Экосистемы не стремятся к равновесию

Численность видов в естественных экосистемах может никогда не стабилизироваться на постоянном уровне. Биологи из Амстердамского университета (Нидерланды), Морской лаборатории Ли (Новая Зеландия) и Корнеллского университета (США) сообщают, что виды в одном из старейших морских заповедников мира демонстрировали хаотические колебания на протяжении более 20 лет. Виды сменяли друг друга в циклическом порядке, но точное время и численность каждого вида были непредсказуемы. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Новое исследование описывает каменистое побережье в Новой Зеландии, где виды демонстрируют резкие взлёты и падения численности по меньшей мере 20 лет. В одни годы скалы покрыты усоногими раками (балянусами), в другие доминируют мидии или водоросли. Виды демонстрируют циклическую сукцессию. Сначала голую скалу заселяют балянусы. Затем балянусы зарастают корковыми водорослями, которые, в свою очередь, зарастают плотным ковром мидий. После гибели балянусов ковёр мидий отрывается и смывается, и цикл начинается заново. Скорость этой смены видов зависит от сезонных колебаний температуры. В результате возникает хаотическая картина. Порядок смены видов цикличен, но их численность меняется хаотически.

Естественная гармония

С древних времён часто утверждалось, что изменения численности видов вызваны внешними нарушениями. Согласно этой точке зрения, виды в ненарушенных экосистемах достигают стабильного равновесия, при котором их численность остаётся постоянной. Однако в последние годы накапливается всё больше свидетельств того, что этого «баланса природы» не существует. Математические модели предсказывают, что виды могут поддерживать хаотические колебания, столь же непредсказуемые, как и цены на финансовом рынке. Эти предсказания подтверждаются лабораторными экспериментами с планктоном и насекомыми, а также известно, что инфекционные заболевания демонстрируют хаотическую динамику.

Данное исследование представляет первые полевые доказательства хаоса в реальной многовидовой экосистеме. Работа предполагает, что хаотические колебания распространены в природе. Важным следствием хаоса в экосистемах является то, что численность видов предсказуема в краткосрочной перспективе (несколько поколений), но непредсказуема в долгосрочной.

Данные были собраны доктором Биллом Баллантайном, который ежемесячно в течение более 20 лет отслеживал видовой состав и погодные условия. Его данные иллюстрируют ценность долгосрочных полевых исследований и, будем надеяться, вдохновят других на защиту морских экосистем и проведение аналогичных долгосрочных наблюдений.