Как может сосуществовать множество очень похожих видов без того, чтобы один из них вытеснил все остальные?
Один из авторов этой статьи, профессор теоретической физики Университета Гранады Мигель Анхель Муньос, говорит, что интерес к этим двум вопросам резко возрос за последние несколько лет, «учитывая темпы исчезновения видов в результате. человеческой деятельности. Это причина того, почему так важно понимать факторы и механизмы, которые способствуют стабильности экосистем, чтобы мы могли защитить их, действуя наиболее эффективным образом ».Когда по какой-то причине один вид процветает, это может нанести ущерб другим, например его добыче или его конкурентам, что, в свою очередь, может повлиять на сторонние виды. В пределах конкретной экосистемы это может привести к большим изменениям, которые могут привести к массовому вымиранию.
Вплоть до 1970-х годов был консенсус в том, что чем крупнее и сложнее была экосистема — потому что она включала множественные взаимодействия в пределах большого разнообразия видов, — тем менее драматичным было влияние этих колебаний на нее. Это могло бы объяснить, почему более стабильными экосистемами, как правило, являются те, которые демонстрируют большое биоразнообразие.
Однако в 1972 году выдающийся физик и ученый-эколог сэр Роберт Мэй математически продемонстрировал — с использованием очень простых моделей — что все должно быть прямо противоположным: размер и сложность должны иметь тенденцию расстраивать любую динамическую систему, такую как экосистема или финансовая сеть. Этот результат, который с тех пор известен как «майский парадокс», вызвал оживленную дискуссию о влиянии разнообразия на стабильность.Организация на разных уровняхВ этой статье, опубликованной в PNAS, ученые из университетов Гранады и Уорика проанализировали серию трофических сетей из многих различных типов экосистем.
Эти сети терпеливо собирались исследовательскими группами по всему миру.Авторы этой статьи измерили, насколько виды структурированы по уровням, так что большинство жертв любого хищника находятся на уровне, находящемся непосредственно ниже него. Например, в рамках идеально согласованной сети травоядные животные первого трофического уровня питаются только растениями (которые находятся на нулевом уровне), первичные плотоядные животные второго уровня питаются только травоядными и т. Д.Хотя такое структурирование трофических сетей по слоям (называемое « трофическая когерентность ») несовершенно в естественных сетях (например, есть всеядные животные, которые питаются с разных уровней), оно, без сомнения, намного больше в реальных сетях, чем обычно. прогнозируется или оценивается с помощью современных математических моделей, используемых в науках об окружающей среде.
Согласованность и стабильностьКак показало это исследование, «такая согласованность тесно связана со стабильностью сетей: чем больше согласованности, тем выше стабильность», — отмечает Муньос. В своей статье эти исследователи предлагают новую математическую модель для создания искусственных или синтетических сетей (с помощью компьютера), которая не только более точно воспроизводит, чем существующие в настоящее время модели, различные свойства трофических сетей, но также недвусмысленно показывает, что стабильность может увеличиваться в параллельно с размером и сложностью.«Дело не в том, что Мэй был неправ: как он уже указывал в своей первоначальной работе, экосистемы должны обладать определенным типом структурных свойств, которые заставляют их вести себя иначе, чем предсказания его простой теории, основанной на случайных трофических структурах.
Другими словами, сам Мэй предположил, что ответ на эту загадку должен заключаться в особом дизайне или архитектуре трофических сетей », проф. — заключил Муньос.Эти дебаты, однако, не обязательно завершаются, поскольку измеренная стабильность является необходимым, но не достаточным условием для выживания экосистемы: «этот результат обещает изменить наше видение экосистем, а также, возможно, других систем с аналогичными свойствами. , например, нейронные, генетические, коммерческие или финансовые сети ». Кроме того, как подчеркивают эти исследователи, знание того, станет ли система более или менее стабильной после потери некоторых из ее элементов (исчезновение видов или банкротство финансовых институтов), является ключом к разработке стратегий, которые могут помочь избежать их краха.