Введение
Более четырех десятилетий назад полевые экологи решили количественно оценить разнообразие деревьев на лесном участке острова Барро-Колорадо в Панаме, одном из наиболее интенсивно изучаемых лесных массивов на планете. Стали считать каждое дерево со стволом шире сантиметра. Они определили виды, измерили стволы и рассчитали биомассу каждой особи. Они ставили лестницы на деревья, осматривали саженцы и записывали все это в растягивающиеся электронные таблицы.
Глядя на данные, накапливающиеся год за годом, они начали замечать в них что-то странное. С более чем 300 видами, разнообразие деревьев на крошечном острове площадью 15 квадратных километров было ошеломляющим. Но распределение деревьев среди этих видов также было сильно неравномерным, причем большинство деревьев принадлежало лишь к нескольким видам.
Со времени этих ранних исследований этот перегруженный, очень неравномерный узор неоднократно наблюдался в экосистемах по всему миру, особенно в тропических лесах. Эколог Стивен Хаббелл Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который был частью группы, проводившей исследования Барро-Колорадо, подсчитал, что менее 2% видов деревьев в Амазонии составляют половину всех отдельных деревьев, а это означает, что 98% видов редки.
Столь высокое биоразнообразие идет вразрез с предсказаниями ведущей теории экологии, согласно которой в стабильной экосистеме каждая ниша или роль должны быть заняты одним видом. Теория ниши предполагает, что не хватает ниш, чтобы все виды, которые видели экологи, могли стабильно существовать. Конкуренция за ниши между сходными видами должна была привести к вымиранию редкостей.
Новая бумага для экологического моделирования in природа by Джеймс О'Дуайер и Кеннет Джопс Университета Иллинойса, Урбана-Шампейн, объясняет, по крайней мере, часть этого несоответствия. Они обнаружили, что виды, которые, казалось бы, должны быть конкурентами лицом к лицу, могут иметь общую экосистему, если детали их жизненных историй, такие как продолжительность их жизни и количество потомства, у них совпадают. Их работа также помогает объяснить, почему один из самых успешных способов моделирования экологии часто приводит к точным результатам, даже если он затушевывает почти все, что мы знаем о функционировании организмов.
Введение
Еще в 2001 году Хаббелл вдохновил парадоксально высокое биоразнообразие на острове Барро-Колорадо. предложить новаторский нейтральная теория экологии. Традиционная экологическая теория подчеркивала конкуренцию за ниши между видами. Но Хаббелл указал, что виды могут не иметь большого значения в этом уравнении, потому что, по сути, люди конкурируют за ресурсы с представителями своего собственного вида. Он предположил, что образцы разнообразия в экосистемах могут быть в значительной степени результатом случайных процессов.
Для теории, касающейся биоразнообразия, нейтральная теория Хаббелла была скудной. Он игнорировал различия в продолжительности жизни, особенности питания и другие детали, отличающие один вид от другого. В моделях, основанных на теории, каждый человек в теоретической экосистеме идентичен. Как только часы начинают отсчитываться, экосистема развивается стохастически, при этом отдельные особи побеждают и заменяют друг друга случайным образом. Эта теория полностью расходилась с подходами к экологии, основанными на видах, и вызвала страстные дебаты среди экологов, потому что казалась такой нелогичной.
Тем не менее, что удивительно, по мере развития случайных блужданий в нейтральных моделях они воспроизводили ключевые особенности того, что Хаббелл и его коллеги видели в своих данных с острова Барро-Колорадо, и того, что другие видели в других местах. В этом моделировании, которое почти извращенно не признает никаких различий, есть проблески реального мира.
Это противоречие между моделями и реальностью давно интересовало О'Дуайера. Почему нейтральная теория работает так хорошо? Был ли способ получить информацию о том, как функционируют виды, чтобы получить результаты, которые могли бы выглядеть еще более реалистичными?
По словам О'Дуайера, одна из вещей, которая делает нейтральные модели привлекательными, заключается в том, что они действительно глубокие универсальности среди многих живых существ. Хотя виды животных не идентичны, они удивительно похожи, скажем, на уровне кровеносной системы. Одни и те же цифры, относящиеся к физиологии, снова и снова появляются у животных и растений, что, возможно, отражает ограничения их общей эволюционной истории. Например, в соответствии с принципом, называемым законом Клейбера, скорость метаболизма животного обычно увеличивается с его размером, масштабируясь по степенному закону — одному и тому же степенному закону, независимо от вида. (Было предложено несколько теорий о том, почему закон Клейбера верен, но ответ все еще обсуждается.)
