Исследование по экологии получило национальную награду

Люди известны своей способностью изменять планету. Один из эффективных способов — добавление новых видов в экосистемы. Люди случайно (а часто и намеренно) перемещают виды с места на место на самолётах, лодках и автомобилях. Также известно, что люди могут полностью удалить вид из его экосистемы из-за чрезмерной охоты или уничтожения среды обитания. Каковы последствия таких действий? Как они влияют на экосистемы?

В мае 2014 года Ашкаан К. Фахимипур, аспирант четвертого года кафедры биологии Калифорнийского университета в Риверсайде, и его коллега опубликовали исследовательскую работу в Ecology Letters, ведущем журнале в области экологии. В ней они манипулировали множеством экосистем одновременно, чтобы изучить, как связи между видами меняются со временем.

Эта статья под названием "The Dynamics of Assembling Food Webs" была выбрана в этом году лауреатом премии Томаса М. Фроста за выдающиеся достижения в аспирантских исследованиях, спонсируемой водной секцией Экологического общества Америки (Ecological Society of America). Премия названа в честь творческого учёного и чтит его приверженность водной экологии и образованию аспирантов.

Фахимипур и его соавтор Эндрю М. Хейн из Принстонского университета получат памятную доску и денежную премию в этом месяце в Сакраменто, Калифорния, на 99^й ежегодной встрече Экологического общества Америки.

Уникальность исследования

"Это исследование действительно важно, потому что Ашкаан и его коллега отслеживали связи между видами в течение длительного периода времени; я не знаю ни одного другого эксперимента, который бы это делал", — сказал Курт Э. Андерсон, доцент биологии в UC Riverside и научный руководитель Фахимипура. "Уникальность их данных уже привлекла большое внимание, и Ашкаан получил множество запросов на данные от исследователей, заинтересованных в проведении дальнейшего анализа".

Фахимипур объяснил, что экосистемы — это совокупности растений, животных и других живых существ, которые растут и взаимодействуют друг с другом вокруг нас. Чтобы защитить и сохранить нашу окружающую среду, нам нужно понимать, как они работают.

Методология: изучение искусственных прудов

"Если мы хотим избежать уничтожения окружающей среды, нам нужно понимать, как виды связаны друг с другом и как наши действия влияют на эти связи", — сказал он. "Но сложно взглянуть на целую экосистему, такую как аляскинский лес или африканская саванна, сразу, потому что они такие большие".

Чтобы обойти эту проблему, экологи часто довольствуются изучением и манипулированием меньшими экосистемами контролируемым образом — именно так и поступили Фахимипур и Хейн. В своём исследовании, одном из немногих, рассматривающих, как связи между видами меняются со временем, они изучали небольшие пруды (42 пластиковых детских бассейна) и более 130 видов — включая водоросли, зоопланктон, микропланктон, комаров, мух, жуков, стрекоз, головастиков и путешествующих на них клещей — которые в них обитали. Они обнаружили множество закономерностей, которые никогда раньше не наблюдались, — например, изменения в сетевой структуре взаимодействующих растений и животных внутри этих экосистем.

Для проведения исследования Фахимипур и Хейн добавляли виды (смесь зоопланктона и насекомых) в половину своих искусственных прудов. В оставшуюся половину они не добавляли виды. Затем они кропотливо отслеживали все виды во всех прудах в течение примерно 10 недель, что позволило им изучить, как взаимодействия видов менялись в ходе эксперимента.

Ключевые выводы

"Наши эксперименты показали нам, что жизнь в этих маленьких прудах несправедлива — если говорить просто", — сказал Фахимипур. "Несколько видов потребляют почти все ресурсы и процветают. Остальные — нет, и их численность сокращается. Многие исследования показали, что природа, кажется, демонстрирует поразительную регулярность в разных средах обитания. Так, если вы посмотрите на озеро в Северной Америке и сравните его с сообществом почвенных микробов в Азии, у них будут определенные сходства, особенно в том, как виды связаны друг с другом через взаимодействия. Наше исследование делает шаг к пониманию того, как и почему возникают эти закономерности, используя модельную систему".

Поскольку экосистемы постоянно меняются, Фахимипур и Хейн приходят к выводу, что экосистему необходимо исследовать более одного раза, чтобы понять, как она работает.

"Такие исследования редки", — сказал Фахимипур. "Это вопрос того, что теория сильно опережает данные в научной области. У нас есть все эти идеи из математических моделей и симуляций о том, как экосистемы должны меняться со временем, но никто на самом деле не наблюдал эти гипотетические закономерности раньше. Нам нужно начать понимать эти изменения во времени. Это потому, что экосистемы очень изменчивы, и то, что мы узнаем о конкретной экосистеме сегодня, может не быть полезным завтра, потому что они меняются так быстро".