Вечные циклы численности хищников и жертв

Исследователи из Университета Макгилла и университетов Ольденбурга и Потсдама в ходе 10-летних экспериментов подтвердили, что регулярные колебания численности популяций хищника и жертвы могут сохраняться в течение очень долгого времени.

«Поскольку хищники поедают своих жертв, всегда существует опасность, что они погибнут, уничтожив ресурс, который их поддерживал. Однако, если хищники немного менее эффективны, популяции жертв могут восстановиться, пока численность хищников сокращается. Этот процесс может привести к потенциально бесконечным циклам "хищник-жертва"», — говорит Грегор Фуссманн, соавтор исследования, опубликованного в Nature.

Учёные использовали систему микробного хищника и жертвы, чтобы понять, возникают ли эти популяционные циклы естественным образом из-за взаимодействия двух видов или являются результатом внешних факторов.

Сбалансированные циклы популяций

Циклы «хищник-жертва» основаны на пищевых отношениях: если численность жертвы быстро растёт, увеличивается и число хищников — до тех пор, пока хищники не съедят так много жертв, что их популяция снова сократится. Вскоре из-за голода уменьшается и численность хищников. Это, в свою очередь, приводит к новому росту популяции жертв — и цикл начинается заново.

Чтобы подтвердить эту динамику, исследователи содержали планктон в стеклянных сосудах при постоянной температуре, используя коловраток, питающихся клетками водорослей, в качестве хищников. Колебания численности коловраток и одноклеточных водорослей измерялись на протяжении 50 циклов и более 300 поколений хищников — рекорд для подобных исследований.

«Наши эксперименты подтверждают теоретическую концепцию самогенерируемых циклов "хищник-жертва". Мы в основном наблюдали регулярные колебания, повторяющиеся с почти постоянными интервалами. Неожиданно эти регулярные колебания неоднократно прерывались короткими нерегулярными периодами без каких-либо заметных внешних воздействий, а затем самостоятельно возвращались в исходное состояние», — отмечает ведущий автор работы Бернд Блазиус.

Фуссманн подчеркнул, что их работа помогает понять более сложные системы.

«Наша способность понимать динамическое поведение природных экосистем во многом зависит от правильности очень простых теоретических предположений — включая те, что касаются того, как возникают циклы "хищник-жертва". Наша работа даёт уверенность, что мы используем правильные строительные блоки, пытаясь предсказать, что происходит в сложных экосистемах».

Экспериментальная часть была выполнена в Университете Потсдама, где команда уже измеряла, как внешние факторы (например, периодическое изменение поступления питательных веществ для водорослей) могут влиять на популяционные циклы. Теперь исследователи хотят изучить, как на эти циклы влияют другие факторы реальных экосистем, такие как изменение температуры.