Учитывая эти признаки лежащего в основе порядка, О'Двайер задался вопросом, имеют ли некоторые детали того, как живут организмы, большее значение, чем другие, в определении того, насколько успешно виды будут конкурировать и выживать в ходе эволюции. Возьмем снова метаболизм: если экосистему можно рассматривать как выражение метаболизма ее обитателей, то размеры организмов представляют собой особые, значимые числа. Размер особи может быть более полезен для моделирования ее судьбы с течением времени, чем любое количество других деталей, касающихся ее диеты или видовой принадлежности.
О'Дуайер задался вопросом, может ли один из этих решающих, привилегированных факторов быть охвачен историей жизни, понятием, которое объединяет статистику вида, такую как среднее число потомков, время до половой зрелости и продолжительность жизни. Представьте себе участок из 50 отдельных растений. У каждого своя продолжительность жизни, своя схема размножения. Через три месяца одно растение может произвести 100 семян, а другое подобное — 88. Возможно, 80% их семян прорастут, дав следующее поколение, которое пройдет свой вариант этого цикла. Даже в пределах одного вида количество отдельных растений будет различаться, иногда немного, иногда сильно, явление, называемое демографическим шумом. Если эта вариация случайна, как в нейтральной теории Хаббелла, какие закономерности проявятся в последующих поколениях?
О'Дуайер знал, что нашел кого-то, кто мог бы помочь ему разобраться в этом вопросе, когда Джопс присоединился к его лаборатории в качестве аспиранта. Джопс ранее изучал, могут ли модели, использующие истории жизни, предсказать, выживут ли уязвимые виды растений или они находятся на грани исчезновения. Вместе они начали вырабатывать математику, которая описывала бы, что происходит, когда история жизни сталкивается с конкуренцией.
В модели Джопса и О'Двайера, как и в нейтральных моделях, важна стохастичность — влияние случайных факторов на детерминированные взаимодействия между видами. Однако история жизни видов может усиливать или ослаблять последствия этой случайности. «История жизни — это своего рода линза, через которую работает демографический шум, — сказал О'Дуайер.
Когда исследователи позволили своей модели развиваться во времени, проверяя каждого смоделированного индивидуума, они обнаружили, что определенные виды могут существовать рядом друг с другом в течение длительного периода времени, даже если они конкурируют за одни и те же ресурсы. Изучив цифры в поисках объяснения, Джопс и О'Дуайер обнаружили, что сложный термин, называемый эффективным размером популяции, кажется полезным для описания своего рода взаимодополняемости, которая может существовать среди видов. Он заключал в себе тот факт, что вид может иметь высокую смертность в один момент своего жизненного цикла, затем низкую смертность в другой, в то время как дополнительный вид может иметь низкую смертность в первый момент и высокую смертность во второй. Чем более похожим был этот термин для двух видов, тем больше вероятность того, что пара сможет жить рядом друг с другом, несмотря на конкуренцию за пространство и питание.
«Они испытывают демографический шум с одинаковой амплитудой», — сказал О'Дуайер. «Это ключ к тому, чтобы они жили вместе долгое время».
Введение
Исследователи задались вопросом, преобладают ли подобные закономерности в реальном мире. Они рисовали на База данных КОМПАДРЕ, в котором содержатся сведения о тысячах видов растений, грибов и бактерий, собранных в результате различных исследований и источников, и они сосредоточились на многолетних растениях, которые все вместе жили на одних и тех же исследовательских участках. Они обнаружили, что, как и предсказывала их модель, виды растений, которые жили вместе, имели близко совпадающую историю жизни: пары видов, живущих в одной и той же экосистеме, как правило, более дополняют друг друга, чем случайно выбранные пары.
Полученные данные указывают на то, как виды, которые не обязательно находятся в прямой конкуренции, могут хорошо работать вместе, не задействуя отдельные ниши. Аннет Остлинг, профессор биологии Техасского университета в Остине. «Самое крутое то, что они подчеркивают, что эти идеи… могут распространяться на виды, которые довольно разные, но дополняют друг друга», — сказала она.
