Умеренный стресс делает экосистемы более устойчивыми

Исследование Университета Макгилла показало, что предварительное воздействие умеренного экологического стресса помогает биологическим сообществам противостоять серьёзным нарушениям и сохранять генетическое разнообразие.

Работа опубликована в журнале Current Biology.

Исследование под руководством профессора Роуэна Барретта и выпускника PhD Чарльза Сюя из Департамента биологии Университета Макгилла углубляет понимание совместных экологических и эволюционных процессов, формирующих реакцию природных сообществ на изменения среды. Результаты могут иметь значение для управления биоразнообразием в условиях усиления антропогенных стрессоров, таких как изменение климата и загрязнение.

Эксперимент проводился на Большом экспериментальном массиве прудов (LEAP) в природном заповеднике Голт Университета Макгилла. Естественные микробные сообщества в прудах подвергали умеренному закислению, а затем — более сильному закислению, имитирующему реальные экологические стрессоры.

Предварительное воздействие стрессора оказало эффект, подобный иммунизации: сообщества, ранее подвергавшиеся умеренному стрессу, лучше выживали и сохраняли видовое разнообразие при столкновении с сильным стрессом по сравнению с сообществами без такого опыта.

Сортировка видов и эволюция повышают устойчивость

В работе подчёркивается одновременное действие процессов сортировки видов (экологический механизм распределения видов по подходящим для них местообитаниям) и эволюционной адаптации (изменения генетических признаков для лучшего выживания) в сообществах пресноводных бактерий.

С помощью метагеномного анализа исследователи отследили эволюционные изменения видов внутри сообществ. Это одно из первых исследований, демонстрирующих совместную работу сортировки видов и эволюционной адаптации в естественных сообществах, что подчёркивает важность этих двойных процессов для прогнозирования реакции экосистем на изменение климата.

Более устойчивые виды переживали стресс, а со временем эволюционировали, становясь ещё лучше приспособленными к нему. Эта комбинация помогала сообществу оставаться стабильным и разнообразным даже после серьёзного стрессового события.

«Это исследование подчёркивает необходимость учитывать как экологические, так и эволюционные силы при прогнозировании реакции природных сообществ на экологический стресс, — сказал Барретт. — Интегрируя эволюционные ответы в наши модели, мы можем делать более точные прогнозы об изменении биоразнообразия и улучшать природоохранные усилия».

Следующие шаги включают дальнейшее изучение долгосрочных эволюционных траекторий микробных сообществ и исследование того, как различные экологические стрессоры влияют на генетическую адаптацию.