Между геометрией и биологией: как и почему число видов зависит от площади

Одно из немногих универсальных правил в экологии — это взаимосвязь между площадью исследуемого участка и количеством видов на нём, так называемая видовая насыщенность. Очевидно, что на больших участках в среднем обитает больше видов, чем на маленьких, и экологи давно ищут универсальное описание этой зависимости.

Недавно было высказано предположение, что универсальную кривую видовой насыщенности можно рассчитать с помощью методов Максимальной Энтропии, если известны среднее видовое богатство для участков одного размера и среднее количество особей на вид. Если бы такую универсальную кривую удалось найти, это позволило бы разработать практические инструменты для оценки видового богатства больших территорий по малым выборкам или для оценки количества вымирающих видов при уничтожении части их среды обитания.

В статье, опубликованной в American Naturalist, группа экологов из Карлова университета в Праге (Чехия) и Университета Лидса (Великобритания) поставила под сомнение эти грандиозные устремления. Они показывают, что хотя связь между средним размером популяции и скоростью увеличения числа видов с ростом площади действительно существует, она не может быть универсальной для разных групп организмов.

«Математически одна и та же зависимость видовой насыщенности не может выполняться одновременно для большой совокупности видов и для подгрупп внутри неё. Например, зависимость для всех животных не может быть такой же, как для позвоночных или беспозвоночных, рассматриваемых отдельно», — говорит Арношт Чизлинг, теоретический биолог из Карлова университета.

Вместо детерминированной зависимости исследователи обнаружили и описали геометрические ограничения, которые определяют, насколько быстро может расти число видов с увеличением площади и при каких условиях это происходит.

В рамках этих ограничений есть место для влияния биологических факторов, таких как пространственная агрегация особей внутри каждого вида. Таким образом, видовая насыщенность определяется взаимодействием чисто геометрических ограничений и биологических эффектов, связанных с закономерностями распределения отдельных видов. Следовательно, даже несмотря на то, что форма кривой видовой насыщенности демонстрирует выраженные закономерности, её вариации могут отражать экологические различия между группами.