Конкуренция и кооперация видов влияют на уязвимость к изменению климата

Организмам необходимо работать сообща, чтобы адаптироваться к изменению климата, особенно в присутствии конкурентов. К такому выводу пришло новое исследование, опубликованное в eLife.

Результаты показывают, что некоторые виды могут максимизировать свою приспособленность в неоптимальных условиях, сотрудничая друг с другом. Это подчеркивает, как разрушение среды обитания влияет на уязвимость социальных организмов к климатическим изменениям.

У организмов есть «фундаментальная ниша» — идеальные физические условия для питания и размножения (например, температура и осадки) — и «реализованная ниша» — фактические условия обитания, включающие биологические влияния, такие как виды-конкуренты и хищники. Кроме того, у каждого вида есть «кривая термической эффективности» (thermal performance curve, TPC), показывающая, как температура влияет на физиологические функции и поведение, например размножение и перемещение. Впервые объединив эти концепции, исследование демонстрирует, как механистическое понимание социальных взаимодействий внутри вида и между видами может дать ключевое представление о реакции организмов на глобальные изменения.

Исследователи решили ответить на этот вопрос двумя способами: сначала они разработали теоретическую модель, предсказывающую ширину кривых термической эффективности и их изменение в ответ на конкуренцию с другими видами за ресурсы. Затем они провели серию экспериментов для проверки предсказаний модели, используя вид азиатских могильщиков — социальных организмов, которые для размножения полагаются на трупы животных, но вынуждены конкурировать за них с более устойчивой к температуре падальной мухой.

Модель предсказывает, что когда вид, предпочитающий низкие температуры (например, могильщик), находится в среде, где ему приходится конкурировать с более гибким видом, предпочитающим высокие температуры (например, падальной мухой), фактическая оптимальная температура для его активности (размножение, перемещение) оказывается ниже той, что предсказывалась бы в лаборатории без конкурентов. Аналогично, если вид, процветающий при высоких температурах, конкурирует с видом, предпочитающим низкие температуры, его оптимальная температура становится выше лабораторной.

Для практической проверки команда изучила размножение и перемещение жуков-могильщиков в контролируемом лабораторном эксперименте. Они обнаружили, что оптимальная температура для размножения составляла 15.6°C, а для начала полета жукам требовалось меньше энергии при 16°C, чем при других температурах. Однако при введении в эксперимент падальных мух оптимальная температура размножения жуков снизилась до 13.1°C, что означает их адаптацию для победы в конкуренции. После удаления мух жуки сдвинули оптимальную температуру размножения ближе к лабораторному значению.

Поскольку предыдущая работа команды предполагала, что жуки кооперируются для закапывания трупов в присутствии мух, они предсказали, что группа жуков в тёплой среде будет иметь больше шансов адаптироваться к высоким температурам, чем одиночные пары. Как и предсказывалось, жуки, способные формировать кооперативные группы, имели оптимальную температуру размножения, идентичную лабораторной (их фундаментальная TPC). Напротив, оптимальная температура для одиночных пар была ниже — 14.1°C, аналогично значению в присутствии мух.

Исследование демонстрирует, что фактическая зависящая от температуры приспособленность вида может меняться в ответ на такие факторы, как конкуренция. Более механистическое понимание того, как конкуренция и кооперация влияют на оптимальную термическую эффективность вида, будет критически важным для понимания того, как изменение климата и разрушение среды обитания влияют на его уязвимость.