Исследование ставит под сомнение давнее предположение о конкуренции в нарушенных экосистемах
Новое лабораторное исследование микроскопических организмов, подвергнутых акустическим воздействиям разной степени, бросает вызов устоявшемуся мнению о том, что конкуренция между видами теряет значение в экстремальных условиях. Это может заставить экологов пересмотреть роль конкуренции в стрессовые периоды.
«Последовательная роль конкуренции на всех уровнях нарушений, обнаруженная в нашем исследовании, подчеркивает необходимость для экологов изучать конкурентные взаимодействия и их последствия даже в сильно нарушенных местообитаниях», — заявил Линь Цзян, доцент Школы биологии Технологического института Джорджии.
Исследование, поддержанное Национальным научным фондом (NSF), было опубликовано 28 июня 2010 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Это первая экспериментальная работа, показавшая, что конкуренция может быть фактором, регулирующим экологические сообщества независимо от интенсивности или частоты нарушений.
Экспериментальный подход
Команда использовала пресноводных бактериоядных протистов в искусственных упрощенных экосистемах — микрокосмах. Быстрая репродукция микроорганизмов позволила изучить многопоколенную динамику сообщества за несколько недель.
Нарушение создавалось применением звуковой энергии к малым экосистемам на 11 различных уровнях — от слабых воздействий до сильных, вызывающих прямое вымирание большинства видов.
Ход исследования
- Устойчивость к нарушению: Каждый вид помещался в отдельный микрокосм на месяц для оценки способности справляться с нарушением в отсутствие конкуренции.
- Конкурентная способность: Пары видов соревновались за ресурсы в течение 10 недель без нарушений.
- Комбинированное воздействие: Группы видов подвергались одновременно и нарушению, и конкуренции. Плотность популяций 11 видов (включая три вида Paramecium) в 55 микрокосмах отслеживалась пять месяцев.
Ключевые результаты
- Число видов уменьшалось с увеличением уровня нарушения.
- Несколько видов могли поддерживать жизнеспособные популяции даже при максимальной интенсивности нарушения — когда они были изолированы.
- В условиях совместного обитания вымирание видов на разных уровнях нарушения можно было частично объяснить межвидовой конкуренцией.
- Скорость вымирания, обусловленная конкуренцией, была выше при более высоких уровнях нарушения.
Опровержение гипотезы
Эти выводы противоречат гипотезе промежуточного нарушения. Согласно ей, при высоком уровне нарушения выживают устойчивые виды, а при низком — доминируют сильные конкуренты. В данном же исследовании наблюдался сильный компромисс (tradeoff) между конкурентной способностью и устойчивостью к нарушению. Каждый вид был наиболее уязвим к межвидовой конкуренции на своем верхнем пределе устойчивости к нарушению.
Ограничения и выводы
Применимость результатов к другим системам может быть ограничена тремя факторами:
- Виды конкурировали только за общие пищевые ресурсы, а не путем физической или химической борьбы.
- В эксперименте не было иммиграции извне.
- Нарушение было «глобальным» для микрокосма, в отличие от неоднородных нарушений в природе.
«Наши результаты бросают вызов общепринятому мышлению и имеют важное значение для понимания таких экологических вопросов, как биоразнообразие, сборка сообществ и охрана природы», — заключил Цзян.