Эволюция может сдвигать переломные моменты экосистем
Биологи из Университета Монаша обнаружили, что эволюционные процессы могут значительно влиять на стабильность и переломные моменты (tipping points) экосистем, вызывая их ранний коллапс или, наоборот, способствуя восстановлению.
Исследование, проведенное под руководством кандидата наук Криса Блейка и доцента Майка Макдональда из Школы биологических наук Университета Монаша и опубликованное в Nature Ecology and Evolution, впервые предоставило экспериментальные доказательства этого влияния.
Команда направленно эволюционировала микробное сообщество (дрожжи и E. coli) на протяжении 4000 поколений. Отслеживая экологическую стабильность до и после коэволюции, они обнаружили, что эволюция может кардинально менять поведение системы у переломного момента.
- Ранний коллапс: Усиление конкуренции между эволюционировавшими членами сообщества привело к более раннему коллапсу.
- Повышенная устойчивость: Когда микробы эволюционировали для устойчивости к экологическому стрессу, они адаптировались быстрее, что отодвигало переломный момент.
Математическая модель, разработанная параллельно с экспериментами, показала, как конкретные изменения признаков влияют на экологическую устойчивость (resilience), подтвердив, что адаптация ключевых видов действительно может сдвигать переломную точку экосистемы.
«Наши результаты показывают, что для эффективного повышения устойчивости такие стратегии, как направленная эволюция или генная инженерия, должны быть сосредоточены на повышении толерантности к изменениям окружающей среды при сохранении стабильного роста популяции и межвидовой динамики», — сказал Блейк.
Хотя исследование проводилось на микробных сообществах, его выводы имеют более широкое значение. Они предполагают, что эволюционные подходы потенциально могут быть использованы для повышения устойчивости угрожаемых экосистем, например, микробиомов растений и животных, к антропогенным изменениям.
Исследователи отмечают, что необходимы дальнейшие исследования для применения этих выводов к более сложным многовидовым экосистемам.