Дикие рыбные экосистемы могут маскировать серьёзное быстрое снижение продуктивности

Новая математическая модель показывает, что по мере сокращения разнообразия рыб в сложных морских пищевых сетях их продуктивность сначала сопротивляется изменениям, маскируя последующий быстрый спад.

Рыба — основной источник белка для более чем миллиарда человек и один из самых продаваемых пищевых товаров. Однако многие коммерческие рыболовства стали неустойчивыми из-за перелова и разрушения среды обитания.

Исследование, проведённое Национальным университетом Сингапура (NUS), Университетом Квинс в Белфасте (Великобритания), Морским институтом (Ирландия) и Центром экологии, рыболовства и аквакультуры (Cefas, Великобритания), с использованием реалистично сложной математической модели рыбных экосистем показало, что по мере сокращения разнообразия рыб в сложных морских пищевых сетях оставшиеся виды сначала компенсируют потерю, увеличивая свою продукцию.

Это сопротивление изменениям в диких экосистемах может маскировать более серьёзное снижение производственного потенциала там, где уже зафиксирована потеря биоразнообразия. Это создаёт опасность ложного чувства уверенности, пока потери биоразнообразия не станут слишком велики.

Результаты были впервые опубликованы онлайн в журнале Nature Communications в марте 2015 года.

Последствия потери биоразнообразия для рыбных экосистем

Команда использовала уникальную высокопроизводительную математическую модель, известную как Population-Dynamical Matching Model (PDMM), чтобы представить тысячи сосуществующих видов, динамически взаимодействующих в пищевой сети сложной экосистемы. Этот прорыв в моделировании позволяет учитывать такие особенности, как переключение добычи (когда хищники предпочитают виды-жертвы, имеющиеся в изобилии) и постепенное формирование пищевой сети, подобное естественному процессу. Такие детали способствуют динамической стабильности и сосуществованию многих видов в модели, а также точному представлению реальных пищевых сетей.

Исследователи последовательно удаляли виды рыб из сложных модельных морских экосистем, созданных с помощью PDMM. После каждого удаления они наблюдали за динамикой оставшихся видов и измеряли изменение общей продукции рыбы.

Результаты показали, что жертвы удалённых видов рыб, как правило, сопротивлялись потере биоразнообразия, увеличивая свою продукцию, что помогало смягчить снижение общего объёма производства. Однако, когда потери биоразнообразия становились слишком велики и в пищевой сети оставалось лишь около трети видов, происходил коллапс: продукция резко снижалась при дальнейшей потере видов, поскольку относительно небольшой процент оставшихся видов уже не мог обеспечить значительной компенсации.

Значение результатов

Из-за начального сопротивления изменениям в ситуациях, где потеря биоразнообразия уже зафиксирована, любые сохраняющиеся высокие уровни продукции в диких рыбных экосистемах могут маскировать более серьёзное нелинейное снижение производственного потенциала, что представляет серьёзную угрозу для мировой продовольственной безопасности.

Выводы показывают, что жизненно важно управлять рыболовством в более широком экологическом контексте и что меры по остановке потери видов могут предотвратить серьёзное падение продуктивности.

Команда планирует использовать модель для дальнейшего изучения взаимосвязей между биоразнообразием и функционированием экосистем, чтобы обеспечить более информированное управление рыболовством.