Раскрытие причин массовых вымираний
Учёные из Лестерского университета пролили новый свет на причины массовых вымираний в истории и на то, как эти знания могут помочь в прогнозировании будущих экологических катастроф.
Международная команда исследовала внезапные экологические переходы на протяжении истории — от событий массовой гибели в далёком прошлом до более недавних вымираний, произошедших за последние десятилетия.
В статье, опубликованной в журнале Science, команда, включающая профессора Сергея Петровского и доктора Эндрю Морозова с факультета математики Лестерского университета, а также ведущих учёных из США и Канады, исследовала давнюю загадку причин таких экологических переходов.
Экологические системы иногда испытывают внезапные изменения своих свойств или функций, что часто приводит к вымиранию видов и значительной потере биоразнообразия.
Понимание причин этих значительных изменений остаётся сложной задачей, особенно потому, что переходы часто происходят при внешне стабильных, постоянных условиях и поэтому не могут быть напрямую связаны с конкретным изменением окружающей среды.
Объединив эмпирические данные, идеи экологической теории и математические модели, команда выявила, что резкие переходы в экосистеме могут происходить в результате долгосрочной переходной динамики, включая «призрачные аттракторы» и «медленные проходы».
Аттрактор — это «конечное состояние» данной экосистемы, то есть то, в котором она ожидается в течение бесконечно долгого времени и/или куда возвращается после небольших возмущений.
«Призрачный аттрактор» — это особая конфигурация динамической системы, которая ведёт себя как аттрактор, но только в течение конечного времени внутри экосистемы. После этого система обычно испытывает быструю эволюцию или переход в другое состояние, которое может иметь совершенно иные свойства. Такой переход будет соответствовать катастрофе или крупному экологическому сдвигу.
«Медленные проходы», с другой стороны, существуют, когда изменения в динамике экосистемы происходят медленно в течение длительного периода времени.
Профессор Петровский пояснил: «Экологическая катастрофа, возникающая из "призрачного аттрактора" или "медленного прохода", может быть долгом, который мы должны заплатить за действия или ошибки — например, неустойчивое использование природных ресурсов, — совершённые много поколений назад.
Наше исследование показывает, что здоровая экосистема не обязательно останется здоровой даже при отсутствии каких-либо значительных изменений окружающей среды. Следовательно, требуется лучший мониторинг состояния экосистемы для смягчения потенциальных катастроф.
Мы также можем предсказать приближающуюся катастрофу в том смысле, что наше исследование советует, где искать её признаки и каков соответствующий временной масштаб: изменение окружающей среды (будь то естественное или антропогенное), которое в конечном итоге приведёт к большим изменениям, могло произойти очень давно.
Эти выводы создают новую парадигму, а также мощную теоретическую основу для понимания — и потенциального прогнозирования — экологических катастроф и для их эффективного управления».