Група вчених з університетів Канади й Чилі провела дослідження з використанням математичних моделей еволюції в пошуку відповіді на актуальне з точки зору поточної екологічної ситуації питання: наскільки успішно екосистеми можуть адаптуватися до змін навколишнього середовища? Фахівці встановили, що швидкість цих змін є основним чинником, що визначає виживання видових спільнот, тому для підтримки життєздатності екосистем досить забезпечити зниження темпів зміни клімату, руйнування місця існування та інших негативних процесів.
Результати дослідження опубліковані в журналі Ecology and Evolution. В умовах безперервного розвитку людської цивілізації й збільшення навантаження на екосистеми насамперед у зв’язку з глобальною зміною клімату і руйнуванням природного місця існування, багато видів можуть опинитися на межі зникнення. Нині широко обговорюються питання про те, чи може жива природа адаптуватися до зростаючого навантаженні і чи існує межа стійкості в екосистем.
«Головною відмінною рисою всіх живих організмів є їх здатність адаптуватися до нових умов навколишнього середовища. Це відбувається як у результаті розширення ареалів проживання, так і при кліматичних змінах. Завдяки цим властивостям ми спостерігаємо таке розмаїття живих організмів. Адаптації до змін у навколишньому середовищі це не тільки тривалі макроеволюційні процеси, такі як видова диверсифікація або вимирання, але і швидші, в результаті яких в існуючих популяцій формуються нові ознаки.
Наприклад, адаптація коралів до підвищення температури океану, що запобігає їх знебарвленню, або розвиток стійкості до антибіотиків та інших лікарських препаратів », – розповідає співавтор статті Ярослав Ісполатов з Університету Сантьяго де Чилі (USACH). За його словами, для того, щоб вибрати оптимальну стратегію вирішення цих екологічних і медичних проблем, необхідно як слід розібратися в механізмах, що лежать в основі адаптації. Дослідити еволюційні процеси в лабораторних умовах досить складно, тому сьогодні проводяться численні теоретичні дослідження з використанням еволюційних моделей.
Це дозволяє виявити ряд чинників, які збільшують або зменшують ймовірність виживання видових спільнот в мінливих умовах. З огляду на спостережуваний останнім часом безпрецедентно високий темп зміни цілого ряду найважливіших параметрів навколишнього середовища, вчені віддають перевагу швидкості цих змін.
Дослідники провели симуляції еволюції видових спільнот на основі логічної моделі з конкуренцією – в моделях цього типу внутрішньовидова і міжвидова конкуренція обмежує зростання популяції. У симуляції дослідники використовували абіотичні, тобто зовнішні, параметри, які змінювалися в часі з різною швидкістю, і спостерігали за наслідками цих змін на видові спільноти, такими як, розширення існуючих і формування нових видів, а також повне вимирання виду.
В результаті дослідження вчені прийшли до наступного висновку: хоча несприятливі екологічні зміни найчастіше призводять до скорочення кількості видів, загальної чисельності популяції і фенотипової різноманітності, найбільш важливим фактором, що визначає кінцевий результат, є саме швидкість цих змін, яка може досягати певної критичної точки, за межами якої жоден з видів, розглянутих в моделі, не зможе вижити.
«Ми прагнули виявити головні чинники, які надають найбільш істотний вплив на виживання спільноти. Ми встановили, що екологічне навантаження на співтовариство залежить від його особливостей, тому деякі екологічні системи більш схильні до ризику зникнення, ніж інші. Найбільш уразливими виявилися системи з високоорганізованими видами.
Це схоже на правду, тому, що ми вже спостерігаємо важкі наслідки екологічних змін для екосистем з високоорганізованими видами. Наприклад, серйозну стурбованість викликає арктична екосистема з її красивими і унікальними ссавцями – білими ведмедями, лисицями, тюленями, білугами і іншими », – зазначає Євгенія Алексєєва.
- У Чорному морі киснева межа скоротилася на 50 метрів
- У тибетських льодовиках знайшли 1700 стародавніх вірусів
На її думку, головний висновок проведеного теоретичного дослідження полягає в тому, що «діапазон темпів зміни навколишнього середовища, при яких страждають лише окремі спільноти, а багато інших здатні адаптуватися, відносно вузький. Якщо швидкість змін перевищить певне критичне значення багато спільноти втратять колишню різноманітність або повністю зникнуть ».
«Зміни в навколишньому середовищі з кожним роком відбуваються все швидше, тому проблема вже набуває глобального характеру, не обмежуючись лише окремими екосистемами, що страждають від цих процесів», – відзначає на закінчення Алексєєва. Робота проводилася за участю дослідників з Університету Британської Колумбії (Канада) і Університету Сантьяго де Чилі (USACH).
Натхнення: naked-science.ru