Математические модели предсказывают изменения в поведении насекомых после вырубки лесов

Паразитоидные насекомые, такие как некоторые осы, откладывают яйца в хозяев (например, пчёл), и их личинки развиваются, поедая хозяина изнутри. Это может наносить серьёзный экологический и экономический ущерб, уничтожая целые колонии опылителей.

Международная команда исследователей обнаружила, что математические модели могут предсказывать сложные изменения в поведении насекомых, используя простое описание их предпочтений. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications 6 октября, удалось предсказать уровень паразитизма после вырубки лесов без необходимости обширного сбора полевых данных.

«Сбор полевых данных необходим, но дорог, поэтому здорово показать, что мы можем использовать математические модели, чтобы помочь сосредоточить усилия и сделать сбор данных более эффективным», — говорит ведущий автор Филип Станиченко, Ph.D.

Исследователи проанализировали данные о пчёлах, осах и их паразитоидах, собранные с помощью ловушек-гнезд в Эквадоре, Индонезии и Швейцарии. Эти данные охватывали различные экосистемы: тропические леса, агролеса, умеренные луга, а также изменённые человеком места обитания, такие как пастбища и рисовые поля.

Ключевой метод: предпочтения во взаимодействиях

Учёные разработали способ извлечения из экологических сетей данных о предпочтениях паразитоидов в выборе хозяина. Эти предпочтения количественно определяют, насколько чаще или реже паразитоиды атакуют своих хозяев по сравнению с базовым ожиданием случайной встречи.

«Мы обнаружили, что когда предпочтения во взаимодействиях менялись, они делали это одинаковым образом в каждой стране. Это означало, что мы можем создавать модели, которые улавливают систематические сдвиги в предпочтениях взаимодействий, чтобы делать прогнозы для новых мест, без необходимости сбора большого количества новых данных о взаимодействиях», — объясняет Станиченко.

Значение и перспективы

Новый математический подход ценен для понимания последствий многих типов изменений окружающей среды, вызванных деятельностью человека.

«Взаимодействия между видами — это шестерёнки, которые заставляют двигатель экосистем работать, предоставляя нам ресурсы для выживания. Изменения в окружающей среде, вызванные деятельностью человека, нарушили эти взаимодействия, и ранее было трудно предсказать изменения, пока не стало слишком поздно», — отметил соавтор Джейсон Тилианакис, Ph.D.

Исследование показывает, что, несмотря на сложность экологических систем, можно выявить простые закономерности, позволяющие прогнозировать влияние человека на паразитизм в разных уголках мира.