Introduksjon
For mer enn fire tiår siden satte feltøkologer ut for å kvantifisere mangfoldet av trær på en skogkledd tomt på Barro Colorado Island i Panama, en av de mest intensivt studerte skogområdene på planeten. De begynte å telle hvert tre med en stamme bredere enn en centimeter. De identifiserte arten, målte stammene og beregnet biomassen til hvert individ. De satte stiger opp i trærne, undersøkte frøplanter og registrerte det hele viltvoksende regneark.
Da de så på dataene som akkumulerte år etter år, begynte de å legge merke til noe rart i det. Med mer enn 300 arter var tremangfoldet på den lille 15 kvadratkilometer store øya svimlende. Men fordelingen av trær blant disse artene var også sterkt skjev, med de fleste trærne som bare tilhørte noen få arter.
Siden de tidlige studiene har det overfylte, svært ujevne mønsteret blitt sett gjentatte ganger i økosystemer rundt om i verden, spesielt i regnskoger. Økologen Stephen Hubbell fra University of California, Los Angeles, som var en del av teamet bak Barro Colorado-undersøkelsene, anslår at mindre enn 2 % av treslagene i Amazonas står for halvparten av alle individuelle trær, noe som betyr at 98 % av artene er sjeldne.
Et slikt høyt biologisk mangfold står i møte med spådommer gjort av en ledende teori om økologi, som sier at i et stabilt økosystem bør hver nisje eller rolle være okkupert av én art. Nisjeteori antyder at det ikke er nok nisjer til at alle artene økologene så kan eksistere stabilt. Konkurranse om nisjer mellom lignende arter burde ha sendt sjeldenhetene i utryddelse.
En ny økologisk modelleringspapir in Natur by James O'Dwyer og Kenneth Jops fra University of Illinois, Urbana-Champaign forklarer i det minste en del av dette avviket. De fant ut at arter som tilsynelatende skulle være hode-mot-hode-konkurrenter, kan dele et økosystem hvis detaljer om livshistorien deres - for eksempel hvor lenge de lever og hvor mange avkom de har - stiller opp på riktig måte. Arbeidet deres bidrar også til å forklare hvorfor en av de mest vellykkede måtene å modellere økologier ofte kommer frem til nøyaktige resultater, selv om den overskygger nesten alt vi vet om hvordan organismer fungerer.
Introduksjon
Tilbake i 2001 inspirerte det paradoksalt høye biologiske mangfoldet på Barro Colorado Island Hubbell å fri det banebrytende nøytral teori om økologi. Tradisjonell økologiteori understreket konkurransen om nisjer mellom arter. Men Hubbell påpekte at arter kanskje ikke egentlig betyr noe i den ligningen fordi individer faktisk også konkurrerer om ressurser med medlemmer av sin egen art. Han antydet at mangfoldsmønstre i økosystemer i stor grad kan være produkter av tilfeldige prosesser.
For en teori som handlet om biologisk mangfold, var Hubbells nøytrale teori sparsom. Den ignorerte variasjoner i levetid, ernæringsmessige særheter og andre detaljer som skiller en art fra en annen. I modeller basert på teorien er hvert individ i et teoretisk økosystem identisk. Når klokken starter, utvikler økosystemet seg stokastisk, med individer som utkonkurrerer og erstatter hverandre tilfeldig. Teorien var fullstendig i strid med artsbaserte tilnærminger til økologi, og den provoserte lidenskapelig debatt blant økologer fordi den virket så kontraintuitiv.
Men overraskende nok, etter hvert som de tilfeldige vandringene i de nøytrale modellene skred frem, reproduserte de nøkkeltrekk ved det Hubbell og kollegene hans så i dataene deres fra Barro Colorado Island og hva andre har sett andre steder. I denne modelleringen som nesten perverst ikke erkjenner noen forskjeller, er det glimt av den virkelige verden.
Den spenningen mellom modellene og virkeligheten har lenge interessert O'Dwyer. Hvorfor så nøytral teori ut til å fungere så bra? Var det en måte å få inn informasjon om hvordan arter fungerer for å få resultater som kan se enda mer realistiske ut?
En av tingene som gjør nøytrale modeller tiltalende, sa O'Dwyer, er at det virkelig er det dype universaliteter blant mange levende ting. Mens dyrearter ikke er identiske, er de bemerkelsesverdig like på nivået av for eksempel sirkulasjonssystemet. De samme tallene angående fysiologi dukker opp igjen og igjen hos dyr og planter, og gjenspeiler kanskje begrensningene i deres felles evolusjonshistorie. I henhold til et prinsipp kalt Kleibers lov, for eksempel, øker stoffskiftet til et dyr generelt med størrelsen, skalering som en kraftlov - den samme kraftloven, uansett art. (Flere teorier om hvorfor Kleibers lov er sann har blitt tilbudt, men svaret er fortsatt omdiskutert.)
Gitt disse tegnene på underliggende orden, lurte O'Dwyer på om noen detaljer om hvordan organismer lever betyr mer enn andre for å bestemme hvor vellykket arter vil konkurrere og overleve over evolusjonær tid. Ta stoffskiftet igjen: Hvis et økosystem kan sees på som et uttrykk for dets innbyggeres stoffskifte, så er organismenes størrelse spesielle, betydelige tall. Størrelsen på et individ kan være mer nyttig for å modellere skjebnen over tid enn en rekke andre detaljer om kostholdet eller artsidentiteten.
O'Dwyer lurte på om en av disse avgjørende, privilegerte faktorene kunne fanges opp av livshistorien, et konsept som kombinerer artsstatistikk som gjennomsnittlig antall avkom, tid til seksuell modenhet og levetid. Se for deg en tomt med 50 individuelle planter. Hver har sin egen levetid, sitt eget reproduksjonsmønster. Etter tre måneder kan en plante produsere 100 frø, mens en annen lignende produserer 88. Kanskje 80 % av frøene deres vil spire, og produsere neste generasjon, som vil gå gjennom sin egen versjon av denne syklusen. Selv innenfor en art vil antallet enkelte planter variere, noen ganger litt, noen ganger mye, et fenomen som kalles demografisk støy. Hvis denne variasjonen er tilfeldig, på samme måte som Hubbells nøytrale teori, hvilke mønstre vil dukke opp over påfølgende generasjoner?
O'Dwyer visste at han hadde funnet noen som kunne hjelpe ham med å utforske det spørsmålet da Jops ble med i laboratoriet hans som hovedfagsstudent. Jops hadde tidligere studert om modeller ved bruk av livshistorier kunne forutsi om en sårbar planteart ville overleve eller om den var på vei ut. Sammen begynte de å slå ut regnestykket som skulle beskrive hva som skjer når livshistorie møter konkurranse.
I Jops og O'Dwyers modell, som i nøytrale modeller, er stokastisitet - påvirkningen av tilfeldige faktorer på deterministiske interaksjoner mellom artene - viktig. Livshistorien til arter kan imidlertid forsterke eller redusere effekten av denne tilfeldigheten. "Livshistorie er en slags linse som demografisk støy fungerer gjennom," sa O'Dwyer.
Da forskerne lot modellen deres utvikle seg gjennom tiden, og satte hvert simulert individ gjennom sine skritt, fant de ut at visse arter kunne vedvare ved siden av hverandre i lange perioder, selv om de konkurrerte om de samme ressursene. Jops og O'Dwyer så dypere inn i tallene for å få en forklaring, fant ut at et komplekst begrep kalt effektiv populasjonsstørrelse virket nyttig for å beskrive en slags komplementaritet som kunne eksistere mellom arter. Den innkapslet det faktum at en art kan ha høy dødelighet på ett punkt i livssyklusen, deretter lav dødelighet på et annet, mens en komplementær art kan ha lav dødelighet på det første punktet og høy dødelighet på det andre. Jo mer lik denne betegnelsen var for to arter, jo mer sannsynlig var det at et par kunne leve ved siden av hverandre til tross for at de konkurrerer om plass og næring.
"De opplever demografisk støy med samme amplitude," sa O'Dwyer. "Det er nøkkelen for at de skal leve sammen lenge."
Introduksjon
Forskerne lurte på om lignende mønstre hersket i den virkelige verden. De tegnet på COMPADRE database, som inneholder detaljer om tusenvis av plante-, sopp- og bakteriearter samlet inn fra en rekke studier og kilder, og de nullstilte på flerårige planter som alle levde sammen i de samme forskningsfeltene. De oppdaget at, som modellen deres hadde forutsagt, hadde planteartene som levde sammen tett samsvarende livshistorie: Par av arter som lever i samme økosystem har en tendens til å være mer komplementære enn tilfeldig tegnede par.
Funnene antyder måter som arter som ikke nødvendigvis er i direkte konkurranse kan fungere godt ved siden av hverandre uten å påkalle distinkte nisjer, sa Annette Ostling, professor i biologi ved University of Texas, Austin. "Den kuleste delen er at de fremhever at disse ideene ... kan strekke seg til arter som er ganske forskjellige, men komplementære," sa hun.
Til William Kunin, professor i økologi ved University of Leeds i England, foreslår papiret én grunn til at den naturlige verden, på tross av all sin kompleksitet, kan ligne en nøytral modell: Økologiske prosesser kan ha en måte å oppheve hverandre, slik at det som virker som uendelig variasjon kan ha et enkelt utfall han beskrev som "emergent nøytralitet." Hubbell på sin side setter pris på utvidelsen av sitt første arbeid. "Den gir noen tanker om hvordan man kan generalisere nøytrale modeller, for å finjustere dem for å sette inn litt artsforskjeller, utvide og trekke seg sammen for å se hva som skjer med mangfoldet i et lokalsamfunn," sa han.
Dette er bare en bit ut av problemet med å forstå hvordan biologisk mangfold oppstår og hvorfor det vedvarer. «I økologi sliter vi med forholdet mellom mønster og prosess. Mange forskjellige prosesser kan produsere det samme mønsteret, sa Ostling. O'Dwyer håper at mer data om den virkelige verden i løpet av de kommende årene kan hjelpe forskere med å finne ut om effektiv befolkningsstørrelse konsekvent er i stand til å forklare sameksistens.
Kunin håper at papiret vil inspirere andre til å fortsette å jobbe med ideer fra nøytral teori. I et felt der de unike egenskapene til individer, snarere enn deres fellestrekk, lenge har vært gjeldende, har nøytral teori tvunget økologer til å være kreative. "Det har kastet oss ut av våre mentale hjulspor og fått oss til å tenke på hvilke ting som virkelig betyr noe," sa han.
Hubbell, som utløste nøytral teori om økologi for så mange år siden, lurer på om virkelig enorme datasett om ekte skoger kan gi den typen detaljer som trengs for å gjøre forholdet mellom livshistorie og biologisk mangfold klarere. "Dette er den typen bygning på nøytral teori som jeg håpet ville skje," sa han om den nye avisen. "Men det er bare et lite skritt mot virkelig å forstå mangfold."
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Bil / elbiler, Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- BlockOffsets. Modernisering av eierskap for miljøkompensasjon. Tilgang her.
- kilde: https://www.quantamagazine.org/the-key-to-species-diversity-may-be-in-their-similarities-20230626/
- : har
- :er
- :ikke
- :hvor
- ][s
- $OPP
- 100
- 2%
- 2001
- 50
- a
- I stand
- Om oss
- AC
- Ifølge
- Logg inn
- nøyaktig
- Etter
- en gang til
- siden
- Alle
- sammen
- også
- Amazon
- blant
- an
- og
- Angeles
- dyr
- dyr
- En annen
- besvare
- noen
- tiltrekkende
- tilnærminger
- ER
- rundt
- ankommer
- AS
- At
- austin
- gjennomsnittlig
- Baby
- basert
- BE
- fordi
- vært
- begynte
- bak
- mellom
- biologi
- Bit
- bringe
- Bygning
- men
- by
- beregnet
- california
- som heter
- CAN
- fanget
- viss
- tydeligere
- klokke
- tett
- kollegaer
- Colorado
- skurtreskerne
- kommer
- samfunnet
- konkurrere
- konkurrerende
- konkurranse
- konkurrenter
- utfyllende
- helt
- komplekse
- kompleksitet
- konsept
- begrensninger
- entreprenør
- kunne
- telling
- Kreativ
- avling
- avgjørende
- syklus
- dato
- datasett
- debatt
- tiår
- dypere
- demografiske
- beskrive
- beskrevet
- Til tross for
- detalj
- detaljer
- bestemme
- gJORDE
- Kosthold
- forskjeller
- forskjellig
- direkte
- oppdaget
- avvik
- distinkt
- skille
- distribusjon
- Mangfold
- trukket
- hver enkelt
- Tidlig
- Økologiske
- økosystem
- økosystemer
- effekt
- Effektiv
- effekter
- andre steder
- dukke
- muliggjøre
- innkapslet
- Endless
- England
- nok
- estimater
- Selv
- Hver
- utvikler seg
- eksempel
- eksisterer
- ekspanderende
- utvidelse
- erfaring
- Forklar
- forklarer
- forklaring
- utforske
- uttrykk
- utvide
- utryddelse
- Face
- Faktisk
- faktorer
- skjebne
- Egenskaper
- Noen få
- felt
- funn
- Først
- Til
- skog
- funnet
- fire
- fra
- funksjon
- generelt
- generasjonen
- generasjoner
- få
- Go
- oppgradere
- banebrytende
- HAD
- Halvparten
- hammer
- skje
- skjer
- Ha
- he
- tungt
- Held
- hjelpe
- hjelper
- Høy
- utheving
- svært
- ham
- hans
- historie
- håper
- håper
- hus
- Hvordan
- Hvordan
- Men
- http
- HTTPS
- i
- Ideer
- identiske
- identifisert
- Identitet
- if
- Illinois
- forestille
- enorme
- viktig
- in
- øker
- individuelt
- individer
- påvirke
- informasjon
- innledende
- inspirere
- inspirert
- interaksjoner
- interessert
- inn
- Øya
- IT
- DET ER
- ble med
- bare
- bare én
- Hold
- nøkkel
- Type
- Vet
- lab
- i stor grad
- Law
- ledende
- minst
- mindre
- Nivå
- Life
- i likhet med
- Sannsynlig
- linje
- lite
- leve
- levende
- lokal
- Lang
- lang tid
- Se
- så
- ser
- den
- Los Angeles
- Lot
- Lav
- laget
- magazine
- gjøre
- måte
- mange
- matchende
- math
- Saken
- modenhet
- Kan..
- betyr
- møter
- medlemmer
- mental
- metabolisme
- kunne
- modell
- modellering
- modeller
- måneder
- mer
- mest
- Naturlig
- Natur
- nødvendigvis
- nødvendig
- Nøytral
- Ny
- neste
- NIH
- Nei.
- Bråk
- Legge merke til..
- Antall
- tall
- ernæringsmessige
- odds
- of
- tilbudt
- Tilbud
- ofte
- on
- gang
- ONE
- bare
- or
- rekkefølge
- Annen
- andre
- vår
- ut
- Utfallet
- utkonkurrerer
- enn
- egen
- par
- par
- Panama
- Papir
- del
- spesielt
- Mønster
- mønstre
- kanskje
- perioder
- vedvarer
- fenomen
- planet
- Hvordan få de til å trives
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Point
- befolkningen
- makt
- forutsi
- spådd
- Spådommer
- pen
- seiret
- tidligere
- prinsipp
- privilegert
- Problem
- prosess
- Prosesser
- produsere
- produserer
- produserende
- Produkter
- Professor
- Progress
- utviklet seg
- sette
- Sette
- kvaliteter
- spørsmål
- tilfeldig
- tilfeldig
- SJELDEN
- Sats
- heller
- ekte
- virkelige verden
- realistisk
- Reality
- virkelig
- grunnen til
- registrert
- redusere
- forholdet
- GJENTATTE GANGER
- reproduksjon
- forskning
- forskere
- Ressurser
- Resultater
- ikke sant
- Rolle
- Sa
- samme
- så
- sier
- sier
- skalering
- Sekund
- se
- frø
- synes
- syntes
- synes
- sett
- sendt
- sett
- sett
- flere
- Seksuell
- Del
- delt
- hun
- bør
- signifikant
- Skilt
- lignende
- likheter
- Enkelt
- Størrelse
- størrelser
- So
- noen
- Noen
- noe
- Kilder
- Rom
- span
- spenn
- spesiell
- stabil
- startet
- starter
- statistikk
- Trinn
- Still
- Struggle
- Student
- studert
- studier
- vellykket
- vellykket
- slik
- foreslår
- foreslår
- overleve
- Sway
- system
- Ta
- lag
- begrep
- texas
- enn
- Det
- De
- verden
- deres
- Dem
- deretter
- teoretiske
- teori
- Der.
- Disse
- de
- ting
- tror
- denne
- De
- selv om?
- tusener
- tre
- Gjennom
- tid
- til
- sammen
- også
- mot
- tradisjonelle
- Treet
- Trær
- sant
- virkelig
- to
- UCLA
- underliggende
- forståelse
- unik
- universitet
- University of California
- sluppet løs
- til
- us
- ved hjelp av
- variasjon
- versjon
- Sårbar
- var
- Vei..
- måter
- we
- webp
- VI VIL
- var
- Hva
- når
- om
- hvilken
- mens
- HVEM
- hvorfor
- bredere
- vil
- med
- innenfor
- uten
- Arbeid
- arbeid
- virker
- verden
- ville
- år
- år
- Utbytte
- zephyrnet