к Уильям Кунин, профессор экологии Лидского университета в Англии, в статье предлагается одна из причин, по которой мир природы, при всей его сложности, может напоминать нейтральную модель: экологические процессы могут уравновешивать друг друга, так что то, что кажется как бесконечное разнообразие может иметь простой результат, который он описал как «возникновение нейтралитета». Хаббелл, со своей стороны, ценит расширение своей первоначальной работы. «Он предлагает некоторые мысли о том, как обобщить нейтральные модели, настроить их, чтобы добавить немного видовых различий, расширить и сжать, чтобы увидеть, что происходит с разнообразием в местном сообществе», — сказал он.
Однако это лишь малая часть проблемы понимания того, как возникает биоразнообразие и почему оно сохраняется. «В экологии мы боремся с отношениями между паттерном и процессом. Одна и та же модель может быть получена многими различными процессами», — сказал Остлинг. О'Дуайер надеется, что в ближайшие годы больше данных о реальном мире поможет исследователям понять, может ли эффективный размер популяции последовательно объяснить сосуществование.
Кунин надеется, что статья вдохновит других на продолжение работы с идеями нейтральной теории. В области, где долгое время господствовали уникальные качества людей, а не их общность, нейтральная теория заставила экологов проявить творческий подход. «Это выбило нас из нашей ментальной колеи и заставило задуматься о том, что действительно важно», — сказал он.
Хаббелл, много лет назад выпустивший нейтральную теорию экологии, задается вопросом, могут ли поистине огромные наборы данных о настоящих лесах дать такие детали, которые необходимы для того, чтобы прояснить взаимосвязь между историей жизни и биоразнообразием. «Я надеялся, что такое построение нейтральной теории произойдет», — сказал он о новой статье. «Но это всего лишь маленький шаг к настоящему пониманию разнообразия».
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Автомобили / электромобили, Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- Смещения блоков. Модернизация права собственности на экологические компенсации. Доступ здесь.
- Источник: https://www.quantamagazine.org/the-key-to-species-diversity-may-be-in-their-similarities-20230626/
- :имеет
- :является
- :нет
- :куда
- ][п
- $UP
- 100
- 2%
- 2001
- 50
- a
- в состоянии
- О нас
- AC
- По
- Учетная запись
- точный
- После
- снова
- тому назад
- Все
- рядом
- причислены
- Amazon
- среди
- an
- и
- -Анджелесе
- животное
- животные
- Другой
- ответ
- любой
- привлекательный
- подходы
- МЫ
- около
- Прибыл
- AS
- At
- Остин
- в среднем
- Baby
- основанный
- BE
- , так как:
- было
- начал
- за
- между
- биология
- Немного
- приносить
- Строительство
- но
- by
- рассчитанный
- Калифорния
- под названием
- CAN
- захваченный
- определенный
- понятнее
- Часы
- тесно
- коллеги
- Колорадо
- комбинаты
- приход
- сообщество
- конкурировать
- конкурирующий
- конкурс
- конкурентов
- дополнительный
- полностью
- комплекс
- сложность
- сама концепция
- ограничения
- договаривающийся
- может
- подсчет
- творческий
- урожай
- решающее значение
- цикл
- данным
- наборы данных
- дебаты
- десятилетия
- более глубокий
- демографический
- описывать
- описано
- Несмотря на
- подробность
- подробнее
- определения
- DID
- Диета
- Различия
- различный
- направлять
- открытый
- несоответствие
- отчетливый
- выделить
- распределение
- Разнообразие
- обращается
- каждый
- Рано
- Экологический
- экосистема
- Экосистемы
- эффект
- Эффективный
- эффекты
- в другом месте
- появляться
- включить
- инкапсулированный
- Бесконечный
- Англия
- достаточно
- Оценки
- Даже
- Каждая
- эволюционирует
- пример
- существовать
- расширяющийся
- расширение
- опыт
- Объяснять
- Объясняет
- объяснение
- Больше
- выражение
- продлить
- вымирание
- Face
- факт
- факторы
- судьба
- Особенности
- несколько
- поле
- результаты
- First
- Что касается
- лес
- найденный
- 4
- от
- функция
- в общем
- поколение
- поколения
- получить
- Go
- выпускник
- новаторским
- было
- Половина
- забивать
- происходить
- происходит
- Есть
- he
- сильно
- Герой
- помощь
- помогает
- High
- выделив
- очень
- его
- его
- история
- надеется,
- надеясь
- дома
- Как
- How To
- Однако
- HTTP
- HTTPS
- i
- идеи
- идентичный
- идентифицированный
- Личность
- if
- Иллинойс
- картина
- огромный
- важную
- in
- Увеличивает
- individual
- лиц
- повлиять
- информация
- начальный
- внушать
- вдохновленный
- взаимодействие
- заинтересованный
- в
- остров
- IT
- ЕГО
- присоединился
- всего
- только один
- Сохранить
- Основные
- Вид
- Знать
- лаборатория
- в значительной степени
- закон
- ведущий
- наименее
- Меньше
- уровень
- ЖИЗНЬЮ
- такое как
- Вероятно
- линия
- мало
- жить
- жизнью
- локальным
- Длинное
- много времени
- посмотреть
- смотрел
- искать
- лос
- Лос-Анджелес
- серия
- Низкий
- сделанный
- журнал
- сделать
- способ
- многих
- согласование
- математике
- Вопрос
- зрелость
- Май..
- смысл
- Соответствует
- Участники
- психический
- метаболизм
- может быть
- модель
- моделирование
- Модели
- месяцев
- БОЛЕЕ
- самых
- натуральный
- природа
- обязательно
- необходимый
- Нейтральные
- Новые
- следующий
- NIH
- нет
- Шум
- Уведомление..
- номер
- номера
- питательный
- шансы
- of
- предложенный
- Предложения
- .
- on
- консолидировать
- ONE
- только
- or
- заказ
- Другое
- Другое
- наши
- внешний
- Результат
- превосходящий
- за
- собственный
- пара
- пар
- Панама
- бумага & картон
- часть
- особенно
- шаблон
- паттеранами
- возможно
- периодов
- сохраняется
- явление
- планета
- растения
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- Точка
- население
- мощностью
- предсказывать
- предсказанный
- Predictions
- довольно
- преобладала
- предварительно
- принцип
- привилегированный
- Проблема
- процесс
- Процессы
- производит
- производит
- производства
- Продукция
- Профессор
- Прогресс
- прогрессировал
- положил
- Полагая
- качества
- вопрос
- случайный
- хаотичность
- РЕДКИЙ
- Обменный курс
- скорее
- реальные
- реальный мир
- реалистичный
- Реальность
- на самом деле
- причина
- записанный
- уменьшить
- отношения
- НЕОДНОКРАТНО
- воспроизводство
- исследованиям
- исследователи
- Полезные ресурсы
- Итоги
- правую
- Роли
- Сказал
- то же
- видел
- сообщили
- говорит
- масштабирование
- Во-вторых
- посмотреть
- семена
- казаться
- казалось
- кажется
- видел
- послать
- набор
- Наборы
- несколько
- Сексуальный
- Поделиться
- общие
- она
- должен
- значительный
- Признаки
- аналогичный
- сходство
- просто
- Размер
- Размеры
- So
- некоторые
- Кто-то
- удалось
- Источники
- Space
- пролет
- пролеты
- особый
- стабильный
- и политические лидеры
- начинается
- статистика
- Шаг
- По-прежнему
- Бороться
- "Студент"
- учился
- исследования
- успешный
- Успешно
- такие
- предлагать
- Предлагает
- выживать
- Власть
- система
- взять
- команда
- срок
- Техас
- чем
- который
- Ассоциация
- мир
- их
- Их
- тогда
- теоретический
- теория
- Там.
- Эти
- они
- вещи
- think
- этой
- те
- хоть?
- тысячи
- три
- Через
- время
- в
- вместе
- слишком
- к
- традиционный
- дерево
- Деревья
- правда
- по-настоящему
- два
- Лос-Анджелесе
- лежащий в основе
- понимание
- созданного
- Университет
- Университет Калифорнии
- развязали
- до
- us
- через
- разнообразие
- версия
- Уязвимый
- законопроект
- Путь..
- способы
- we
- WebP
- ЧТО Ж
- были
- Что
- когда
- будь то
- который
- в то время как
- КТО
- зачем
- Шире
- будете
- в
- без
- Работа
- работает
- работает
- Мир
- бы
- год
- лет
- Уступать
- зефирнет