Egyszerű szabályok jósolják meg a ragadozók és prédák közötti harcok kimenetelét, Cornell ökológusai

Egyszerű szabályok jósolják meg a ragadozók és prédák közötti harcok kimenetelét, Cornell ökológusai
Egyszerű szabályok jósolják meg a ragadozók és prédák közötti harcok kimenetelét, Cornell ökológusai
Anonim

ITHACA, N.Y. – Legyen szó a csatatérről algaevő zooplanktonnal teli tó vize, vagy London egy kanyarójárvány idején, az élet túlélési küzdelme egykor olyan összetettnek tűnt, hogy csak egy szuperszámítógépen futó rendkívül kifinomult modell tudta megjósolni az eredményt.

Nem feltétlenül, állítják a Cornell Egyetem és az Észak-Karolinai Állami Egyetem ökológusai, akik új matematikai modellt dolgoztak ki: Ha csak néhány tényező elegendő a ragadozók és a prédák közötti csaták lényeges elemeinek megragadásához, akkor sok bonyolultnak tűnő probléma a populációban A dinamika csak asztali számítógéppel érthető meg.

"Amióta az ökológusok az 1920-as években elkezdték modellezni a kölcsönhatásban lévő populációkat, küzdenek azzal a megfigyeléssel, hogy a nagyon egyszerű elméleti modellek nagyon bonyolult dinamikákat, például a népességciklusokat jósolnak meg" - mondta Gregor F. Fussmann, az ökológia posztdoktori munkatársa. és evolúcióbiológia Cornellben, valamint a Science folyóirat november 17-i számában megjelent cikk vezető szerzője (290. évf., 5495. szám, 1358-60. oldal).

De igazak ezek a jóslatok, ha valódi élőlények a játékosok?

"A fák számlálása és az erdő hiánya okozza a problémát" - mondta Nelson G. Hairston Jr., a cikk másik szerzője és a Cornell környezettudományi professzora, akinek laboratóriuma elvégezte az új modell kulcsfontosságú tesztjét. "A közelmúltban népszerűvé vált a populációk modellezése egy egyedenkénti egyenlet segítségével, hogy megpróbálja megérteni a számok növekedésének és csökkenésének bonyolult mintázatait. Rendszerünk számára kiderült, hogy néhány egyszerű és általános egyenlet megmagyarázhatja a komplex váltást állandó népességnagyságtól szélsőséges ciklusokig." A teszt elég egyszerű volt: több mint 14 héten keresztül napról napra egysejtű zöldalgák (Chlorella vulgaris) és az őket fogyasztó mikroszkopikus állatok (plankton rotifers, Brachinus calyciflorus) találkoztak egymással a kemosztátoknak nevezett edényekben. A kemosztátok üvegcsövek ez lehet

vízzel, ragadozó- és ragadozófajokkal tele van tele, lehetővé téve a kutatók számára, hogy szabályozzák az alapvető tápanyag - jelen esetben a nitrogén - ellátását. Magas nitrogénellátás mellett az algák gyors szaporodása várható; a táplálékláncban feljebb a rotifer populációnak is gyarapodnia kell. Alacsony nitrogénellátás mellett azonban az algák és a rotiferek is nehezen tudnak túlélni.

Kemosztátos kísérletek sorozatában a kutatók változtatták az édesvíz vagy a nitrogén rendszerbe való bejutásának sebességét. Aztán visszaültek nézni, és a következő eredményeket találták:

o Amikor a nitrogénkoncentráció vagy a betáplálási sebesség viszonylag alacsony volt, a rendszer egyensúlyban maradt, elegendő alga volt ahhoz, hogy a rotifersek megehessenek, és elegendő forgógomba, hogy megakadályozzák az algák túlszaporodását.

o Az alacsonyabb nitrogénellátás azonban egy másik okból is káros volt a ragadozópopulációkra: a forgószárnyú egyedek általában tovább maradtak a kemosztát edényeiben, mielőtt kimosták volna őket, és ez a populációt az idősebb, kevésbé szaporodó ragadozók felé tolta el.

o És amikor nagy mennyiségű nitrogén került a rendszerbe, mind a ragadozók, mind a zsákmányok száma vadul ingadozott, ami mindkettő kipusztulásához vezetett.

A laboratóriumi mikrokozmoszban a ragadozók és a prédák pontosan úgy reagáltak, ahogy a modell megjósolta, tekintettel a lapokra, amelyeket az "élet" osztott ki nekik pumpák és kemosztátszelepek formájában.

"A hasonlóan egyszerű modellek számos körülmények között sikeresek voltak, beleértve a nagyvárosokban, például Londonban élő embereket "zsákmányoló" kanyarót, a csendes-óceáni térség kereskedelmi szempontból fontos rákpopulációit és az erdei rovarkártevőket, annak ellenére, hogy A népességváltoztatási minták meglehetősen bonyolultnak tűnnek” – mondta Stephen P.Ellner, a cornelli ökológia és evolúciós biológia professzora, aki a biomatematika professzora volt Észak-Karolina államban, amikor a tanulmány elkezdődött.

"Bonyolultabb rendszereket is le lehet bontani, hogy egyedileg megvizsgálhassuk és modellezhessük" - tette hozzá Kyle W. Shertzer, a biomatematika végzős hallgatója Észak-Karolina államban.

A kemosztát-modell, bár in vitro igazolt, az egyik első valós tesztje lesz, amikor a Cornell ökológusai ötéves, 3 millió dolláros „biokomplexitási” vizsgálatba kezdenek a National Science Foundation számára az édesvízi öblökben és lagúnákban. Ontario-tó. A tudósokat érdekli a kemosztát-kísérlet és a mellékfolyók, valamint a környező földről a tápanyagokat a planktonokhoz, halakhoz és az öböl ökoszisztémáihoz tartozó többi lakóhoz szállító elfolyás közötti analógia. A modell megfontolt alkalmazásával a biokomplexumot egy kicsit kevésbé kell tennie.

Kapcsolódó világméretű webhelyek:

o Sajtóközlemény az NC államból:

o Cornell ökológia és evolúciós biológia:

o NSF biokomplexitási tanulmány:

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei