Как ухудшение среды влияет на популяции

Новое исследование физиков MIT на бактериях показывает, как события, вызывающие массовую гибель (например, применение антибиотиков или перелов рыбы), влияют на динамику между видами в сообществе.

Ключевой вывод: Вид с небольшой численностью в нормальных условиях может увеличить свою численность по мере ухудшения условий. Это происходит потому, что конкурирующие виды могут быть более чувствительны к повышению смертности.

"Для отдельного вида в сложном сообществе увеличение смертности не обязательно означает вред. Ваши виды-конкуренты также испытывают это увеличение, и если они более чувствительны, вы можете оказаться в выигрыше", — говорит Джефф Гор, старший автор исследования.

Эксперимент: Учёные моделировали ухудшение среды с помощью разбавления — ежедневного удаления от 90% до 99.999999% популяции бактерий и переноса остатка на свежие ресурсы. Это аналогично потере среды обитания или перелову.

Модель и результаты:

• Исследователи изучали пять видов почвенных бактерий, используя классическую модель взаимодействия видов Лотки-Вольтерры.
• Модель предсказывает, что ухудшающиеся условия должны благоприятствовать более быстрорастущим видам. Эксперименты это подтвердили: при увеличении скорости разбавления доминирующим становился более быстрый рост, даже если изначально доминировал медленный.
• Исход зависит от силы каждого конкурента и их относительной численности в исходной популяции.
• Результаты парных взаимодействий позволили точно предсказать исход конкуренции трёх видов в ухудшающихся условиях.

Значение: Хотя эксперименты проводились на бактериях, полученные принципы могут быть применимы к более крупным организмам в естественной среде. Микробные системы позволяют чётко проверить теоретические модели, которые сложно тестировать на макроорганизмах.

"С микроорганизмами мы можем прийти к чёткому пониманию того, когда эти модели работают, а когда нет", — отмечает Джефф Гор.

Дальнейшие исследования лаборатории сосредоточены на том, как конкретные изменения (температура, ресурсы) влияют на состав сообществ, и на манипулировании популяциями с более чем двумя видами бактерий.

Исследование опубликовано в Nature Communications 9 мая. Ведущий автор — аспирант MIT Клэр Абреу.